مقدمه ای بر حفاظت از ترانسفورماتور
ترانسفورماتورهای قدرت در اندازه های متوسط و بزرگ، اجزای بسیار مهم و حیاتی برای سیستم های قدرت هستند. با توجه به اهمیت و قیمت بسیار بالای آنها، حفاظت باید به کمک رله های مناسب به طور کاملا اساسی در نظر گرفته شود. حفاظت از ترانسفورماتور باید سریع و قابل اطمینان باشد. بنابراین به رله های حفاظتی با سرعت عملکرد پایین و قابلیت اطمینان بالا نیاز می باشد. برای ایجاد هشدارهای زودهنگان از خرابی های احتمالی و جلوگیری از ایجاد تلفات مخرب، باید مانیتورینگ مناسبی بر روی ترانسفورماتورها برقرار باشد. (رله های ثانویه فشار متوسط فنوکس، نسل جدیدی از رله های حفاظتی)
این امر منجر به محدودسازی آسیب وارد شده و بهبود قابلیت اطمینان شبکه می شود. الزامات رله های حفاظتی عبارتند از قابلیت اطمینان (عملکرد در زمان مورد نیاز) ، امنیت (عدم قطع اشتباه)، سرعت عملکرد (زمان کوتاه تشخیص خطا) و پایداری. بنابراین، از رله دیفرانسیل ترانسفورماتور برای تامین نیازهای حفاظتی ترانسفورماتورهای قدرت متوسط و بزرگ استفاده می شود. برای کسب اطلاعات بیشتر می توانید مقاله رله دیفرانسیل چیست و چگونه کار می کند؟ که در سایت شرکت لیان الکتریک ویرا منتشر شده است را مطالعه بفرمایید.
منطق رله دیفرانسیل محاسبه و مقایسه جریان موجود در سطح اولیه و ثانویه در ورودی و خروجی ترانسفورماتور می باشد. درصورتی که مقدار محاسبه شده جریان دیفرانسیل از مقدار تنظیم شده بیشتر باشد، این امر نشان دهنده یک خطای داخلی است و رله تریپ می دهد. (حفاظت ترانسفورمر بخش اول)
نکاتی در مورد جریان هجومی ترانسفورمر ها
عمل سوئیچینگ یا بازیابی یک خطا توسط رله های خارجی می تواند باعث تغییر ناگهانی ولتاژ ترمینال ورودی یک ترانسفورماتور شود که جریان زیادی را که از منبع تغذیه می کشد، این جریان ناگهانی با دامنه زیاد جریان هجومی شناخته می شود. هم چنین وارد مدار کردن یک ترانسفورماتور به صورت موازی با ترانسفورماتور دیگری که از قبل در حال مدار است، می تواند باعث ایجاد جریان هجومی مشابه شود، که به “sympathetic inrush” معروف است و نباید توسط رله ها با جریان خطا اشتباه گرفته شود.
جریان های هجومی منجر به اشباع هسته ترانس می شوند. جریان هجومی مغناطیسی که در یک ترانسفورماتور بوجود می آید با مقایسه پلاریته و مقدار شار باقیمانده توسط رله ها مشخص می شود که با پلاریته و اندازه مقدار لحظه ای ایده آل شار حالت پایدار مطابقت ندارد. جریان هجومی مغناطیسی می تواند تا ده برابر بزرگتر از جریان بار کامل باشد. همانطور که گفته شداگر این جریان ها به اندازه کافی مسدود یا مهار نشوند، سبب عملکرد نا صحیح رله دیفرانسیل ترانس می گردد.
جریان های هجومی ترانسفورماتور معمولا مقادیر زیادی از هارمونیک ها و به طور خاص هارمونیک دوم را شامل می شوند. هستند. نسبت هارمونیک دوم به هارمونیک اصلی به طور معمول برای تشخیص جریان خطا از جریان هارمونیک دوم در رله های حفاظتی استفاده می شوند. در حال حاضر سه نوع طرح وجود دارد که برای تعیین جریان هجومی مغناطیسی استفاده می شود:
- طرح اول فقط از داده های به دست آمده از جریان های ورودی ترانسفورماتور استفاده می کند. این روش بر اساس اصل مهار هارمونیک دوم عمل می کند.
- طرح دوم از اطلاعاتی که از تغییرات ولتاژ در ترمینال ترانسفورماتور بدست می آید استفاده می کند. این روش بر اساس اصل مهار ولتاژ است.
- طرح سوم از اطلاعاتی استفاده می کند که از جریان ولتاژ ترانسفورماتور بدست می آید. که دقت بیشتری را برای رله های حفاظتی به همراه دارند.
روش مهار جریان هارمونیک در ترانس
در این مقاله از طرح اول که روش مهار جریان هارمونیک دوم برای تشخیص جریان هجومی است، استفاده شده است. هم چنین قابلیت اطمینان بیشتر در سیستم قدرت توسط رله های جریانی پشتیبان فراهم می شود. طرح رله اضافه جریان پشتیبان با سیستم رله مخصوص به حفاظت اصلی متصل می شود. نقش اصلی رله اضافه جریان پشتیبان این است که در صورت خرابی یا قطع شدن رله یا بریکرهای اصلی، وارد مدار شود و خط را قطع نماید. حفاظت اصلی که در این طرح رله های دیفرانسیل ترانسفورماتور است، ممکن است به دلیل موارد زیر عملکرد نداشته باشد و از کار بیفتد:
- نقص مکانیکی قسمت های متحرک رله دیفرانسیل ترانسفورماتور
- خرابی منبع تغذیه DC رله دیفرانسیل ترانسفورماتور
- ایجاد اشکال در مدار فرمان تریپ رله دیفرانسیل ترانسفورماتور به سمت بریکر
- خرابی جریان یا ولتاژ نمونه و اندازه گیری از مدارهای CT یا VT
عملکرد مناسب رله دیفرانسیل
با این حال، این مقاله شرایط مربوط به عملکرد نامناسب رله دیفرانسیل ترانس، که شامل موارد فوق می باشد، را در نظر نگرفته است. در صورت خرابی طرح حفاظت اصلی، رله اضافه جریان پشتیبان نباید از کار بیفتد و به عنوان یک طرح حفاظت از جریان اضافی پشتیبان، عملکرد آن باید کندتر از سیستم اصلی حفاظتی دیفرانسیل باشد، بنابراین فقط در صورت خرابی طرح اصلی حفاظت دیفرانسیل ترانسفورماتور، باید کار کند. یا به عبارت دیگر، رله های پشتیبان در صورت بروز خطا ابتدا منتظر عملکرد حفاظت اصلی می مانند و در صورت عدم عملکرد آن ها، این رله های پشتیبان عمل خواهند کرد.
با اشاره به شکل بالا، رله دیفرانسیل ترانسفورماتوری دارای عملکرد جریان هجومی مغناطیسی است که مانع از عملکرد اشتباه این رله ها در هنگام مواجه با جریان های هجومی می شود. با این وجود، رله های اضافه جریان به عنوان پشتیبان از طرح حفاظت اصلی ممکن است دارای فانکشن حفاظتی بلاک جریان هجومی نباشند. در تصویر زیر رله دیفرانسیل SEL-487E به عنوان محافظت اصلی و رله حفاظتی SEL-751A به عنوان رله پشتیبان معرفی شده اند.
به منظور جلوگیریاز عملکرد نامناسب رله اضافه جریان پشتیبان SEL 751A در شرایط جریان هجومی، یک الگوریتم مسدود کننده بر اساس جریان هارمونیک دوم استفاده شده است. در الگوریتم هماهنگی بین دو رله، از عنصر مسدود کننده هارمونیک در رله (87HB) SEL-487E برای ارسال یک سیگنال مسدود کننده به رله SEL 751A استفاده می شود. زمانی که جریان عبوری هارمونیک دوم زیادی دارد و جریان هجومی تلقی می شود، رله اصلی با ارسال یک سیگنال فرمان به رله پشتیبان، مانع از عملکرد آن خواهد شد. (رله های جریان زیاد((over current)
در این مقاله به بررسی موردی رله دیفرانسیل ترانسفورماتور و رله اضافه جریان پشتیبان آن پرداختیم. برای دریافت اطلاعات بیشتر در این زمینه می توانید به سایت شرکت لیان الکتریک ویرا مراجعه فرمایید و یا با متخصصین مجرب این شرکت تماس حاصل فرمایید.
بدون دیدگاه