حفاظت دیفرانسیل ترانسفورماتور (87T): اصول، تنظیمات و تست

حفاظت دیفرانسیل (87T) اصلی‌ترین حفاظت ترانسفورماتورهای قدرت است. این تابع جریان ورودی و خروجی ترانسفورماتور را مقایسه می‌کند؛ اگر اختلاف از حد مجاز بیشتر باشد، خطای داخلی (اتصال کوتاه بین دور، فاز به فاز یا فاز به زمین) تشخیص داده می‌شود و کلیدها در چند میلی‌ثانیه قطع می‌شوند.

اصل کار

برای هر فاز دو کمیت محاسبه می‌شود:

I1 و I2 جریان‌های ثانویهٔ CTها پس از جبران نسبت تبدیل و گروه برداری هستند. در حالت عادی یا خطای خارجی Id تقریباً صفر است؛ در خطای داخلی Id بزرگ می‌شود. رله وقتی عمل می‌کند که نقطهٔ (Ir, Id) بالای مشخصهٔ عملکرد قرار گیرد.

مشخصهٔ دو شیب

• پیکاپ پایه (Idmin): معمولاً 0.2 تا 0.3 برابر جریان نامی (pu)، برای پوشش خطای CT، تپ‌چنجر و جریان تحریک.
• شیب اول (Slope 1): حدود 20٪ تا 30٪، برای خطاهای نسبت تبدیل و تپ‌چنجر.
• نقطهٔ شکست (Breakpoint): حدود 1.5 تا 2 pu.
• شیب دوم (Slope 2): حدود 50٪ تا 80٪، برای جلوگیری از عملکرد اشتباه هنگام اشباع CT در خطای خارجی شدید.
• تابع تفاضلی بدون بازدارنده (Unrestrained / High-set): معمولاً 8 تا 10 برابر جریان نامی، برای قطع آنی خطاهای شدید حتی هنگام اشباع CT.

مقادیر بالا مرجع کلی‌اند؛ مقدار نهایی با دفترچهٔ سازندهٔ رله و نتیجهٔ مطالعه تعیین می‌شود.

جبران گروه برداری و نسبت CT

در رله‌های قدیمی از CTهای کمکی و اتصال مثلث/ستاره برای جبران استفاده می‌شد. رله‌های دیجیتال این کار را نرم‌افزاری انجام می‌دهند: نسبت‌های CT و گروه برداری (مانند Dyn11) وارد می‌شود و رله اختلاف فاز و دامنه را جبران می‌کند، همچنین جریان صفرتوالی را حذف می‌کند تا خطای زمین خارجی عملکرد اشتباه ایجاد نکند.

بازدارندگی هارمونیکی

• جریان هجومی (Inrush) هنگام برقدار کردن ترانسفورماتور می‌تواند چندین برابر جریان نامی شود و فقط از یک طرف عبور می‌کند، یعنی شبیه خطای داخلی دیده می‌شود. این جریان محتوای هارمونیک دوم بالایی دارد (معمولاً بیش از 15٪)؛ رله با بلوک‌کردن تابع از عملکرد اشتباه جلوگیری می‌کند.
• تحریک بیش‌ازحد (Overexcitation) ناشی از افزایش ولتاژ یا کاهش فرکانس، هارمونیک پنجم تولید می‌کند (آستانهٔ رایج 20٪ تا 35٪).
• روش‌های «Cross-blocking» از بلوک شدن هر سه فاز با تشخیص هارمونیک در یکی از فازها استفاده می‌کند تا ایمنی برقدارکردن در خطای دو فاز حفظ شود.

حفاظت‌های مکمل

• اتصال زمین محدودشده (REF، 64): حساسیت بالا برای خطای زمین نزدیک نوترال سیم‌پیچ.
• رله بوخهلتس (63) و دما/فشار روغن برای خطاهای داخلی که جریان زیادی ایجاد نمی‌کنند.
• اضافه‌جریان پشتیبان (50/51) برای خطاهای خارجی و پشتیبان دیفرانسیل.

تست رله دیفرانسیل ترانسفورماتور

1. بررسی داده‌های پایه: ظرفیت، ولتاژ، گروه برداری، نسبت CTها، تپ و تنظیمات.
2. تست پیکاپ: تزریق جریان تک‌فاز به یک سمت و رسیدن به Idmin.
3. تست شیب: تزریق دو جریان همزمان به سمت‌های اولیه و ثانویه در چند نقطه از مشخصه و ترسیم مرز عملکرد نسبت به مشخصهٔ تئوری.
4. تست جبران گروه برداری: تزریق سه‌فاز متعادل با زاویه‌ای مطابق گروه برداری؛ جریان تفاضلی باید نزدیک صفر باشد.
5. تست بازدارندگی هارمونیکی: افزودن مؤلفهٔ هارمونیک دوم و پنجم به جریان پایه و مشاهدهٔ بلوک شدن در آستانهٔ تنظیم‌شده.
6. تست تابع بدون بازدارنده و زمان عملکرد.
7. تست منطق و ماتریس تریپ: فرمان به کلیدهای دو طرف و بلوک بریکر فیلور.
8. تست اولیه و تست روی بار: پس از انرژی‌دهی، جریان‌های واقعی دو سمت را بخوانید؛ جریان تفاضلی باید در حد خطای CT و تپ‌چنجر باقی بماند.

اشتباهات رایج

• ورود ناقص یا اشتباه گروه برداری و نسبت CT
• پلاریتهٔ معکوس CT
• ارت‌شدن نادرست مدار ثانویهٔ CT در دو نقطه
• نادیده گرفتن تأثیر تپ‌چنجر و تنظیم‌نکردن Slope 1 مناسب
• تنظیم نادرست آستانهٔ هارمونیک و نتیجتاً تریپ هنگام برقدار شدن

تست و راه‌اندازی رله‌های دیفرانسیل ترانسفورماتور از خدمات اصلی ENP است و گزارش کامل به‌همراه فایل تنظیمات ارائه می‌شود.