Differentialschutz von Transformatoren
Der Differentialschutz dient als Hauptschutz von Transformatoren bei Schäden an deren Wicklungen, Eingängen und Sammelschienen. Aufgrund seiner relativen Komplexität wird der Differentialschutz nur bei Einzeltransformatoren mit einer Leistung von 6300 kVA und mehr, bei parallel betriebenen Transformatoren mit einer Leistung von 4000 kVA und mehr und bei Transformatoren mit einer Leistung von 1000 kVA und mehr installiert, wenn dies der Fall ist Der Abschaltstrom hat keine Schutzwirkung und der Überstromschutz hat eine Zeitverzögerung von mehr als 1 s.
Der Differentialschutz basiert auf dem Prinzip des Vergleichs der Werte der Ströme am Anfang und am Ende der Schutzzone, beispielsweise am Anfang und am Ende der Wicklungen eines Leistungstransformators, Generators usw. Insbesondere der Bereich zwischen Stromwandlern, die an der Ober- und Unterseite des Leistungstransformators angebracht sind, gilt als geschützter Bereich.
Die Funktionsweise des Differentialschutzes ist in Abb. dargestellt. Auf beiden Seiten des Transformators sind Stromwandler TT1 und TT2 installiert, deren Sekundärwicklungen in Reihe geschaltet sind. Parallel dazu ist ein Stromrelais T geschaltet.Wenn die Eigenschaften der Stromwandler gleich sind, sind im Normalmodus sowie im Falle eines externen Kurzschlusses die Ströme in den Sekundärwicklungen der Stromwandler gleich, ihre Differenz ist Null und der Strom wird gleich sein Es fließt kein Strom durch die Wicklung des T-Relais, daher funktioniert der Schutz nicht.
Im Falle eines Kurzschlusses im Transformator und an einer beliebigen Stelle im Schutzbereich, beispielsweise in der Wicklung des Transformators, fließt ein Strom durch die Wicklung des Relais T, und zwar wenn sein Wert gleich oder größer als der Betriebsstrom ist Strom des Relais, dann wird das Relais aktiviert und über die entsprechenden Hilfsgeräte den beschädigten Abschnitt abschalten. Dieses System arbeitet Phase-zu-Phase und Turn-to-Turn.
Reis. 1. Differentialschutz des Transformators: a – Stromverteilung im Normalbetrieb, b – das Gleiche bei einem Kurzschluss im Transformator
Der Differentialschutz weist eine hohe Empfindlichkeit auf und ist schnell wirkend, da er keine Zeitverzögerung erfordert und mit einer sofortigen Wirkung ausgeführt werden kann, was seine wichtigste positive Eigenschaft ist. Es bietet jedoch keinen Schutz vor externen Kurzschlüssen und kann bei einem offenen Stromkreis in den sekundären Bonddrähten zu falschen Unterbrechungen führen.
Reis. 2. Differentialschutz zweier parallel arbeitender Transformatoren