Einfluss der Längs-, Schräg- und Querregelung auf die Selektivität des Transformator-Differentialschutzes

Abstract

Neben der eigentlichen Aufgabe von Transformatoren unterschiedliche Spannungsebenen miteinander zu verbinden, werden Transformatoren auch eingesetzt, um Wirk- und Blindleistungsflüsse zu steuern, diese werden Regeltransformatoren genannt. Befindet sich die Regelung nicht in Mittelstellung, weicht das tatsächliche Übersetzungsverhältnis vom Nennübersetzungsverhältnis ab und der Differentialschutz berechnet bei einem außenliegenden Fehler einen vermeintlichen Differentialstrom, welcher zu einer nicht selektiven Auslösung führen kann. In der Arbeit sollen unterschiedliche Methoden untersucht werden, um eine solche Fehlauslösung zu verhindern. Dazu wird in Simulink ein Modell bestehend aus Netz, Regeltransformator, Leitung und Fehlerstelle aufgebaut. Es zeigt sich, dass bei einem 3 poligen Kurzschluss die Stabilisierung ausreicht, um eine Fehlauslösung zu verhindern. Wird eine Schräg- bzw. Querregelung eingesetzt, ist zusätzlich noch die Methode des virtuellen Beins notwendig, damit der Differentialschutz zwischen einem innen- und außenliegenden 2 poligen Kurzschluss unterscheiden kann. Eine Nullstromaussiebung wird benötigt, um eine Fehlauslösung bei einem 1 poligen Erdkurzschluss zu verhindern, wenn nur eine Seite mit Erde verbunden ist.

Alongside the primary task of transformers to connect different voltage levels, transformers are also used to control the active and reactive power flow. These transformers are called regulating transformers. If the regulator is not in the middle position, the current turns ratio is not equal to the nominal turns ratio of the transformer and the differential protection relay calculates a differential current in the case of an external fault. This could cause a non-selective trip command. I will discuss different methods to avoid a false tripping in this master thesis. For this purpose, a model has been implemented in Simulink. It consists of a grid followed by the regulating transformer, the power line and the fault block. With the stabilization of the differential protection relay it is possible to prevent a non-selective trip command in the case of a 3 phase short circuit. If diagonal or cross regulators are used the method of the virtual transformer - end is necessary to distinguish between an external and an internal phase to phase fault. Additionally, the zero sequence current filtering is needed to avoid a false tripping in the case of a phase to ground short circuit if only one side of the transformer is connected to the earth.