Power Transformer အတွင်း Internal Fault ဖြစ်လာတဲ့အခါ Protective Relay က ဘယ်လို Detect လုပ်ပြီး Transformer ကို Power Grid ကနေ Isolate လုပ်သလဲ?
Power Transformer ဟာ Power Grid ထဲမှာ အရေးကြီးပြီး တန်ဖိုးကြီးတဲ့ Equipment တစ်ခု ဖြစ်တယ်။ Transformer အတွင်း Winding Fault, Phase-to-Phase Fault, Phase-to-Ground Fault စတဲ့ Internal Fault ဖြစ်လာရင် Fault Current ကြောင့် Winding, Insulation, Core နဲ့ Transformer ရဲ့ အခြားအစိတ်အပိုင်းတွေကို ပြင်းထန်စွာ ထိခိုက်စေနိုင်တယ်။
ဒါကြောင့် Large Power Transformer တွေအတွက် အရေးကြီးဆုံး Protection Functions တွေထဲက တစ်ခုက —
ဖြစ်တယ်။
87T ရဲ့ အခြေခံအယူအဆက ရိုးရှင်းတယ်။
Transformer ရဲ့ နှစ်ဖက် Current ကို တိုင်းတာပြီး နှိုင်းယှဉ်တယ်။
ဒါပေမယ့် Transformer နှစ်ဖက် Current တွေကို တိုက်ရိုက်နှိုင်းယှဉ်လို့ မရဘူး။ Transformer Ratio, CT Ratio နဲ့ Phase Shift စတာတွေကို မှန်ကန်စွာ ထည့်တွက်ပြီးမှ Relay က နှိုင်းယှဉ်ရတယ်။
Normal Operation မှာ Compensated Currents တွေ Balance ဖြစ်သင့်တယ်။ Transformer Protection Zone အတွင်း Fault ဖြစ်လာရင်တော့ ဒီ Balance ပျက်သွားတယ်။
ဒီ Current Balance ပျက်သွားမှုကို အသုံးပြုပြီး 87T က Internal Transformer Fault ကို Detect လုပ်တာ ဖြစ်တယ်။
1. ANSI 87 ဆိုတာဘာလဲ?
ANSI/IEEE Device Function Number အရ — 87 = Differential Protective Relay ဖြစ်တယ်။
Application အလိုက် —
87T = Transformer Differential Protection
87B = Bus Differential Protection
87G = Generator Differential Protection
87L = Line Differential Protection
စသဖြင့် အသုံးပြုကြတယ်။ ဒီ Post မှာတော့ Power Transformer ကို Protect လုပ်တဲ့ 87T ကို လေ့လာမယ်။
2. Differential Protection ရဲ့ အခြေခံ Principle
Transformer ရဲ့ နှစ်ဖက်မှာ CT တွေ တပ်ထားပြီး Current ကို Relay ဆီပို့တယ်။ Relay က Current နှစ်ဖက်ကို နှိုင်းယှဉ်တယ်။
ဒါပေမယ့် Raw Current Values ကို တိုက်ရိုက် နုတ်တာမဟုတ်ဘူး။ Transformer Ratio, CT Ratio နဲ့ Phase Shift စတာတွေကို Compensation လုပ်ပြီးမှ နှိုင်းယှဉ်တယ်။
I′₁ = Compensated Current from one side
I′₂ = Compensated Current from the other side
Normal Operation မှာ —
ဒါကြောင့် —
ဖြစ်သင့်တယ်။ ဒီ Equation ဟာ 87T ကို နားလည်ဖို့ အခြေခံ Conceptual Equation ဖြစ်တယ်။ Actual Numerical Relay Algorithm က ဒီထက် ပိုရှုပ်ထွေးနိုင်တယ်။
3. Transformer နှစ်ဖက် Current ဘာကြောင့် မတူတာလဲ?
ဥပမာ 115 kV / 13.8 kV Power Transformer တစ်လုံးကို စဉ်းစားကြည့်မယ်။
Ideal Transformer အတွက် —
High-Voltage Side မှာ Voltage မြင့်တဲ့အတွက် Current နည်းပြီး Low-Voltage Side မှာ Voltage နိမ့်တဲ့အတွက် Current ပိုများနိုင်တယ်။
87T Relay က Transformer Ratio နဲ့ CT Ratios ကို ထည့်တွက်ပြီး Current နှစ်ဖက်ကို Common Comparison Basis တစ်ခုဆီ ပြောင်းပြီးမှ နှိုင်းယှဉ်တယ်။
4. Delta / Wye Transformer မှာ Phase Shift ရှိရင် ဘာလုပ်မလဲ?
Transformer Winding တွေကို Delta (Δ) သို့မဟုတ် Wye (Y) Connection နဲ့ ချိတ်ဆက်နိုင်တယ်။
Delta-Wye စတဲ့ Transformer Connections တွေမှာ Primary နဲ့ Secondary Electrical Quantities ကြား Phase Displacement ရှိနိုင်တယ်။
ဒါကြောင့် Current Magnitude ကိုပဲ Ratio Compensation လုပ်တာ မလုံလောက်ဘူး။ Phase Shift ကိုလည်း Compensation လုပ်ရတယ်။
Modern Numerical Relays တွေမှာ Transformer Vector Group, CT Ratios နဲ့ Transformer Parameters တွေကို Settings ထဲမှာ သတ်မှတ်ပြီး Internal Mathematical Compensation လုပ်နိုင်တယ်။
5. Protection Zone ဆိုတာဘာလဲ?
အခြေခံအားဖြင့် CT Locations တွေက Differential Protection Zone ရဲ့ Boundaries ကို သတ်မှတ်ပေးတယ်။
CT နှစ်ခုကြား Protected Zone အတွင်း Fault ဖြစ်ရင် Internal Fault ဖြစ်တယ်။ Zone အပြင်မှာ Fault ဖြစ်ရင် External Fault ဖြစ်တယ်။
ဒီလို သတ်မှတ်ထားတဲ့ Zone ကို အဓိက Protect လုပ်တာကြောင့် 87T ကို Unit Protection လို့လည်း သတ်မှတ်နိုင်တယ်။
6. Internal Fault ဖြစ်ရင် ဘာဖြစ်မလဲ?
Transformer Winding အတွင်း Phase-to-Ground Fault တစ်ခု ဖြစ်တယ်ဆိုပါစို့။ Fault ဖြစ်တဲ့နေရာဆီ System က Fault Current ပို့နိုင်တယ်။
ဒီအခါ Transformer Protection Zone ရဲ့ နှစ်ဖက်မှာ Relay တိုင်းတာနေတဲ့ Compensated Currents တွေဟာ Normal Condition လို Balance မဖြစ်တော့နိုင်ဘူး။ ဒါကြောင့် Idiff တက်လာနိုင်တယ်။
ရည်ရွယ်ချက်က Fault Current စီးနေတဲ့အချိန်ကို တတ်နိုင်သမျှ လျှော့ချပြီး Transformer Damage ပိုမကြီးလာအောင် Faulted Transformer ကို မြန်မြန် Isolate လုပ်ပေးတာ ဖြစ်တယ်။
7. External Fault ဖြစ်ရင် 87T Trip လုပ်သင့်သလား?
မလုပ်သင့်ပါဘူး။
ဥပမာ Transformer LV Side Protection Zone အပြင်ဘက်မှာ Fault ဖြစ်တယ်ဆိုပါစို့။ Fault Current အလွန်ကြီးပြီး Transformer ကို ဖြတ်သန်းစီးနိုင်တယ်။ ဒီလို Current ကို Through-Fault Current လို့ ခေါ်တယ်။
Current ကြီးနေပေမယ့် Fault က Transformer Protection Zone အပြင်မှာ ဖြစ်နေတယ်။
Ideal Condition မှာ Transformer Ratio နဲ့ Phase Shift Compensation လုပ်ပြီးတဲ့နောက် Current နှစ်ဖက်ဟာ Balance ဖြစ်နေသင့်တယ်။ ဒါကြောင့် 87T က မလိုအပ်ဘဲ Trip မလုပ်ဘဲ Stable ဖြစ်နေရမယ်။
Security — External Fault သို့မဟုတ် Non-Fault Condition ဖြစ်ရင် မမှားဘဲ Stable ဖြစ်နေရမယ်။
8. Percentage Differential Protection ဘာကြောင့်လိုအပ်သလဲ?
Ideal System မှာ Idiff = 0 ဖြစ်မယ်လို့ ယူဆနိုင်တယ်။ ဒါပေမယ့် Real Power System မှာ Perfect Zero ဖြစ်နေဖို့ မမျှော်လင့်နိုင်ဘူး။
- CT Measurement Error
- CT Ratio Mismatch
- Transformer Tap Position
- Transformer Excitation Current
- CT Saturation
- System Transients
ဒါကြောင့် Differential Current အနည်းငယ်တွေ့တာနဲ့ 87T က Trip လုပ်လို့ မရဘူး။ ဒီပြဿနာကို ဖြေရှင်းဖို့ Modern Transformer Protection မှာ Percentage Differential / Biased Differential Characteristic ကို အသုံးပြုတတ်တယ်။
တစ်ချိန်တည်းမှာ Through Current ဘယ်လောက်ရှိသလဲဆိုတာကို ကိုယ်စားပြုဖို့ Restraint Current ကိုလည်း အသုံးပြုတယ်။
Actual Irest Definition က Relay Manufacturer နဲ့ Algorithm ပေါ်မူတည်ပြီး ကွဲပြားနိုင်တယ်။
9. Differential Characteristic ကို ဘယ်လိုဖတ်မလဲ?
Horizontal Axis က Irest ဖြစ်ပြီး Vertical Axis က Iop ဖြစ်တယ်။
Operating Point က Characteristic ရဲ့ Trip Region ထဲရောက်ရင် Relay Operate လုပ်နိုင်တယ်။ Restraint Region ထဲမှာဆိုရင် Relay က Stable ဖြစ်နေမယ်။
Actual Numerical Relays တွေမှာ Minimum Pickup, Multiple Slopes နဲ့ Manufacturer-Specific Logic တွေ ပါနိုင်တယ်။ ဒါကြောင့် ဒီ Diagram က Principle ကို နားလည်ဖို့ Conceptual Model ဖြစ်တယ်။
10. CT Saturation က ဘာကြောင့် အရေးကြီးသလဲ?
External Fault အကြီးကြီး ဖြစ်တဲ့အခါ Transformer ကို ဖြတ်ပြီး Through-Fault Current အလွန်ကြီးစွာ စီးနိုင်တယ်။ ဒီအချိန်မှာ CT တစ်ဖက် Saturate ဖြစ်သွားနိုင်တယ်။
CT Saturate ဖြစ်သွားရင် Relay ဆီပို့တဲ့ Secondary Current Waveform က Actual Primary Current ကို မှန်ကန်စွာ မကိုယ်စားပြုနိုင်တော့ဘူး။
အဲဒီအခါ Physical Fault က Transformer အပြင်မှာ ဖြစ်နေပေမယ့် Relay မှာ False Differential Current ပေါ်လာနိုင်တယ်။
ဒါကြောင့် CT Performance က Protection System Performance အတွက် အလွန်အရေးကြီးတယ်။ Percentage Restraint နဲ့ Modern Relay Logic တွေက False Trip ဖြစ်နိုင်ခြေကို လျှော့ချပေးဖို့ ကူညီတယ်။
11. Transformer Energization မှာ ဘာကြောင့် 87T မမှားသင့်သလဲ?
Transformer ကို Energize လုပ်တဲ့အချိန်မှာ Magnetizing Inrush Current အလွန်ကြီးနိုင်တယ်။
- Switching Instant
- Residual Flux
- Transformer Core Characteristics
- System Voltage
- Source Impedance
Magnetizing Inrush ဟာ Internal Transformer Fault မဟုတ်ဘူး။
ဒါပေမယ့် Transformer တစ်ဖက်ကနေ Current အလွန်ကြီးစွာ ဝင်လာနိုင်တာကြောင့် 87T Relay အမြင်မှာ Differential Current ကြီးလာနိုင်တယ်။
ဒါကြောင့် Relay က Internal Fault နဲ့ Magnetizing Inrush ကို ခွဲခြားနိုင်ဖို့ လိုတယ်။
12. Harmonic Restraint / Blocking ဆိုတာဘာလဲ?
Transformer Energization အချိန်မှာ ဖြစ်တဲ့ Magnetizing Inrush ကို Internal Fault နဲ့ ခွဲခြားဖို့ Traditional Transformer Differential Protection မှာ Second-Harmonic Content ကို အသုံးပြုခဲ့ကြတယ်။
Inrush Current မှာ Second Harmonic Component သိသာစွာ ပါဝင်နိုင်တာကြောင့် Relay က ဒီ Harmonic Information ကို အသုံးပြုပြီး Differential Element ကို Restrain သို့မဟုတ် Block လုပ်နိုင်တယ်။
ဒါပေမယ့် Modern Transformer Designs နဲ့ Modern Numerical Relays တွေမှာ Inrush Detection ကို Second Harmonic တစ်ခုတည်းပေါ် အမြဲမူတည်တာ မဟုတ်ဘူး။
13. Overexcitation နဲ့ V/f
Transformer Core ရဲ့ Magnetic Flux ဟာ Voltage နဲ့ Frequency တို့နဲ့ ဆက်စပ်တယ်။ Sinusoidal Operation အတွက် အခြေခံအားဖြင့် —
Voltage တက်လာခြင်း သို့မဟုတ် Frequency ကျလာခြင်းကြောင့် V/f တက်လာရင် Transformer Core ဟာ Overexcited ဖြစ်နိုင်တယ်။ Core Saturation ဖြစ်လာရင် Excitation Current လည်း တက်လာနိုင်တယ်။
ဒီလို Condition အတွက် Transformer Protection Scheme တွေမှာ ANSI 24 — Volts-per-Hertz (V/Hz) Protection ကို အသုံးပြုနိုင်တယ်။
14. 87T က Transformer Fault အားလုံးကို Protect လုပ်နိုင်သလား?
မလုပ်နိုင်ပါဘူး။ 87T ဟာ Transformer Internal Fault Protection အတွက် အလွန်အရေးကြီးပေမယ့် Transformer Protection System တစ်ခုလုံး မဟုတ်ဘူး။
Actual Transformer Protection Scheme တစ်ခုမှာ Application ပေါ်မူတည်ပြီး —
- 87T — Transformer Differential
- 50/51 — Overcurrent
- Ground-Fault Protection
- Restricted Earth Fault (REF) — Applicable Applications တွေမှာ
- 24 — Volts-per-Hertz / Overexcitation
- 49 — Thermal Protection
- Sudden Pressure / Pressure Protection
- Oil / Winding Temperature Monitoring
- Buchholz Protection — Applicable Conservator-Type Transformers တွေမှာ
Transformer မှာ ဖြစ်နိုင်တဲ့ Problems အားလုံးဟာ တစ်မျိုးတည်း မဟုတ်ဘူး။ တချို့က Electrical Fault, တချို့က Thermal Problem, တချို့က Magnetic Problem, တချို့က Mechanical / Pressure Problem ဖြစ်တယ်။
15. 87T Trip ဖြစ်ရင် ဘယ် Breaker ပွင့်မလဲ?
Internal Transformer Fault ဖြစ်ပြီး 87T Operate လုပ်ရင် Transformer ကို Isolate လုပ်ဖို့ လိုအပ်တဲ့ Breakers တွေကို Trip Command ပေးနိုင်တယ်။ Simple Arrangement မှာ HV Breaker Trip နဲ့ LV Breaker Trip ဖြစ်နိုင်တယ်။
ဒါပေမယ့် Three-Winding Transformer, Autotransformer, Generator Step-Up Transformer, Multiple-Source System, Breaker-and-a-Half Arrangement စတဲ့ Systems တွေမှာ Trip Logic က ပိုရှုပ်ထွေးနိုင်တယ်။
16. 87T နဲ့ 50/51 ဘာကွာသလဲ?
50/51 — Overcurrent Protection
အဓိကအားဖြင့် Current ဘယ်လောက်ကြီးသလဲ? နဲ့ ဘယ်လောက်ကြာကြာ စီးနေလဲ? ဆိုတာကို ကြည့်တယ်။
87T — Differential Protection
အဓိကအားဖြင့် Transformer Protection Zone ရဲ့ နှစ်ဖက် Compensated Currents တွေ Balance ဖြစ်နေသလား? ဆိုတာကို ကြည့်တယ်။
ဒါကြောင့် 87T ဟာ Transformer ကို သတ်မှတ်ထားတဲ့ Protection Zone အတွင်း Protect လုပ်တဲ့ Unit Protection ဖြစ်တယ်။ ဒီအတွက် Internal Transformer Fault တွေကို Fast + Selective ဖြစ်စွာ Detect လုပ်နိုင်တာဟာ 87T ရဲ့ အဓိကအားသာချက် ဖြစ်တယ်။
17. 87T, 87B နဲ့ 87L တို့ Principle တူသလား?
အခြေခံ Principle တူတယ်။
87T — Transformer Differential: Transformer Protection Zone ရဲ့ Currents ကို Compare လုပ်တယ်။
87B — Bus Differential: Busbar ကို ဝင်/ထွက်နေတဲ့ Currents တွေကို Compare လုပ်တယ်။
87L — Line Differential: Transmission Line ရဲ့ နှစ်ဖက် Current Measurements ကို Compare လုပ်တယ်။ ဒီလို Scheme မှာ Remote Terminals ကြား Communication လိုအပ်နိုင်တယ်။
18. 87T Protection တစ်ခုလုံး ဘယ်လိုအလုပ်လုပ်သလဲ?
ဒါက 87T Transformer Differential Protection ရဲ့ Core Operating Logic ဖြစ်တယ်။ Actual Numerical Relay မှာ ဒီထက် ပိုပြီး Advanced ဖြစ်နိုင်တယ်။
19. အတိုချုပ်
- Transformer Internal Fault Protection အတွက် အရေးကြီးတဲ့ Protection Function တစ်ခု ဖြစ်တယ်။
- Transformer နှစ်ဖက်မှာ CT တွေနဲ့ Current ကို တိုင်းတာတယ်။
- HV နဲ့ LV Current တွေကို Raw Ampere Values အတိုင်း တိုက်ရိုက် Compare မလုပ်ဘူး။
- Transformer Ratio, CT Ratio နဲ့ Phase Shift ကို Compensation လုပ်ပြီးမှ Compare လုပ်တယ်။
- CT Locations တွေက Differential Protection Zone Boundaries ကို သတ်မှတ်ရာမှာ အရေးကြီးတယ်။
- Internal Fault ဖြစ်ရင် Current Balance ပျက်ပြီး Differential Operating Quantity တက်လာနိုင်တယ်။
- External / Through Fault ဖြစ်ရင် 87T က Stable ဖြစ်နေသင့်တယ်။
- Percentage Differential က Sensitivity နဲ့ Security ကို Balance လုပ်ဖို့ ကူညီတယ်။
- CT Saturation ကြောင့် False Differential Current ပေါ်နိုင်တယ်။
- Transformer Energization အချိန် Magnetizing Inrush ကို Internal Fault နဲ့ ခွဲခြားရတယ်။
- Harmonic Restraint / Blocking ဟာ Inrush Discrimination အတွက် အသုံးပြုနိုင်တဲ့ နည်းလမ်းတစ်ခု ဖြစ်တယ်။
- 87T Operate ဖြစ်ရင် Transformer ကို Fault Sources ကနေ Isolate လုပ်ဖို့ လိုအပ်တဲ့ Breakers တွေကို Trip Logic က Command ပေးနိုင်တယ်။
- 87T တစ်ခုတည်းက Transformer Protection System တစ်ခုလုံး မဟုတ်ဘူး။
အဓိက Engineering Principle
87T ကို စာကြောင်းတစ်ကြောင်းနဲ့ နားလည်ချင်ရင် —
ဒါပေမယ့် Advanced Protection Engineering အမြင်မှာ ဒီထက် အရေးကြီးတဲ့အချက်တစ်ခု ရှိတယ်။ 87T က Fault ဖြစ်ရင် Trip လုပ်နိုင်ရုံနဲ့ မလုံလောက်ဘူး။
Internal Fault ဖြစ်ရင် — မှန်မှန်ကန်ကန်၊ မြန်မြန် Operate လုပ်ရမယ်။
External Fault သို့မဟုတ် Normal Transformer Condition ဖြစ်ရင် — မမှားဘဲ Stable ဖြစ်နေရမယ်။
ဒီ Balance ကို မှန်ကန်စွာ ထိန်းထားနိုင်ခြင်းဟာ Transformer Differential Protection ရဲ့ အဓိက Engineering Philosophy ဖြစ်တယ်။

