Srovės transformatoriaus prisotinimo taškas

Įprastomis aplinkybėmis srovės transformatoriaus šerdies magnetinis srautas yra nesočios būsenos. Šiuo metu apkrovos varža ir sužadinimo srovė yra mažos, tačiau sužadinimo varžos vertė yra didelė, o pirminės ir antrinės apvijos magnetiniai potencialai yra subalansuoti. Tačiau, jei transformatoriaus šerdies magnetinio srauto tankis padidės ir pasieks prisotinimą, Zm sparčiai mažės, nes sodrumas didėja, o tiesinis proporcingas ryšys tarp skirtingų sužadinimo srovių bus nutrauktas. Veiksniai, dėl kurių srovės transformatorius pasiekia prisotinimą, daugiausia yra: per didelė srovė; per didelė apkrova. Kai prie srovės transformatoriaus prijungta apkrova yra per didelė, padidės antrinė įtampa, todėl geležies šerdies magnetinio srauto tankis padidės ir pasieks prisotinimą.
Kai srovės transformatorius pasiekia prisotinimą, charakteristikos yra tokios: antrinė srovė mažėja, o srovės bangos forma turi didelį aukštos eilės harmoninių komponentų iškraipymą; vidinė varža mažėja, net arti nulio; jei įvyksta gedimas, srovės bangos forma yra artima nuliui, srovės transformatorius sukels tiesinį ryšį; gedimo momentu transformatorius pradės pasiekti prisotinimą maždaug po 5 sekundžių uždelsimo. Įprastomis aplinkybėmis griežtai draudžiama atidaryti antrinę srovės transformatoriaus grandinę. Kadangi veikiant srovės transformatoriui, atsiradus antrinei atvirai grandinei, pirminė srovė bus paversta sužadinimo srove, todėl padidės geležies šerdies magnetinio srauto tankis, todėl srovės transformatorius greitai prisotinamas. Prisotintas magnetinis srautas sukurs didesnę įtampą, kuri darys didesnę žalą pirminės ir antrinės apvijų izoliacijos įrenginiams ir lengvai sukels grėsmę asmens saugumui.
1. Transformatoriaus apsaugos nuo smūgio ir atsakomosios priemonės
Paprastai transformatoriai turi mažą galią ir didelį patikimumą, dažniausiai montuojami ant 10kV ir 35kV šynų. Aukštos įtampos trumpojo jungimo srovė yra tokia pati kaip sistemos trumpojo jungimo srovė, o trumpojo jungimo srovė žemos įtampos pusėje yra palyginti didelė. Jei transformatoriaus apsauga neįdiegta, tai rimtai paveiks saugų transformatoriaus ar visos sistemos veikimą. Tradiciniai transformatoriai turi saugiklių apsaugos įtaisus, kurie turi saugumo ir patikimumo privalumus. Tačiau gerėjant sistemos automatizavimo reikalavimams ir didėjant trumpojo jungimo pajėgumams, tradiciniai metodai nebegali patenkinti poreikių. Kai kurioms naujai statomoms ar renovuojamoms pastotėms jose dažnai įrengiamos transformatorinės skirstomosios spintos, o sistemos apsaugos įtaisai panašūs į 10kV linijų. Tačiau trūkumas yra tas, kad dažnai ignoruojama srovės transformatorių prisotinimo problema. Tuo pačiu metu dėl mažos transformatoriaus talpos ir pirminės srovės naudojamas bendras transformatorius. Siekiant užtikrinti matavimo tikslumą, srovės transformatoriaus transformacijos koeficientas bus sumažintas. Kai transformatorius sugenda, srovės transformatoriaus prisotinimas ir antrinės srovės greitis sumažės, todėl transformatoriaus apsauga atsisakys veikti. Jei transformatoriaus aukštos įtampos pusėje įvyksta gedimas, susidariusi trumpojo jungimo srovė automatiškai nutraukia atsarginės apsaugos veiksmą. Jei gedimas įvyksta žemos įtampos pusėje, generuojama trumpojo jungimo srovė negali pasiekti atsarginės apsaugos paleidimo vertės, todėl gedimas bus nepašalinamas ir netgi perdegs transformatorius, o tai turės rimtą poveikį saugus sistemos veikimas.
Norėdami išspręsti transformatoriaus apsaugos gedimą, turime pradėti nuo tinkamos transformatoriaus konfigūracijos. Renkantis srovės transformatorių, turime atsižvelgti į prisotinimo problemą, kurią sukelia transformatoriaus gedimas. Skirtingų funkcijų srovės transformatoriai turėtų būti atskirti vienas nuo kito. Pavyzdžiui, matavimo transformatorius turi būti nustatytas žemos įtampos transformatoriaus pusėje, kad būtų užtikrinti matavimo tikslumo reikalavimai; Apsaugos transformatorius paprastai nustatomas transformatoriaus aukštos įtampos pusėje, kad būtų užtikrintas konservavimo darbas.
2. Srovės apsaugos įtaka ir atsakomosios priemonės
Po to, kai srovės transformatorius bus prisotintas, sumažės antrinė ekvivalentinė srovė, todėl apsauga atsisakys veikti. Kai jis yra toli nuo maitinimo šaltinio arba varžos koeficientas yra didelis, trumpojo jungimo srovė linijos išėjime bus maža. Tačiau išplėtus sistemos skalę, atitinkamai padidės trumpojo jungimo srovė, net šimtus kartų viršydama pirminę transformatoriaus srovę, sukeldama transformatoriaus prisotinimą sistemoje, kuri iš pradžių veikė normaliai. Tuo pačiu metu trumpojo jungimo srovės gedimai yra trumpalaikiai procesai, o srovėje yra daug skirtingų fazių komponentų, kurie pagreitins srovės transformatoriaus prisotinimą. Jei 10 kV linijoje įvyksta trumpojo jungimo gedimas, srovės transformatoriaus prisotinimas sumažins srovę antrinėje pusėje, todėl apsaugos įtaisas atsisakys veikti. Atjungus jungiklį žemos įtampos šynos ir pagrindinio transformatoriaus pusėje, padidės gedimo apimtis ir pailgės laikas, o tai turės įtakos maitinimo patikimumui.
Sunkiais atvejais tai kels grėsmę saugiam įrangos veikimui.
Remiantis aukščiau pateikta analize, kai srovės transformatorius yra prisotintas, pirminė srovė pasikeis į sužadinimo srovę. Tuo pačiu metu antrinė srovė lygi nuliui, srovė per relę taip pat lygi nuliui, o apsaugos įtaisas įrenginyje atsisako veikti. Atsižvelgiant į minėtas problemas, transformatoriaus apkrovos varža turėtų būti kiek įmanoma sumažinta, kad būtų išvengta srovės transformatorių dalijimosi, o kartu padidinti kabelio skerspjūvio plotą ir kabelio ilgį; srovės transformatoriaus transformacijos koeficientas neturėtų būti per mažas, o reikia atkreipti dėmesį į prisotinimo problemą, kurią sukelia trumpasis linijos jungimas.