Точка насыщения трансформатора тока

В нормальных условиях магнитный поток сердечника трансформатора тока находится в ненасыщенном состоянии. В это время сопротивление нагрузки и ток возбуждения малы, но значение сопротивления возбуждения велико, а магнитные потенциалы первичной обмотки и вторичной обмотки уравновешены. Однако если плотность магнитного потока сердечника трансформатора увеличится и достигнет насыщения, это приведет к быстрому уменьшению Zm по мере увеличения насыщения, и линейно-пропорциональная связь между различными токами возбуждения будет нарушена. Факторы, которые приводят к насыщению трансформатора тока, в основном включают в себя: чрезмерный ток; чрезмерная нагрузка. Когда нагрузка, подключенная к трансформатору тока, слишком велика, вторичное напряжение увеличивается, в результате чего плотность магнитного потока железного сердечника увеличивается и достигает насыщения.
Когда трансформатор тока достигает насыщения, характеристики следующие: вторичный ток уменьшается, а форма сигнала тока имеет большие искажения гармонических составляющих высокого порядка; внутреннее сопротивление уменьшается, даже близкое к нулю; если происходит неисправность, форма волны тока близка к нулю, трансформатор тока вызовет линейную зависимость передачи; в момент неисправности трансформатор начнет достигать насыщения с задержкой около 5 секунд. В обычных условиях категорически запрещается размыкать вторичную цепь трансформатора тока. Поскольку во время работы трансформатора тока, как только происходит размыкание вторичной цепи, первичный ток преобразуется в ток возбуждения, вызывая увеличение плотности магнитного потока железного сердечника, что приводит к быстрому насыщению трансформатора тока. Магнитный поток насыщения создаст более высокое напряжение, что приведет к большему повреждению изоляции первичной и вторичной обмоток и легко создаст угрозу личной безопасности.
1. Влияние защиты трансформатора и меры противодействия
Трансформаторы, как правило, имеют небольшую мощность и высокую надежность и чаще всего устанавливаются на шинах напряжением 10 и 35 кВ. Ток короткого замыкания высокого напряжения такой же, как ток короткого замыкания системы, тогда как ток короткого замыкания на стороне низкого напряжения относительно велик. Отсутствие защиты трансформатора серьезно повлияет на безопасную работу трансформатора или всей системы. Традиционные трансформаторы имеют предохранительные устройства, которые обладают преимуществами безопасности и надежности. Однако с улучшением требований к автоматизации систем и увеличением мощности короткого замыкания традиционные методы больше не могут удовлетворить потребности. На некоторых вновь построенных или реконструируемых подстанциях часто оборудуют трансформаторные распределительные шкафы, а устройства защиты системы аналогичны устройствам защиты линий 10 кВ. Однако недостатком является то, что проблема насыщения трансформаторов тока часто игнорируется. При этом из-за малой мощности и первичного тока трансформатора применяется общий трансформатор. Для обеспечения точности измерений коэффициент трансформации трансформатора тока будет уменьшен. Если трансформатор выйдет из строя, это приведет к насыщению трансформатора тока, и скорость вторичного тока снизится, в результате чего защита трансформатора откажется срабатывать. Если неисправность возникает на стороне высокого напряжения трансформатора, возникающий в результате ток короткого замыкания автоматически отключит действие резервной защиты. Если неисправность возникает на стороне низкого напряжения, генерируемый ток короткого замыкания не может достичь пускового значения резервной защиты, что сделает неисправность неустранимой и даже приведет к перегоранию трансформатора, что серьезно повлияет на безопасная эксплуатация системы.
Чтобы решить проблему сбоя защиты трансформатора, нам нужно начать с разумной конфигурации трансформатора. При выборе трансформатора тока мы должны учитывать проблему насыщения, вызванную выходом из строя трансформатора. Трансформаторы тока с разными функциями следует отличать друг от друга. Например, трансформатор для измерения должен быть установлен на стороне низкого напряжения трансформатора, чтобы обеспечить требования к точности измерения; Трансформатор для защиты обычно устанавливается на стороне высокого напряжения трансформатора для обеспечения консервационных работ.
2. Текущее влияние защиты и меры противодействия
После насыщения трансформатора тока это приведет к уменьшению вторичного эквивалентного тока, что приведет к отказу защиты от срабатывания. Когда он находится далеко от источника питания или коэффициент импеданса велик, ток короткого замыкания в сетевой розетке будет небольшим. Однако если масштаб системы расширить, ток короткого замыкания соответственно увеличится, даже достигнув в сотни раз первичного тока трансформатора, вызывая насыщение трансформатора в системе, которая изначально функционировала нормально. В то же время замыкания по току КЗ являются переходными процессами, и в токе имеется большое количество различных фазовых составляющих, что ускорит насыщение трансформатора тока. Если в линии 10 кВ произойдет короткое замыкание, насыщение трансформатора тока уменьшит ток на вторичной стороне, что приведет к отказу срабатывания защитного устройства. Отключение выключателя на низковольтной стороне шины и главного трансформатора увеличит масштаб неисправности и продлит время, что повлияет на надежность электроснабжения.
В тяжелых случаях это будет угрожать безопасной эксплуатации оборудования.
Согласно приведенному выше анализу, когда трансформатор тока насыщается, это приведет к изменению первичного тока на ток возбуждения. При этом вторичный ток равен нулю, ток через реле также равен нулю, а устройство защиты в оборудовании отказывается срабатывать. Ввиду вышеизложенных проблем следует максимально уменьшить сопротивление нагрузки трансформатора, чтобы избежать совместного использования трансформаторов тока, и в то же время увеличить площадь поперечного сечения и длину кабеля; коэффициент трансформации трансформатора тока не должен быть слишком маленьким, и следует обратить внимание на проблему насыщения, вызванную коротким замыканием линии.