Strāvas transformatora piesātinājuma punkts

Normālos apstākļos strāvas transformatora kodola magnētiskā plūsma ir nepiesātinātā stāvoklī. Šajā laikā slodzes pretestība un ierosmes strāva ir maza, bet ierosmes pretestības vērtība ir liela, un primārā tinuma un sekundārā tinuma magnētiskie potenciāli ir līdzsvarā. Tomēr, ja transformatora kodola magnētiskās plūsmas blīvums palielinās un sasniedz piesātinājumu, tas izraisīs Zm strauju samazināšanos, palielinoties piesātinājumam, un tiks pārtraukta lineārā proporcionālā attiecība starp dažādām ierosmes strāvām. Faktori, kas izraisa strāvas transformatora piesātinājumu, galvenokārt ir: pārmērīga strāva; pārmērīga slodze. Ja strāvas transformatoram pievienotā slodze ir pārāk liela, palielināsies sekundārais spriegums, izraisot dzelzs serdes magnētiskās plūsmas blīvuma palielināšanos un piesātinājumu.
Kad strāvas transformators sasniedz piesātinājumu, raksturlielumi ir šādi: sekundārā strāva samazinās, un strāvas viļņu formai ir liels augstas pakāpes harmonisko komponentu izkropļojums; iekšējā pretestība samazinās, pat tuvu nullei; ja rodas kļūme, strāvas viļņu forma ir tuvu nullei, strāvas transformators izraisīs lineāras attiecības pārnesi; bojājuma brīdī transformators sāks sasniegt piesātinājumu pēc apmēram 5 sekunžu aizkaves. Normālos apstākļos ir stingri aizliegts atvērt strāvas transformatora sekundāro ķēdi. Tā kā strāvas transformatora darbības laikā, tiklīdz notiek sekundārā atvērtā ķēde, primārā strāva tiks pārveidota par ierosmes strāvu, izraisot dzelzs serdes magnētiskās plūsmas blīvuma palielināšanos, kā rezultātā strāvas transformators strauji piesātinās. Piesātinājuma magnētiskā plūsma radīs lielāku spriegumu, kas radīs lielākus bojājumus primāro un sekundāro tinumu izolācijas iekārtām un viegli apdraudēs personas drošību.
1. Transformatora aizsardzības trieciens un pretpasākumi
Parasti transformatoriem ir maza jauda un augsta uzticamība, un tie galvenokārt tiek uzstādīti uz 10kV un 35kV kopnēm. Augstsprieguma īssavienojuma strāva ir tāda pati kā sistēmas īssavienojuma strāva, savukārt īsslēguma strāva zemsprieguma pusē ir salīdzinoši liela. Ja transformatora aizsardzība nav uzstādīta, tas nopietni ietekmēs transformatora vai visas sistēmas drošu darbību. Tradicionālajiem transformatoriem ir drošinātāju aizsardzības ierīces, kuru priekšrocības ir drošība un uzticamība. Taču, uzlabojoties sistēmas automatizācijas prasībām un palielinoties īssavienojuma jaudai, tradicionālās metodes vairs nespēj apmierināt vajadzības. Dažām jaunbūvējamām vai renovētām apakšstacijām tās bieži ir aprīkotas ar transformatoru sadales skapjiem, un sistēmas aizsardzības ierīces ir līdzīgas 10kV līnijām. Tomēr trūkums ir tāds, ka bieži tiek ignorēta strāvas transformatoru piesātinājuma problēma. Tajā pašā laikā transformatora mazās jaudas un primārās strāvas dēļ tiek izmantots kopīgs transformators. Lai nodrošinātu mērījumu precizitāti, tiks samazināts strāvas transformatora transformācijas koeficients. Kad transformators sabojājas, tas izraisīs strāvas transformatora piesātinājumu un sekundārās strāvas ātrums samazināsies, izraisot transformatora aizsardzības atteikšanos darboties. Ja transformatora augstsprieguma pusē rodas kļūme, no tā izrietošā īssavienojuma strāva automātiski pārtrauks rezerves aizsardzības darbību. Ja rodas kļūme zemsprieguma pusē, radītā īssavienojuma strāva nevar sasniegt rezerves aizsardzības starta vērtību, kas padarīs defektu nenoņemamu un pat izraisīs transformatora izdegšanu, kas nopietni ietekmēs droša sistēmas darbība.
Lai atrisinātu transformatora aizsardzības kļūmi, mums jāsāk ar saprātīgu transformatora konfigurāciju. Izvēloties strāvas transformatoru, jāņem vērā piesātinājuma problēma, ko izraisa transformatora atteice. Strāvas transformatori ar dažādām funkcijām ir jānošķir viens no otra. Piemēram, mērīšanas transformators jāiestata transformatora zemsprieguma pusē, lai nodrošinātu mērījumu precizitātes prasības; aizsardzības transformators parasti ir iestatīts transformatora augstsprieguma pusē, lai nodrošinātu konservācijas darbus.
2. Strāvas aizsardzības ietekme un pretpasākumi
Pēc tam, kad strāvas transformators ir piesātināts, tas izraisīs sekundārās ekvivalentās strāvas samazināšanos, izraisot aizsardzības atteikšanos darboties. Ja tas atrodas tālu no barošanas avota vai pretestības koeficients ir liels, īssavienojuma strāva līnijas izejā būs maza. Taču, ja sistēmas mērogs tiek paplašināts, īssavienojuma strāva attiecīgi palielināsies, pat simtiem reižu pārsniedzot transformatora primāro strāvu, izraisot transformatora piesātinājumu sistēmā, kas sākotnēji darbojās normāli. Tajā pašā laikā īssavienojuma strāvas bojājumi ir pārejoši procesi, un strāvā ir liels skaits dažādu fāzes komponentu, kas paātrinās strāvas transformatora piesātinājumu. Ja 10kV līnijā rodas īssavienojuma bojājums, strāvas transformatora piesātinājums samazinās strāvu sekundārajā pusē, izraisot aizsargierīces atteikšanos darboties. Izslēdzot slēdžu kopnes un galvenā transformatora zemsprieguma pusē, palielināsies bojājuma apjoms un pagarināsies laiks, kas ietekmēs barošanas avota uzticamību.
Smagos gadījumos tas apdraud iekārtas drošu darbību.
Saskaņā ar iepriekš minēto analīzi, kad strāvas transformators ir piesātināts, tas izraisīs primārās strāvas pāreju uz ierosmes strāvu. Tajā pašā laikā sekundārā strāva ir nulle, strāva caur releju arī ir nulle, un aprīkojuma aizsargierīce atsakās darboties. Ņemot vērā iepriekš minētās problēmas, pēc iespējas jāsamazina transformatora slodzes pretestība, lai izvairītos no strāvas transformatoru koplietošanas un vienlaikus palielinātu kabeļa šķērsgriezuma laukumu un kabeļa garumu; strāvas transformatora transformācijas koeficients nedrīkst būt pārāk mazs, un jāpievērš uzmanība piesātinājuma problēmai, ko izraisa līnijas īssavienojums.