Что такое пусковой ток в силовых трансформаторах и его серьёзные опасности?

Ток включения трансформатора — это переходный всплеск тока, потребляемый трансформатором при его первоначальном включении, часто во много раз превышающий его нормальный ток полной нагрузки. Этот всплеск возникает из-за необходимости быстрого установления магнитного потока в сердечнике, особенно при наличии остаточного магнетизма или включении устройства в неблагоприятный момент цикла переменного тока. Величина тока включения может варьироваться от 2 до 10 раз превышающей нормальный ток, а в некоторых крупных силовых трансформаторах может достигать даже 10–50 значений номинального тока.

Эти пики тока возникают всего за несколько циклов, однако их кратковременный характер скрывает потенциальное воздействие, включая ложное срабатывание защитных устройств, ухудшение качества электроэнергии и механические нагрузки на компоненты.

Понимание причин и характера тока включения трансформатора критически важно для разработки соответствующих схем защиты и обеспечения надежной работы системы.

1. Причины возникновения тока включения
a. Остаточный магнитный поток:
При отключении трансформатора в сердечнике может оставаться остаточный магнитный поток. При повторном включении этот остаточный поток может суммироваться с вновь приложенным потоком, что приводит к высокому току намагничивания.

b. Соотношение поток-ток:
Для создания необходимого магнитного потока при включении потребляется высокий ток намагничивания, особенно если момент коммутации совпадает с нулевым значением напряжения, в то время как остаточный поток находится на максимуме.

2. Факторы, влияющие на величину тока включения
Ток включения может варьироваться от значений, близких к номинальному току, до величин, в 20 раз превышающих номинальное значение. Ключевые влияющие факторы включают:

a. Отсутствие остаточного потока

b. Момент включения относительно формы волны напряжения (например, включение в момент перехода напряжения через ноль может привести к пиковому току включения)

3. Риски и проблемы
a. Ток включения является однонаправленным и в основном ограничивается первичной обмоткой.
b. Защитные устройства могут интерпретировать это как аварийный режим, вызывая ложные отключения.
c. Величина может варьироваться от 5 до 20 раз превышающей номинальный ток в зависимости от конструкции трансформатора и условий включения.

4. Методы снижения
a. Временная задержка на защитных реле:
Некоторые системы предусматривают кратковременную преднамеренную задержку при включении. Однако этот метод сопряжен с риском, если во время задержки возникает реальная неисправность.

b. Блокировка по второй гармонике:
Широко используемая методика включает анализ гармонического состава тока. Ток включения содержит значительную составляющую второй гармоники, в то время как токи короткого замыкания обычно её не имеют.

Защитные реле используют фильтрацию второй гармоники для отличия тока включения от внутренних повреждений.

Когда содержание второй гармоники превышает заданный порог, реле блокирует отключение, предотвращая ложные срабатывания.

Заключение

Правильное обнаружение и распознавание тока включения необходимы для надежной защиты трансформатора. Использование гармонического анализа, в частности блокировки по второй гармонике, обеспечивает селективную и безопасную работу реле, сводя к минимуму риск необоснованных отключений.

Kingrun Transformer Instrument Co.,Ltd.

Больше тестеров трансформаторов от Kingrun