Bod nasýtenia prúdového transformátora

Za normálnych okolností je magnetický tok jadra v prúdovom transformátore v nenasýtenom stave. V tomto čase sú impedancia záťaže a budiaci prúd malé, ale hodnota budiacej impedancie je veľká a magnetické potenciály primárneho vinutia a sekundárneho vinutia sú v rovnováhe. Ak sa však hustota magnetického toku jadra v transformátore zvýši a dosiahne saturáciu, spôsobí to rýchle zníženie Zm so zvyšujúcou sa saturáciou a preruší sa lineárny proporcionálny vzťah medzi rôznymi budiacimi prúdmi. Faktory, ktoré spôsobujú, že prúdový transformátor dosiahne saturáciu, zahŕňajú najmä: nadmerný prúd; nadmerné zaťaženie. Keď je zaťaženie pripojené k prúdovému transformátoru príliš veľké, sekundárne napätie sa zvýši, čo spôsobí zvýšenie hustoty magnetického toku železného jadra a dosiahnutie saturácie.
Keď prúdový transformátor dosiahne saturáciu, charakteristiky sú nasledovné: sekundárny prúd klesá a priebeh prúdu má veľké skreslenie vyšších harmonických zložiek; vnútorný odpor klesá, dokonca aj blízko k nule; ak dôjde k poruche, priebeh prúdu je blízko nule, prúdový transformátor spôsobí prenos lineárneho vzťahu; v momente poruchy sa transformátor začne saturovať s oneskorením asi 5 sekúnd. Za normálnych okolností je prísne zakázané otvárať sekundárny okruh prúdového transformátora. Pretože počas prevádzky prúdového transformátora, akonáhle dôjde k sekundárnemu otvorenému okruhu, primárny prúd sa premení na budiaci prúd, čo spôsobí zvýšenie hustoty magnetického toku železného jadra, čo vedie k rýchlemu nasýteniu prúdového transformátora. Saturačný magnetický tok bude produkovať vyššie napätie, ktoré spôsobí väčšie poškodenie izolačných zariadení primárneho a sekundárneho vinutia a ľahko ohrozí bezpečnosť osôb.
1. Vplyv ochrany transformátora a protiopatrenia
Vo všeobecnosti majú transformátory malú kapacitu a vysokú spoľahlivosť a väčšinou sa inštalujú na 10kV a 35kV prípojnice. Vysokonapäťový skratový prúd je rovnaký ako skratový prúd systému, pričom skratový prúd na nízkonapäťovej strane je pomerne veľký. Ak ochrana transformátora nie je na mieste, vážne to ovplyvní bezpečnú prevádzku transformátora alebo celého systému. Tradičné transformátory majú poistkové ochranné zariadenia, ktoré majú výhody bezpečnosti a spoľahlivosti. So zlepšením požiadaviek na automatizáciu systému a zvýšením skratovej kapacity však tradičné metódy už nedokážu uspokojiť potreby. Pre niektoré novovybudované alebo renovované rozvodne sú často vybavené transformátorovými rozvodnými skriňami a ochranné zariadenia systému sú podobné ako pri 10kV vedení. Nevýhodou však je, že problém saturácie prúdových transformátorov sa často ignoruje. Zároveň sa kvôli malej kapacite a primárnemu prúdu transformátora používa zdieľaný transformátor. Aby sa zabezpečila presnosť merania, transformačný pomer prúdového transformátora sa zníži. Akonáhle transformátor zlyhá, spôsobí saturáciu prúdového transformátora a rýchlosť sekundárneho prúdu sa zníži, čo spôsobí, že ochrana transformátora odmietne fungovať. Ak dôjde k poruche na vysokonapäťovej strane transformátora, vzniknutý skratový prúd automaticky preruší činnosť záložnej ochrany. Ak dôjde k poruche na strane nízkeho napätia, generovaný skratový prúd nemôže dosiahnuť nábehovú hodnotu záložnej ochrany, čím sa porucha stane neodstrániteľnou a dokonca spôsobí vyhorenie transformátora, čo vážne ovplyvní bezpečná prevádzka systému.
Aby sme vyriešili poruchu ochrany transformátora, musíme začať s primeranou konfiguráciou transformátora. Pri výbere prúdového transformátora musíme brať do úvahy problém saturácie spôsobený poruchou transformátora. Prúdové transformátory s rôznymi funkciami by sa mali navzájom odlíšiť. Napríklad transformátor na meranie by mal byť nastavený na nízkonapäťovej strane transformátora, aby sa zabezpečili požiadavky na presnosť merania; transformátor na ochranu sa spravidla nastavuje na vysokonapäťovej strane transformátora, aby sa zabezpečili konzervačné práce.
2. Vplyv prúdovej ochrany a protiopatrenia
Keď je prúdový transformátor nasýtený, spôsobí to zníženie sekundárneho ekvivalentného prúdu, čo spôsobí, že ochrana odmietne fungovať. Keď je ďaleko od napájacieho zdroja alebo je impedančný koeficient veľký, skratový prúd na výstupe bude malý. Ak sa však rozsah systému rozšíri, skratový prúd sa zodpovedajúcim spôsobom zvýši, dokonca dosiahne stonásobok primárneho prúdu transformátora, čo spôsobí saturáciu transformátora v systéme, ktorý pôvodne fungoval normálne. Poruchy skratového prúdu sú zároveň prechodnými procesmi a v prúde je veľké množstvo rôznych fázových zložiek, ktoré urýchlia saturáciu prúdového transformátora. Ak dôjde ku skratovej poruche na 10kV vedení, saturácia prúdového transformátora zníži prúd na sekundárnej strane, čo spôsobí, že ochranné zariadenie odmietne pracovať. Vypnutie vypínača na nízkonapäťovej strane prípojnice a hlavného transformátora zväčší rozsah poruchy a predĺži čas, čo ovplyvní spoľahlivosť napájania.
V závažných prípadoch to ohrozí bezpečnú prevádzku zariadenia.
Podľa vyššie uvedenej analýzy, keď je prúdový transformátor nasýtený, spôsobí zmenu primárneho prúdu na budiaci prúd. Súčasne je sekundárny prúd nulový, prúd cez relé je tiež nulový a ochranné zariadenie v zariadení odmieta fungovať. Vzhľadom na vyššie uvedené problémy by sa mala záťažová impedancia transformátora čo najviac znížiť, aby sa predišlo zdieľaniu prúdových transformátorov a súčasne sa zväčšila plocha prierezu a dĺžka kábla kábla; transformačný pomer prúdového transformátora by nemal byť príliš malý a pozornosť by sa mala venovať problému saturácie spôsobenému skratom vedenia.