จุดอิ่มตัวของหม้อแปลงกระแส

ภายใต้สถานการณ์ปกติ ฟลักซ์แม่เหล็กแกนกลางในหม้อแปลงกระแสจะอยู่ในสถานะไม่อิ่มตัว ในเวลานี้ ความต้านทานโหลดและกระแสกระตุ้นมีขนาดเล็ก แต่ค่าของความต้านทานการกระตุ้นมีขนาดใหญ่ และศักย์แม่เหล็กของขดลวดปฐมภูมิและขดลวดทุติยภูมิอยู่ในสมดุล อย่างไรก็ตาม หากความหนาแน่นของฟลักซ์แม่เหล็กของแกนกลางในหม้อแปลงเพิ่มขึ้นและถึงความอิ่มตัว ก็จะทำให้ Zm ลดลงอย่างรวดเร็วเมื่อความอิ่มตัวเพิ่มขึ้น และความสัมพันธ์ตามสัดส่วนเชิงเส้นระหว่างกระแสกระตุ้นที่แตกต่างกันจะถูกทำลาย ปัจจัยที่ทำให้หม้อแปลงกระแสไฟฟ้าถึงความอิ่มตัวส่วนใหญ่ ได้แก่ กระแสไฟเกิน; โหลดมากเกินไป เมื่อโหลดที่เชื่อมต่อกับหม้อแปลงกระแสไฟฟ้ามีขนาดใหญ่เกินไป แรงดันไฟฟ้าทุติยภูมิจะเพิ่มขึ้น ส่งผลให้ความหนาแน่นของฟลักซ์แม่เหล็กของแกนเหล็กเพิ่มขึ้นและถึงความอิ่มตัว
เมื่อหม้อแปลงกระแสถึงความอิ่มตัว ลักษณะจะเป็นดังนี้: กระแสทุติยภูมิลดลง และรูปคลื่นของกระแสมีการบิดเบือนอย่างมากของส่วนประกอบฮาร์มอนิกลำดับสูง ความต้านทานภายในลดลงแม้จะใกล้กับศูนย์ก็ตาม ถ้าเกิดฟอลต์ขึ้น รูปคลื่นของกระแสจะอยู่ใกล้ศูนย์ หม้อแปลงกระแสจะทำให้เกิดการถ่ายโอนความสัมพันธ์เชิงเส้น ในขณะที่เกิดข้อผิดพลาด หม้อแปลงจะเริ่มถึงความอิ่มตัวหลังจากหน่วงเวลาประมาณ 5 วินาที ภายใต้สถานการณ์ปกติ ห้ามมิให้เปิดวงจรทุติยภูมิของหม้อแปลงกระแสไฟฟ้าโดยเด็ดขาด เพราะในระหว่างการทำงานของหม้อแปลงกระแส เมื่อวงจรเปิดทุติยภูมิเกิดขึ้น กระแสปฐมภูมิจะถูกแปลงเป็นกระแสกระตุ้น ทำให้ความหนาแน่นฟลักซ์แม่เหล็กของแกนเหล็กเพิ่มขึ้น ส่งผลให้หม้อแปลงกระแสอิ่มตัวอย่างรวดเร็ว ฟลักซ์แม่เหล็กอิ่มตัวจะทำให้เกิดแรงดันไฟฟ้าที่สูงขึ้น ซึ่งจะทำให้เกิดความเสียหายมากขึ้นต่อฉนวนขดลวดหลักและรอง และก่อให้เกิดภัยคุกคามต่อความปลอดภัยส่วนบุคคลได้ง่าย
1. ผลกระทบและมาตรการป้องกันหม้อแปลงไฟฟ้า
โดยทั่วไป หม้อแปลงมีความจุน้อยและมีความน่าเชื่อถือสูง และส่วนใหญ่จะติดตั้งบนบัสบาร์ 10kV และ 35kV กระแสไฟลัดวงจรแรงดันสูงจะเหมือนกับกระแสไฟลัดวงจรของระบบ ในขณะที่กระแสไฟลัดวงจรด้านแรงดันต่ำมีขนาดค่อนข้างใหญ่ หากไม่มีการป้องกันหม้อแปลงไฟฟ้าจะส่งผลร้ายแรงต่อการทำงานที่ปลอดภัยของหม้อแปลงไฟฟ้าหรือทั้งระบบ หม้อแปลงแบบดั้งเดิมมีอุปกรณ์ป้องกันฟิวส์ซึ่งมีข้อดีด้านความปลอดภัยและความน่าเชื่อถือ อย่างไรก็ตาม ด้วยการปรับปรุงข้อกำหนดของระบบอัตโนมัติและการเพิ่มความสามารถในการลัดวงจร วิธีการแบบเดิมจึงไม่สามารถตอบสนองความต้องการได้อีกต่อไป สำหรับสถานีย่อยที่สร้างขึ้นใหม่หรือปรับปรุงใหม่บางสถานี มักจะติดตั้งตู้สวิตช์หม้อแปลงไฟฟ้า และอุปกรณ์ป้องกันระบบจะคล้ายกับสาย 10kV อย่างไรก็ตามข้อเสียคือปัญหาความอิ่มตัวของหม้อแปลงกระแสมักถูกมองข้าม ในเวลาเดียวกันเนื่องจากความจุน้อยและกระแสหลักของหม้อแปลงจึงใช้หม้อแปลงไฟฟ้าที่ใช้ร่วมกัน เพื่อให้มั่นใจในความแม่นยำในการวัด อัตราการเปลี่ยนแปลงของหม้อแปลงกระแสไฟฟ้าจะลดลง เมื่อหม้อแปลงล้มเหลว จะทำให้หม้อแปลงกระแสอิ่มตัวและความเร็วกระแสทุติยภูมิลดลง ส่งผลให้ตัวป้องกันหม้อแปลงปฏิเสธที่จะทำงาน หากเกิดข้อผิดพลาดที่ด้านไฟฟ้าแรงสูงของหม้อแปลงไฟฟ้า กระแสไฟฟ้าลัดวงจรที่เกิดขึ้นจะตัดการป้องกันการสำรองข้อมูลโดยอัตโนมัติ หากเกิดข้อผิดพลาดที่ด้านแรงดันต่ำ กระแสไฟฟ้าลัดวงจรที่สร้างขึ้นจะไม่ถึงค่าเริ่มต้นของการป้องกันการสำรองข้อมูล ซึ่งจะทำให้ข้อผิดพลาดไม่สามารถถอดออกได้ และอาจทำให้หม้อแปลงไหม้ ซึ่งจะส่งผลกระทบร้ายแรงต่อ การทำงานที่ปลอดภัยของระบบ
เพื่อแก้ไขความล้มเหลวในการป้องกันของหม้อแปลงไฟฟ้า เราต้องเริ่มต้นด้วยการกำหนดค่าที่เหมาะสมของหม้อแปลงไฟฟ้า เมื่อเลือกหม้อแปลงกระแสเราต้องคำนึงถึงปัญหาความอิ่มตัวที่เกิดจากความล้มเหลวของหม้อแปลงด้วย หม้อแปลงกระแสที่มีฟังก์ชั่นต่างกันควรแยกออกจากกัน ตัวอย่างเช่น ควรติดตั้งหม้อแปลงสำหรับการวัดที่ด้านแรงดันต่ำของหม้อแปลงเพื่อให้แน่ใจว่าข้อกำหนดความแม่นยำในการวัด โดยทั่วไปหม้อแปลงสำหรับการป้องกันจะติดตั้งที่ด้านไฟฟ้าแรงสูงของหม้อแปลงเพื่อให้แน่ใจว่ามีการอนุรักษ์
2. อิทธิพลและมาตรการป้องกันในปัจจุบัน
หลังจากที่หม้อแปลงกระแสอิ่มตัวแล้ว จะทำให้กระแสทุติยภูมิทุติยภูมิลดลง ส่งผลให้ระบบป้องกันปฏิเสธการทำงาน เมื่ออยู่ห่างจากแหล่งจ่ายไฟหรือค่าสัมประสิทธิ์อิมพีแดนซ์มีขนาดใหญ่ กระแสไฟฟ้าลัดวงจรที่เต้าเสียบสายจะมีน้อย อย่างไรก็ตามหากขยายขนาดของระบบกระแสไฟฟ้าลัดวงจรก็จะเพิ่มขึ้นตามไปด้วยแม้จะถึงหลายร้อยเท่าของกระแสปฐมภูมิของหม้อแปลงไฟฟ้าทำให้หม้อแปลงไฟฟ้าในระบบที่เดิมทำงานได้ตามปกตินั้นอิ่มตัว ในเวลาเดียวกัน ความผิดพลาดของกระแสไฟฟ้าลัดวงจรเป็นกระบวนการชั่วคราว และมีส่วนประกอบเฟสที่แตกต่างกันจำนวนมากในปัจจุบัน ซึ่งจะเร่งความอิ่มตัวของหม้อแปลงกระแส หากเกิดข้อผิดพลาดในการลัดวงจรในสาย 10kV ความอิ่มตัวของหม้อแปลงกระแสจะลดกระแสที่ด้านทุติยภูมิ ทำให้อุปกรณ์ป้องกันปฏิเสธที่จะทำงาน การตัดสวิตช์ที่ด้านแรงดันต่ำของบัสบาร์และหม้อแปลงหลักจะทำให้ขอบเขตของความผิดปกติเพิ่มขึ้นและยืดเวลาออกไปซึ่งจะส่งผลต่อความน่าเชื่อถือของแหล่งจ่ายไฟ
ในกรณีที่รุนแรงจะคุกคามต่อการทำงานของอุปกรณ์อย่างปลอดภัย
จากการวิเคราะห์ข้างต้น เมื่อหม้อแปลงกระแสอิ่มตัว จะทำให้กระแสปฐมภูมิเปลี่ยนเป็นกระแสกระตุ้น ในเวลาเดียวกัน กระแสทุติยภูมิเป็นศูนย์ กระแสผ่านรีเลย์ก็เป็นศูนย์เช่นกัน และอุปกรณ์ป้องกันในอุปกรณ์ปฏิเสธที่จะทำงาน จากปัญหาข้างต้น ควรลดความต้านทานโหลดของหม้อแปลงให้มากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้เพื่อหลีกเลี่ยงการใช้หม้อแปลงกระแสไฟฟ้าร่วมกัน และในขณะเดียวกันก็เพิ่มพื้นที่หน้าตัดและความยาวสายเคเบิลของสายเคเบิล อัตราส่วนการเปลี่ยนแปลงของหม้อแปลงกระแสไฟฟ้าไม่ควรเล็กเกินไป และควรให้ความสนใจกับปัญหาความอิ่มตัวที่เกิดจากการลัดวงจรของสาย