Понимание рабочих характеристик трансформаторов тока (КТ) имеет важное значение для обеспечения точной работы систем защиты, особенно когда внешние неисправности приводят к высоким токам, которые могут вызвать насыщение КТ.защита трансформатора и защита тока，  Насыщение может повлиять на механизм защиты, потенциально ставя под угрозу безопасность и надежность системы. Существует несколько методов тестирования, чтобы оценить, будет ли КТ насыщаться в таких условиях и будет ли система защиты по-прежнему работать правильно.

Определение точки насыщения современных трансформаторов

Одним из наиболее прямых методов обнаружения КТ насыщения является нагрузка вторичной стороны с фактической нагрузкой и прохождение тока через первичную сторону, наблюдая за вторичным током для идентификации точки насыщения. Однако для КТ защитного класса, где точка насыщения может превышать 10-20 раз номинальный ток, выполнение этого теста в полевых условиях может быть сложной задачей.

Другой способ определения точки насыщения КТ — это тестирование характерного тока напряжения (V-I). Как уже упоминалось, насыщение КТ происходит, когда плотность магнитного потока в ядре превышает определенный порог. Эта точка насыщения может быть отражена в индуцированной электродвижущей силе (ЭМП) КТ. На рисунок кривой характеристик V-I и идентифицируя напряжение насыщения, можно вычислить соответствующий ток насыщения. Тест V-I включает в себя применение тока к вторичной стороне КТ при сохранении первичной стороны открытой и измерении падения напряжения по вторичной обмотки. Поскольку нет эффекта размагничивания от первичного тока, ядро с большей вероятностью будет насыщаться при относительно небольших токах. Этот метод легче реализовать в поле, так как он не требует больших токовых значений.

При нормальной работе основной магнитный поток КТ остается ненасыщенным. В этом состоянии сопротивление нагрузки и намагничивательный ток относительно низки, а импеданс намагнитизации высок, что гарантирует, что магнитный потенциал как в первичном, так и в вторичном обмотки сбалансирован. Однако, когда плотность магнитного потока в ядре увеличивается и приближается к насыщению, импеданса намагнитизации (Zm) быстро уменьшается, разрывая линейную зависимость между намагничаживающим током и индуцированным током. Насыщение обычно возникает из-за чрезмерного тока или высокой нагрузки, что увеличивает вторичное напряжение и впоследствии плотность магнитного потока ядра.

Характерные характеристики насыщенных трансформаторов тока

Когда КТ насыщение, возникают следующие эффекты:

• Вторичный ток значительно снижается.
• Текущая форма волны становится сильно искаженной, демонстрируя гармонические компоненты более высокого порядка.
• Внутреннее сопротивление КТ уменьшается, приближаясь к нулю.
• В случае неисправности, если текущая форма волны пересекает ноль, КТ все еще может проходить ток линейно.
• Процесс насыщения обычно отстает примерно на 5 секунд после возникновения неисправности.

Кроме того, вторичная схема КТ никогда не должна оставаться открытой во время работы. Если вторичная сторона открыта, первичный ток преобразуется в намагничивающийся ток, что приводит к быстрому увеличению плотности магнитного потока, что заставляет КТ быстро насыщаться. Насыщение приводит к образованию высокого напряжения, которое может повредить как первичную, так и вторичную изоляцию, создавая значительный риск для безопасности.

Удары по защите от трансформатора и контрмеры

Трансформаторы, как правило, имеют небольшую мощность и высокую надежность и обычно устанавливаются на автобусах 10кВ или 35кВ. Короткозаквиг на высоковольтной стороне трансформатора часто похож на ток короткого замыкания системы, тогда как низковольтная сторона испытывает относительно больший ток короткого замыкания. Недостаточная защита трансформаторов может серьезно повлиять на безопасную работу трансформатора и всей системы.

Традиционная защита трансформаторов использует устройства на основе предохранителей, которые обеспечивают надежную защиту, но становятся все более недостаточными по мере роста автоматизации систем и пропускной способности короткого замыкания. Для недавно построенных или модернизированных подстанций трансформаторные распределительные устройства и устройства защиты часто сконфигурированы аналогично защите линии 10кВ, но проблема насыщения трансформатора тока часто упускается из виду.

Из-за небольшой емкости и относительно низкого первичного тока трансформаторов часто используются общие КТ. Для обеспечения точного учета уменьшается коэффициент КТ. Однако, когда в трансформаторе возникает неисправность, КТ может насыщаться, уменьшая вторичный ток и предотвращая надлежащее действие защиты. Если неисправность происходит на стороне высокого напряжения, резервная защита может устранить неисправность. Однако, если неисправность находится на низковольтной стороне, генерируемый ток короткого замыкания может не достигать необходимого значения для запуска резервной защиты, что может привести к выгоранию трансформатора и серьезно повлиять на безопасность системы.

Чтобы предотвратить отказы защиты, трансформаторы должны быть правильно настроены, гарантируя, что выбранные КТ подходят как для обнаружения неисправностей, так и для учета. Измерительные КТ должны быть установлены на низковольтной стороне трансформатора для обеспечения точности измерения, в то время как защитные КТ обычно размещаются на стороне высокого напряжения для обеспечения надежной работы защиты.

Текущее воздействие на защиту и контрмеры

Когда ток трансформатор насыщается, вторичный эквивалентный ток уменьшается, что приводит к сбоям в защите. В тех случаях, когда сопротивление линии велико или расстояние от источника питания далеко, ток короткого замыкания на выходе из линии может быть меньше. Однако по мере расширения системы ток короткого замыкания увеличивается, возможно, достигая в сотни раз первичного тока КТ, в результате чего КТ насыщается. Кроме того, разломы короткого замыкания являются преходящими по своей природе и содержат множество различных частотных компонентов, которые ускоряют процесс насыщения.

Например, когда на линии 10кВ происходит сбой короткого замыкания, насыщение КТ может уменьшить вторичный ток, в результате чего устройства защиты не работают. Изоляция шины или низковольтной стороны главного трансформатора может продлить длительность неисправности и увеличить пораженную область, ставя под угрозу надежность поставок и потенциально угрожающую безопасности оборудования.

Чтобы смягчить эти проблемы, усилия должны быть сосредоточены на сокращении импеданса КТ, избегании общих КТ и увеличении площади и длины поперечного сечения кабеля. Коэффициент КТ не должен быть слишком маленьким, и следует учитывать проблемы с насыщением, вызванные недостатками короткого замыкания.

Заключение

При проектировании и эксплуатации трансформаторов тока важно учитывать эффекты насыщения, поскольку они непосредственно влияют как на системы защиты трансформаторов, так и на системы защиты от тока. Выбирая КТ правильного размера и принимая профилактические меры, риск насыщения может быть сведен к минимуму, обеспечивая надлежащее функционирование механизмов защиты и общую безопасность энергосистемы.

• Введение в комбинированные трансформаторы и их классификация
• Анализ и устранение распространенных неисправностей трансформаторов тока
• Техники устранения неисправностей для сгоревших трансформаторов напряжения
• Решения для повышения точности учета энергии с использованием трансформаторов тока
• Количество допустимых точек заземления во Вторичная цепь трансформаторов напряжения
• Анализ воздействия неправильных подключений S1 и S2 трансформаторов тока и перевернутых входных линий