変流器の飽和点

通常の状況では、変流器内のコア磁束は不飽和状態にあります。 このとき、負荷インピーダンスと励磁電流は小さいですが、励磁インピーダンスの値は大きく、一次巻線と二次巻線の磁気ポテンシャルは釣り合っています。 しかし、トランスのコアの磁束密度が増加して飽和に達すると、飽和の増加に伴ってZmが急激に減少し、異なる励磁電流間の直線的な比例関係が崩れてしまいます。 変流器が飽和に達する要因には、主に次のようなものがあります。 過電流。 過剰な負荷。 変流器に接続される負荷が大きすぎると二次電圧が上昇し、鉄心の磁束密度が増加して飽和に達します。
変流器が飽和すると、二次電流が減少し、電流波形に高次高調波成分の歪みが大きくなる特性があります。 内部抵抗は減少し、ゼロに近くなります。 故障が発生すると、電流波形はゼロに近くなり、変流器は線形関係の伝達を引き起こします。 障害が発生した瞬間、変圧器は約 5 秒の遅延後に飽和に達し始めます。 通常の状況では、変流器の二次回路を開くことは固く禁じられています。 変流器の動作中、二次開路が発生すると、一次電流が励磁電流に変換され、鉄心の磁束密度が増加し、変流器が急速に飽和するためです。 飽和磁束により高電圧が発生し、一次巻線および二次巻線の絶縁設備に大きな損傷を与え、容易に人の安全を脅かします。
1. 変圧器保護の影響と対策
一般に変圧器は小容量で信頼性が高く、10kVや35kVの母線に設置されることが多いです。 高圧側の短絡電流はシステムの短絡電流と同じですが、低圧側の短絡電流は比較的大きくなります。 変圧器の保護が適切に行われていない場合、変圧器またはシステム全体の安全な動作に重大な影響を与えます。 従来の変圧器にはヒューズ保護装置があり、安全性と信頼性の利点があります。 しかし、システム自動化要件の改善と短絡容量の増加により、従来の方法ではもはやニーズを満たすことができなくなりました。 一部の新設または改修された変電所には、変圧器開閉器キャビネットが装備されていることが多く、システム保護装置は 10kV 送電線のものと同様です。 ただし、欠点は、変流器の飽和問題が無視されることが多いことです。 同時に、変圧器の容量と一次電流が小さいため、共用変圧器が使用されます。 測定精度を確保するために、変流器の変圧比は低くなります。 変圧器が故障すると、変流器が飽和し、二次電流速度が低下し、変圧器の保護が動作しなくなります。 変圧器の高圧側で故障が発生した場合、その結果生じる短絡電流によりバックアップ保護動作が自動的に遮断されます。 低圧側で故障が発生した場合、発生する短絡電流はバックアップ保護の起動値に達せず、故障を除去できなくなり、さらには変圧器の焼損を引き起こし、機器に重大な影響を及ぼします。システムの安全な動作。
変圧器の保護障害を解決するには、変圧器の適切な構成から始める必要があります。 変流器を選択するときは、変圧器の故障によって引き起こされる飽和の問題を考慮する必要があります。 異なる機能を持つ変流器は互いに区別する必要があります。 たとえば、測定精度の要件を確保するには、測定用の変圧器を変圧器の低電圧側に設置する必要があります。 保護用変圧器は通常、保護作業を確実にするために変圧器の高圧側に設置されます。
2. 電流保護への影響と対策
変流器が飽和すると、二次側等価電流が減少し、保護機能が動作しなくなります。 電源から遠い場合やインピーダンス係数が大きい場合、ライン出口での短絡電流は小さくなります。 しかし、システム規模が拡大すると、それに伴って短絡電流も増加し、変圧器の一次電流の数百倍に達し、本来正常に動作していたシステム内の変圧器が飽和してしまいます。 同時に、短絡電流故障は過渡的なプロセスであり、電流には多数の異なる位相成分が存在し、変流器の飽和を加速します。 10kV ラインで短絡事故が発生した場合、変流器の飽和によって二次側の電流が減少し、保護装置が動作しなくなります。 母線や主変圧器の低圧側のスイッチを遮断すると、故障範囲が拡大し、故障時間が長くなり、電源の信頼性に影響します。
深刻な場合には、機器の安全な動作が脅かされることがあります。
上記の分析によると、変流器が飽和すると、一次電流が励磁電流に変化します。 同時に、二次電流がゼロになり、リレーを流れる電流もゼロになり、機器内の保護装置が動作しなくなります。 上記の問題を考慮すると、変流器の負荷インピーダンスを可能な限り低減して変流器の共用を回避し、同時にケーブルの断面積とケーブル長を増やす必要があります。 変流器の変圧比は小さすぎてはならず、ラインの短絡によって引き起こされる飽和の問題に注意を払う必要があります。