Меню

Ток намагничивания в трансформаторе при включении

Бросок тока намагничивания трансформатора

Бросок тока намагничивания трансформатора (БНТ или бросок намагничивающего тока) — это кратковременный ток, который возникает при включении трансформатора (автотрансформатора) под напряжение или при восстановлении напряжения. Максимальная величина тока намагничивания трансформатора обычно превышает номинальный ток трансформатора.

Описание

Длительность затухания броска тока намагничивания составляет от нескольких секунд (в большинстве случаев) до нескольких минут (редко).

Основной причиной возникновения броска тока намагничивания трансформатора является резкое изменение величины напряжения на вводах трансформатора. В качестве основных причин изменения напряжения можно выделить следующие:

  • включение отключенного трансформатора в работу;
  • возникновение и отключение внешнего короткого замыкания;
  • асинхронный ход в энергоситсеме.

Максимальное значнеие амплитуды броска тока намагничивания определяется величиной изменения напряжения и конструктивными особеностями трансформатора. В нормальных режимах работы величина тока намагничивания трансформатора не превышает 2-3% от номинального тока, а при включении трансформатора под напряжения его величина может превышать номинальный ток в 6-8 раз [1] . Наибольшее значение ток намагничивания имеет когда трансформатора включается в момент перехода мгновенного значения напряжения через нуль.

Ток намагничивания содержит большую долю высших гармоник большую часть которых составляет вторая гармоника, а также апериодическую составляющую.

Вследствие того, что броско тока намагничивания может иметь достаточно большую амплитуду, то релейная защита трансформатора должна иметь блокировку от броска тока намагничивания.

Отключение транформатора при протеканиии в нём тока намагничивания является не желательным, так как может привести к перенапряжениям на выводах трансформатора.

Источник

Токи намагничивания силовых трансформаторов и автотрансформаторов при включении их под напряжение

При включении силовых трансформаторов возникает резкий бросок тока намагничивания, имеющий затухающий характер (рис. 9.2.7.).

Изменение тока Iнам во времени характеризуется следующими особенностями:

1. Кривая тока носит асимметричный характер, пока ток Iнам не достигнет установившегося значения;

2. кривая может быть разложена на апериодическую составляющую и синусоидальные токи различных гармоник. Апериодическая составляющая имеет весьма большое удельное значение в токе Iнам;

3. Время затухания токов определяется постоянными времени трансформатора и сети, и может достигать 2-3 секунд. Чем мощнее трансформатор, тем дольше продолжается затухание;

4. Первоначальный бросок тока может достигать 5-10 кратного значения номинального тока трансформатора. У мощных трансформаторов кратность меньше, чем у маломощных.

Ток Iнам, появляется только в одной обмотке силового трансформатора (той, на которую подается напряжение при его включении (рис. 9.2.8.)). Для предотвращения ложных действий дифференциальной защиты, под влиянием Iнам принимают специальные меры:

1. Замедление защиты примерно на 1 секунду (широко применялся ранее). При этом теряется наиболее ценное свойство защиты – её быстродействие;

2. Блокировка при понижении напряжения;

3. Торможение от токов высших гармоник; (опыт эксплуатации отверг эти два способа, они были недостаточно надежны, приводили к чрезмерному усложнению защиты).

В настоящее время применяются следующие два способа:

1. Использование БНТ (быстро насыщающегося трансформатора), через который включаются дифференциальные реле. БНТ не пропускает апериодический ток, который составляет значительную часть тока намагничивания;

Читайте также:  Измерение потребления тока телефона

2. Отстройка от тока намагничивания по величине Iнам

Из-за большой величины тока срабатывания, защита недостаточна чувствительна к витковым замыканиям.

1. Простота принципа действия;

2. Быстрота действия.

ДТО применяется на силовых трансформаторах малой мощности.

Дифференциальная защита с токовыми реле, включенными через БНТ

Общие сведенья

Схема дифференциальной защиты с реле тока РНТ-565 показана на рис. 9.2.10.

Применение БНТ позволяет выполнить простую и быстродействующую защиту, надежно отстроенную от токов небаланса и бросков намагничивания.

БНТ плохо трансформирует апериодические токи. В реле защиты попадает лишь переменная составляющая тока небаланса и броска намагничивающего тока силового трансформатора. (см. рис. 9.2.11. – осциллограммы токов в обмотках БНТ.) Временные зависимости наглядно показывают резкое снижение тока в реле и эффективность насыщающегося трансформатора.

За счет насыщения сердечника БНТ, обусловленного подмагничивающим действием апериодического тока, трансформация переменной составляющей также ухудшается, что ещё больше уменьшает ток в реле.

После затухания апериодической составляющей нормальные условия для трансформации периодического тока восстанавливаются.

Подмагничивающие действие апериодического тока, приводит к замедлению защиты при повреждении в её зоне. Трансформация уменьшается настолько, что ток в обмотке реле меньше тока срабатывания. Время замедления – 0,03 –0,01 секунды. Это является недостатком схемы дифференциальной защиты с БНТ.

Пояснения к рис.:

а) – при включении силового трансформатора под напряжение; б) – при сквозном КЗ. (Iнам — ток намагничивания в первичной обмотке; IP — ток намагничивания во вторичной обмотке; IK— ток сквозного КЗ на плече дифференциальной защиты; Iнб — ток небаланса в первичной обмотке; — ток небаланса во вторичной обмотке БНТ).

Ток срабатывания защиты должен отстраиваться от переменной составляющей переходных токов намагничивания и небаланса:

Реле РНТ-565 совмещает в себе устройство выравнивания вторичных токов защиты и БНТ. На рис. 9.2.10.: wy1, wy2 – уравнительные обмотки, позволяют выровнять магнитный поток при неравенстве токов I1 и I2 при сквозных КЗ. w — рабочая (дифференциальная) обмотка. В РНТ-565 используется токовое реле типа РТ-40.

Число витков уравнивающих обмоток регулируется отпайками и подбирается так, чтобы при внешних КЗ ток в обмотке реле КА был равен нулю. (См. формулу 9.4.)

Ток срабатывания защиты регулируется изменением числа витков обмотки w.

На магнитопроводе реле РНТ имеется короткозамкнутая обмотка wк. Она повышает степень отстройки реле от токов небаланса и бросков намагничивающих токов силового трансформатора особенно, когда эти токи имеют незначительную апериодическую составляющую, что понижает эффективность действия БНТ. Короткозамкнутая обмотка ограничивает периодический ток, возникающий во вторичной обмотке РНТ. Конструктивно размещение обмоток реле РНТ-565 показано на рис. 9.2.12.

Ток I, поступающий в обмотку w создает магнитодвижущую силу F = I w, которая образует в среднем стержне магнитный поток Ф, замыкающийся по крайним стержням магнитопровода.

В общем случае ток I состоит из переменной I.п. и апериодической I.а. составляющих. Соответственно этому образуются два магнитных потока Ф.п. и Ф.а..

Читайте также:  Самсунг ue40f6400ak уменьшить ток подсветки

Переменный поток Ф.п., замыкаясь по стержню 2, наводит в обмотке w2, ЭДС Е2. Апериодический поток Ф.а.., медленно изменяющийся во времени, не создает ЭДС в w2 и полностью затрачивается на намагничивание магнитопровода.

Переменная составляющая потока Ф.п., наводит в витках короткозамкнутой обмотки wк ЭДС Ек и ток Iк. Короткозамкнутая обмотка создает потоки Фк и Ф’ направленные встречно потоку Ф.п. и заметно компенсируют его. В результате по магнитопроводу протекает остаточный поток Фп

Источник

Ток включения трансформатора

Ток включения трансформатора3При включении трансформатора в сеть толчком на полное напряжение в трансформаторе могут возникнуть весьма большие броски тока намагничивания , превышающие в десятки раз ток намагничивания (холостого хода) при нормальной работе.

Так как ток намагничивания в трансформаторе не превосходит нескольких процентов номинального тока трансформатора, то максимальные значения бросков токов намагничивания при включении трансформатора толчком превышают номинальный ток не более чем в 6 — 8 раз.

С точки зрения динамической устойчивости обмоток трансформатора указанные броски тока намагничивания для трансформатора безопасны, так как обмотка рассчитывается на большие кратности токов, имеющие место при коротких замыканиях за трансформатором. Защита же трансформатора отстраивается от упомянутых бросков тока намагничивания путем применения соответствующих устройств (насыщающихся промежуточных трансформаторов и др.).

При включении обмотки на полное напряжение в обмотке могут возникнуть перенапряжения вследствие неравномерного распределения напряжения по обмотке и возникновения переходных волновых процессов. Но указанные перенапряжения для обмоток трансформатора безопасны, так как изоляция их рассчитывается на более значительные атмосферные (грозовые) перенапряжения.

Поэтому включение всех трансформаторов в сеть толчком на полное напряжение является совершенно безопасным, оно производится без предварительного подогрева трансформатора вне зависимости от времени года и температуры масла трансформатора.

Указанное распространяется также на включение в сеть трансформатора после монтажа или капитального ремонта, так как опыт показал, что при включении толчком и наличии повреждения трансформатор своевременно отключается защитой и размеры повреждения при этом бывают не больше, чем при включении трансформатора путем медленного подъема напряжения с нуля, что вызывает значительные трудности в условиях эксплуатации, а зачастую невозможно.

Трансформаторы должны включаться толчком на полное напряжение со стороны питания, где должна быть установлена соответствующая защита.

Испытание включением толчком на номинальное напряжение

При 3—5-кратном включении не должны иметь место явления, указывающие на неудовлетворительное состояние трансформатора. Этим опытом проверяется также отстройка максимальной токовой защиты от бросков тока намагничивания трансформатора. Физически возникновение сверхтока объясняется следующим. При включении трансформатора возникает переходный процесс, в течение которого магнитный поток можно рассматривать как сумму двух составляющих: периодической с неизменной амплитудой и медленно затухающей апериодической.

В момент включения эти составляющие равны по значению и противоположны по знаку, сумма их равна нулю. Когда же периодическая составляющая приобретает ту же полярность, что и апериодическая, они суммируются арифметически. Наибольшее возможное значение этой суммы близко к двукратной амплитуде периодической составляющей. Вследствие глубокого насыщения стали магнитопровода бросок тока холостого хода может превысить установившееся значение его в десятки и сотни раз и в 4—6 раз — номинальный ток.

Читайте также:  Опишите опыт который доказывает что работа тока зависит не только от силы тока от напряжения

Источник



Бросок тока намагничивания трансформатора

Бросок тока намагничивания трансформатора — это кратковременный ток намагничивания трансформатора, превышающий номинальный ток нагрузки, возникающий при включении трансформатора (автотрансформатора) под напряжение или при его восстановлении. При этом, бросок тока намагничивания раз от раза может отличаться на одном и том же трансформаторе, так как имеет значение вектор и величина напряжения, подаваемая на обмотку трансформатора при включении коммутационного аппарата.

  1. Причины возникновения броска тока намагничивания
  2. Описание процесса
  3. См. также
  4. Примечания

Причины возникновения броска тока намагничивания

Причиной возникновения БНТ в силовых трансформаторах является резкое изменение уровня напряжения намагничивания. Хотя обычно возникновение БНТ связывают с включением трансформатора под напряжение, он также может быть обусловлен:

  • Возникновением внешнего КЗ,
  • Восстановлением уровня напряжения после отключения внешнего КЗ,
  • Переходом КЗ из одного вида в другой (к примеру, переход однофазного КЗ в двухфазное КЗ на землю),
  • Несинхронным подключением генератора к системе.

Поскольку ветвь намагничивания схемы замещения трансформатора, может быть представлена как шунт при его насыщении, ток намагничивания нарушает баланс между токами на выводах трансформатора. Дифференциальная защита воспринимает ток БНТ как дифференциальный, однако должна устойчиво функционировать в таком случае. Отключение трансформатора при БНТ является нежелательным с точки зрения условий обеспечения длительного срока службы трансформатора (отключение тока индуктивного характера вызывает высокие перенапряжения, что может представлять угрозу для трансформатора и быть косвенной причиной возникновения внутреннего КЗ).

Описание процесса

Намагничивание трансформатора изза включения его под напряжение считается самым неблагоприятным случаем, вызывающим БНТ наибольшей амплитуды. Когда производится отключение трансформатора, напряжение намагничивания оказывается равным нулю, ток намагничивания снижается до нуля, в то время как магнитная индукция изменяется согласно характеристике намагничивания сердечника. Указанное обуславливает наличие остаточной индукции в сердечнике. Когда, по истечении некоторого времени, производится повторное включение трансформатора под напряжение, изменяющееся по синусоидальному закону, магнитная индукция начинает изменяться по тому же закону, однако со смещением на значение остаточной индукции. Остаточная индукция может составлять 80–90% номинальной индукции, и, таким образом, точка может переместиться за излом характеристики намагничивания, что, в свою очередь, обуславливает большую амплитуду и искажение формы кривой тока.

На рисунке представлена характерная форма БНТ. Данная осциллограмма отображает наличие длительно затухающей апериодической составляющей, может быть охарактеризована содержанием различных гармоник и большой амплитудой тока в начальный момент времени (до 30 раз превышающей значение номинального тока трансформатора). Кривая значительным образом затухает через десятые секунды, однако полное затухание характерно через несколько секунд. При определенных обстоятельствах БНТ затухает лишь спустя минуты после включения трансформатора под напряжение.

Источник