В сложната мрежа от енергийни системи подстанциите играят основна роля за осигуряване на надеждното и ефективно предаване и разпределение на електрическата енергия. В основата на тези подстанции са текущи трансформатори (CTS), които са от съществено значение за измерване и защита на електрическите вериги. Въпреки това, системните къси схеми могат да имат значително влияние върху тези текущи трансформатори. Като доставчик наТекуща подстанция за трансформатор, Станах свидетел от първа ръка предизвикателствата и последиците, които късите вериги представляват CTS.
Разбиране на системата Кратко - вериги
Системна къса верига възниква, когато има ненормална връзка с ниско съпротивление между две или повече точки в електрическа верига, които обикновено са при различни напрежения. Това може да бъде причинено от различни фактори, като повреда на изолация, неизправност на оборудването или външни повреди. По време на събитие с къса верига, голямо количество ток преминава през веригата, което далеч надвишава нормалния работен ток.
Величината на тока на късата схема зависи от няколко фактора, включително изходния импеданс, вида на късата верига (напр. Три - фаза, единична фаза до земята) и местоположението на повредата в захранващата система. Кратките - веригите могат да бъдат няколко пъти по -големи от номиналния ток на оборудването, като поставят значително напрежение върху електрическите компоненти, включително ток трансформатори.
Въздействие върху текущата работа на трансформатора
Насищане
Едно от най -значимите ефекти на системните къси схеми върху текущите трансформатори е насищането. CTS са проектирани да работят в определен диапазон от токове. Когато се появи къса верига, високият ток може да причини магнитното ядро на КТ. В наситено състояние плътността на магнитния поток в сърцевината достига максималната си стойност и КТ вече не може да трансформира точно основния ток в вторичния ток.
По време на насищане, вторичният ток на КТ вече няма линейна връзка с първичния ток. Това може да доведе до неточни функции за измерване и защита. Например, в система за защита, наситеният КТ може да не предостави точно представяне на тока на разлома, което може да доведе до неправилно пропагане на защитни релета. Релетата могат или да не се справят, когато се появи повреда или ненужно, което води до прекъсване на електрозахранването и повреда на оборудването.
Термично напрежение
Друго основно въздействие на късите вериги върху токовите трансформатори е топлинният стрес. Високият къса верига ток генерира голямо количество топлина в CT намотките. Топлината е пропорционална на квадрата на тока и устойчивостта на намотките. Ако събитието с къса верига продължава за сравнително дълго време, прекомерната топлина може да доведе до влошаване на изолацията на намотките.
Влошаването на изолацията може да доведе до къси схеми в рамките на самия КТ, като допълнително компрометира неговата производителност и безопасност. В тежки случаи топлинният стрес може дори да причини физическо увреждане на КТ, като топене на намотките или деформация на сърцевината. CTS обикновено са проектирани с определена термична оценка, която определя максималната продължителност на тока и времето, която КТ може да издържи без значителни щети. В случай на къса верига с висока магнитуд, тази оценка може да бъде надвишена, което води до потенциална повреда на КТ.
Механично напрежение
Късите - веригите също налагат механично напрежение на текущите трансформатори. Високият ток с къса верига създава електромагнитни сили между завоите на намотките и между различните части на КТ. Тези сили могат да бъдат значителни и могат да причинят механична деформация на намотките и сърцевината.
Например, намотките могат да бъдат изместени или повредени, а сърцевината може да се напука или да се приведе в съответствие. Механичните повреди на КТ могат да повлияят на неговите електрически характеристики и могат също да доведат до дългосрочни проблеми с надеждността. В допълнение, механичното напрежение може да разхлаби връзките в рамките на КТ, увеличавайки контактната устойчивост и допълнително допринася за топлинните проблеми.
Видове текущи трансформатори и тяхната чувствителност към къси вериги
Тип рана Ct
Тип рана Ctе често срещан тип текущ трансформатор. При CT тип рана първичната намотка е директно свързана към веригата, носеща тока, която трябва да бъде измерена. Тези CTs обикновено са по -податливи на насищане по време на къси вериги, тъй като техните магнитни ядра имат ограничен магнитен поток - носещ капацитет.
Дизайнът на рана тип CTS също ги прави по -уязвими от термично и механично напрежение. Природата на раната на намотките означава, че всяко механично движение или деформация може лесно да наруши електрическата изолация и магнитното свързване между първичните и вторичните намотки.
Тип бар CT
Type Type CTS, от друга страна, имат по -опростен дизайн. Основната намотка е еднократно проводник, обикновено шина. CTS тип бар са склонни да имат по -добра способност да издържат на къси вериги в сравнение с CTS тип CTS. Първичната намотка с единичен завой има по -ниска устойчивост и е по -малко вероятно да изпита значително топлинно напрежение по време на къса верига.
Въпреки това, бар тип CTS не са имунизирани срещу ефектите на късите вериги. Те все още могат да се насищат под високи токове на къси вериги, а механичните сили, генерирани от късата верига, също могат да причинят повреда на корпуса и връзките на КТ.
Стратегии за смекчаване
Правилно оразмеряване и подбор
За да се сведе до минимум въздействието на системните къси схеми върху текущите трансформатори, правилното оразмеряване и подбор са от решаващо значение. CTS трябва да бъде избран въз основа на очакваните токове на къси вериги в захранващата система. Оценките на CT тока, класът на точност и характеристиките на насищане трябва да бъдат внимателно обмислени, за да се гарантира, че той може да работи надеждно при нормални и повредени условия.
Например, CTS с по -голяма граница на насищане може по -добре да издържи къси - верижни токове, без да се насища. В допълнение, CTS с подходяща термична оценка трябва да бъде избрана за обработка на топлината, генерирана по време на къси вериги.
Защитно реле
Защитното препредаване може да се използва и за смекчаване на ефектите на късите вериги върху текущите трансформатори. Релетата могат да бъдат проектирани за бързо откриване на условия за къса верига и изолиране на дефектната част на захранващата система. Чрез намаляване на продължителността на късата верига напрежението върху CTS може да бъде сведено до минимум.
Схемите за усъвършенствана защита, като диференциална защита и защита на дистанцията, могат да осигурят по -точно и надеждно откриване на неизправности. Тези схеми могат да помогнат да се гарантира, че CTS не са изложени на високи къси схема на вериги за продължителен период.
Мониторинг и поддръжка
Редовният мониторинг и поддържане на текущите трансформатори са от съществено значение за откриване на потенциални проблеми, причинени от къси вериги. Техниките за мониторинг, като измерване на вторичния ток и напрежение, могат да предоставят ценна информация за производителността на КТ. Всякакви отклонения от нормалните работни условия могат да бъдат индикация за проблем, като влошаване на насищане или изолация.
Дейностите по поддръжката, като визуална проверка, тестване на изолация и калибриране, могат да помогнат за идентифициране и справяне с проблемите, преди да доведат до сериозни повреди. Като поддържате CTS в добро състояние, способността им да издържат на къси схеми могат да бъдат подобрени.
Заключение
Системните къси - веригите могат да окажат дълбоко влияние върху производителността и надеждността на текущите трансформатори в подстанции. Наситеността, топлинният и механичният стрес са основните предизвикателства, с които CTS се сблъсква по време на събития с къси вериги. Като доставчик наТекуща подстанция за трансформатор, ние разбираме важността на осигуряването на висококачествени CT, които могат да издържат на строгостта на късите вериги.
Чрез прилагане на правилното оразмеряване и подбор, защитно препредаване и стратегии за мониторинг и поддръжка, отрицателните ефекти на късите вериги върху текущите трансформатори могат да бъдат сведени до минимум. Ако се нуждаете от надеждни настоящи трансформатори за вашата подстанция, ви каним да се свържете с нас за допълнителни дискусии и поръчки. Екипът ни от експерти може да ви предостави най -добрите решения, съобразени с вашите специфични изисквания.
ЛИТЕРАТУРА
- Blackburn, JL (2013). Защитно препредаване: принципи и приложения. CRC Press.
- Gross, CA (2007). Анализ на електроенергийната система. Wiley - Interscience.
- IEC 60044 - 1: 2017, Инструментални трансформатори - Част 1: Текущи трансформатори.
