Náběhový proud transformátoru: proč jednotka 630 kVA může při zapnutí odebírat 10 kA

Transformátor, který vypíná svou vlastní ochranu hned po zapnutí, je téměř vždy správně dimenzován a zapojen. Příčinou je nabíjecí náběh – přechodný jev, který nemá nic společného s zatížením a vše se vztahuje k okamžiku, kdy se spínač uzavře.

Odkud náběh pochází

Magnetický tok v jádru zaostává za aplikovaným napětím o 90°. Pokud se jistič uzavře při průchodu napětí nulou, musí tok začít od nuly a během prvního půlcyklu se dostat na dvojnásobek svého normálního vrcholu. Přidejte zbytkový tok, který zůstal v jádru po posledním vypnutí, a jádro se nasycuje. Nasycené jádro má téměř žádnou indukčnost, takže jedinou věcí, která omezuje proud, je odpor vinutí a impedance sítě. Výsledek: vrchol proudu 8 až 12násobku jmenovitého proudu, bohatý na druhou harmonickou, klesající během 0,1 až 1 s v závislosti na velikosti transformátoru.

Typické hodnoty

Jmenovité	Jmenovitý HV proud při 21 kV	Vrchol náběhu (≈ 10 × In, MV strana)	Čas poklesu
250 kVA	6.9 A	≈ 70 A	0.1 – 0.2 s
630 kVA	17.3 A	≈ 170 A	0.2 – 0.4 s
1 600 kVA	44 A	≈ 440 A	0.5 – 1 s
2 500 kVA	68.7 A	≈ 690 A	až 1 s

Odkazuje se na LV stranu jednotky 630 kVA / 0.42 kV, což je vrchol kolem 8–9 kA – proto název.

Co to zhoršuje

• Jádra s nízkými ztrátami. Moderní ocel orientovaná na zrna pracuje blíže k nasycení, takže transformátory Tier 2 mají o něco vyšší náběh než jednotky ze 90. let se stejným jmenováním.
• Přepínání při nulovém napětí na jedné fázi – nevyhnutelné u třípólového spínače; jedna fáze je vždy blízko nejhoršího případu.
• Zbytkový tok z předchozího de-energizování pod zatížením.
• Silná MV síť (nízká impedance zdroje).

Nastavení ochrany, která fungují

1. MV pojistky: vyberte jmenovitou hodnotu z tabulek pojistkového výrobce pro transformátory, nikoli z jmenovitého proudu. Jednotka 630 kVA / 20 kV obvykle vyžaduje pojistku 40–50 A, přibližně 2.5 × In, přesně aby zvládla náběh.
2. Relé nadproudu (50/51): okamžitá složka nad 12 × In nebo s krátkým časovým zpožděním (≥ 0.1 s); časově zpožděná složka s křivkou, která toleruje 10 × In po dobu 0.1 s.
3. Omezení druhé harmonické: numerická relé detekují obsah 2. harmonické typické pro náběh (> 15 %) a blokují vypínání – povolte to.
4. Řízené přepínání: pro opakovaně přepínané transformátory (PV elektrárny každé ráno, testovací pole) zařízení pro přepínání v bodě vlny uzavírá každý pól v optimálním okamžiku a snižuje náběh na přibližně 1–2 × In.

Fotovoltaické elektrárny

PV transformátory jsou každý den energizovány z MV strany, když se elektrárna probudí – nebo zůstávají energizovány v noci, což přináší ztráty bez zatížení. Obě strategie jsou běžné. Pokud přepínáte denně, specifikujte řízené přepínání nebo se ujistěte, že relé operátora používá omezení harmonických; pokud zůstáváte energizováni, vyberte jednotku s co nejnižšími ztrátami bez zatížení, jako jsou verze PNACHO-O PV.