Inrush struja transformatora: zašto jedinica od 630 kVA može povući 10 kA pri uključivanju

Transformator koji isključuje svoju vlastitu uzvodnu zaštitu u trenutku kada se napaja gotovo uvijek je pravilno dimenzioniran i ožičen. Krivac je magnetizacijska inrush – prolazna pojava koja nema nikakve veze s opterećenjem i sve s trenutkom kada se prekidač zatvara.

Odakle dolazi inrush

Magnetni tok u jezgri zaostaje za primijenjenim naponom za 90°. Ako se sklopka zatvori na nultom presjeku napona, tok mora početi od nule i oscilirati do dvostrukog normalnog vrha unutar prvog poluciklusa. Dodajte preostali tok koji je ostao u jezgri od posljednjeg isključivanja, i jezgra se zasićuje. Zasićena jezgra gotovo da nema induktivnosti, tako da jedina stvar koja ograničava struju je otpor namota i impedancija mreže. Rezultat: vršna struja od 8 do 12 puta nazivna struja, bogata drugom harmonikom, opadajući tijekom 0.1 do 1 s ovisno o veličini transformatora.

Tipične vrijednosti

Ocjena	Nazivna HV struja pri 21 kV	Vršni inrush (≈ 10 × In, MV strana)	Vrijeme opadanja
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	do 1 s

Odnosi se na LV stranu jedinice od 630 kVA / 0.42 kV koja ima vrh od oko 8–9 kA – stoga naslov.

Što pogoršava situaciju

• Niskogubitne jezgre. Moderni čelik orijentiran na zrno radi bliže zasićenju, tako da Tier 2 transformatori imaju nešto veći inrush od jedinica iz 1990-ih iste ocjene.
• Prebacivanje na nultom naponu na jednoj fazi – neizbježno s trofaznim prekidačem; jedna faza je uvijek blizu najgoreg slučaja.
• Preostali tok iz prethodnog isključivanja pod opterećenjem.
• Jaka MV mreža (niska izvorna impedancija).

Postavke zaštite koje funkcioniraju

1. MV osigurači: odaberite ocjenu iz tablica osigurača proizvođača transformatora, a ne iz nazivnog struje. Jedinica od 630 kVA / 20 kV obično koristi osigurač od 40–50 A, otprilike 2.5 × In, upravo da bi izdržala inrush.
2. Relaji za preopterećenje (50/51): trenutna komponenta iznad 12 × In ili s kratkim vremenskim odgodom (≥ 0.1 s); komponenta s vremenskom odgodom s krivuljom koja tolerira 10 × In tijekom 0.1 s.
3. Ograničenje druge harmonike: numerički relaji otkrivaju sadržaj 2. harmonike tipičan za inrush (> 15 %) i blokiraju isključivanje – omogućite to.
4. Kontrolirano prebacivanje: za ponavljajuće prebacivane transformator (PV postrojenja svako jutro, testna polja) uređaj za prebacivanje na točki vala zatvara svaku fazu u optimalnom trenutku i smanjuje inrush na oko 1–2 × In.

Fotovoltaicna postrojenja

PV transformatori se napajaju s MV strane svaki dan kada se postrojenje budi – ili ostaju napajani noću, plaćajući gubitke bez opterećenja. Obje strategije su uobičajene. Ako se prebacujete dnevno, odredite kontrolirano prebacivanje ili osigurajte da relaj operatera koristi ograničenje harmonika; ako ostanete napajani, odaberite jedinicu s najnižim mogućim gubicima bez opterećenja, kao što su PNACHO-O PV verzije.