Inrush struja transformatora: zašto jedinica od 630 kVA može povući 10 kA prilikom uključivanja

Transformator koji isključuje svoju uzvodnu zaštitu u trenutku kada se napaja gotovo uvek je pravilno dimenzionisan i povezan. Krivac je magnetizirajući inrush – prolazno stanje koje nema veze sa opterećenjem i sve veze sa trenutkom kada se prekidač zatvara.

Odakle dolazi inrush

Magnetni tok u jezgru zaostaje za primenjenim naponom za 90°. Ako se automatski prekidač zatvara na nultom preseku napona, tok mora početi od nule i oscilovati do dvostrukog normalnog vrha unutar prvog poluciklusa. Dodajte preostali tok u jezgru od poslednjeg isključivanja, i jezgro se zasićuje. Zasićeno jezgro ima gotovo nultu induktivnost, tako da jedina stvar koja ograničava struju je otpornost namotaja i impedansa mreže. Rezultat: vrh struje od 8 do 12 puta nominalne struje, bogat drugom harmonikom, opadajući tokom 0.1 do 1 s u zavisnosti od veličine transformatora.

Tipične vrednosti

Ocena	Nominalna HV struja pri 21 kV	Pik inrush (≈ 10 × In, MV strana)	Vreme 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

Odnosno na LV stranu jedinice od 630 kVA / 0.42 kV to je vrh od oko 8–9 kA – otuda i naslov.

Šta pogoršava situaciju

• Niskogubitni jezgre. Moderni čelik orijentisan na zrna radi bliže zasićenju, tako da Tier 2 transformatori imaju nešto veći inrush od jedinica iz 1990-ih iste ocene.
• Prekidač na nultom naponu na jednoj fazi – neizbežno sa trofaznim prekidačem; jedna faza je uvek blizu najgoreg slučaja.
• Preostali tok iz prethodnog isključivanja pod opterećenjem.
• Jaka MV mreža (niska izvorna impedansa).

Podešavanja zaštite koja funkcionišu

1. MV osigurači: izaberite ocenu iz tabela osigurača proizvođača transformatora, a ne iz nominalne struje. Jedinica od 630 kVA / 20 kV obično zahteva osigurač od 40–50 A, otprilike 2.5 × In, tačno da izdrži inrush.
2. Relaji za preopterećenje (50/51): trenutna komponenta iznad 12 × In ili sa kratkim vremenskim odlaganjem (≥ 0.1 s); vremenski odložena komponenta sa krivuljom koja toleriše 10 × In tokom 0.1 s.
3. Ograničenje druge harmonike: numerički relaji detektuju sadržaj 2. harmonike tipičan za inrush (> 15 %) i blokiraju isključivanje – omogućite to.
4. Kontrolisano uključivanje: za ponovo uključene transformatorе (PV postrojenja svako jutro, testna polja) uređaj za uključivanje tačke na talasu zatvara svaku fazu u optimalnom trenutku i smanjuje inrush na oko 1–2 × In.

Fotovoltaik postrojenja

PV transformatori se napajaju sa MV strane svako jutro kada postrojenje „oživi“ – ili ostaju napajani noću, plaćajući gubitke bez opterećenja. Obe strategije su uobičajene. Ako uključujete svakodnevno, navedite kontrolisano uključivanje ili se pobrinite da relaj operatera koristi ograničenje harmonika; ako ostajete napajani, izaberite jedinicu sa najnižim mogućim gubicima bez opterećenja, kao što su PNACHO-O PV verzije.