נקודת הרוויה של שנאי זרם

בנסיבות רגילות, השטף המגנטי הליבה בשנאי הזרם נמצא במצב בלתי רווי. בשלב זה, עכבת העומס וזרם העירור קטנים, אך הערך של עכבת העירור גדול, והפוטנציאלים המגנטיים של הפיתול הראשוני והסלילה המשנית מאוזנים. עם זאת, אם צפיפות השטף המגנטי של הליבה בשנאי תגדל ותגיע לרוויה, זה יגרום ל-Zm לרדת במהירות ככל שהרוויה גדלה, והקשר היחסי הליניארי בין זרמי עירור שונים ישבור. הגורמים הגורמים לשנאי הזרם להגיע לרוויה כוללים בעיקר: זרם יתר; עומס יתר. כאשר העומס המחובר לשנאי הזרם גדול מדי, המתח המשני יגדל, מה שיגרום לצפיפות השטף המגנטי של ליבת הברזל לעלות ולהגיע לרוויה.
כאשר השנאי הנוכחי מגיע לרוויה, המאפיינים הם כדלקמן: הזרם המשני יורד, ולצורת הגל הנוכחית יש עיוות גדול של רכיבים הרמוניים מסדר גבוה; ההתנגדות הפנימית יורדת, אפילו קרוב לאפס; אם מתרחשת תקלה, צורת הגל הנוכחית קרובה לאפס, שנאי הזרם יגרום להעברת קשר ליניארי; ברגע התקלה, השנאי יתחיל להגיע לרוויה לאחר עיכוב של כ-5 שניות. בנסיבות רגילות, אסור בהחלט לפתוח את המעגל המשני של השנאי הנוכחי. מכיוון שבמהלך פעולתו של שנאי הזרם, ברגע שהמעגל הפתוח המשני מתרחש, הזרם הראשוני יומר לזרם העירור, מה שיגרום לעלייה בצפיפות השטף המגנטי של ליבת הברזל, וכתוצאה מכך לרוויה מהירה של שנאי הזרם. השטף המגנטי הרווי יפיק מתח גבוה יותר, אשר יגרום לנזק גדול יותר למתקני הבידוד המפותלים והמשניים ויהווה בקלות איום על הבטיחות האישית.
1. השפעת הגנת שנאי ואמצעי נגד
בדרך כלל, לשנאים קיבולת קטנה ואמינות גבוהה, והם מותקנים לרוב על פסי רשת של 10kV ו-35kV. זרם הקצר במתח גבוה זהה לזרם הקצר של המערכת, בעוד זרם הקצר בצד המתח הנמוך גדול יחסית. אם ההגנה של השנאי אינה קיימת, הדבר ישפיע באופן רציני על הפעולה הבטוחה של השנאי או של המערכת כולה. לשנאים מסורתיים יש התקני הגנת נתיך, שיש להם את היתרונות של בטיחות ואמינות. עם זאת, עם שיפור דרישות האוטומציה של המערכת והגדלת קיבולת הקצר, השיטות המסורתיות אינן יכולות עוד לענות על הצרכים. עבור כמה תחנות משנה שנבנו או שופצו לאחרונה, הן מצוידות לרוב בארונות מתג שנאים, והתקני הגנת המערכת דומים לאלה של קווי 10kV. עם זאת, החיסרון הוא שלעתים קרובות מתעלמים מבעיית הרוויה של שנאי זרם. במקביל, בשל הקיבולת הקטנה והזרם הראשוני של השנאי, נעשה שימוש בשנאי משותף. על מנת להבטיח דיוק מדידה, יחס הטרנספורמציה של השנאי הנוכחי יופחת. ברגע שהשנאי נכשל, זה יגרום לרוויה של שנאי הזרם ומהירות הזרם המשנית תרד, מה שיגרום להגנת השנאי לסרב לפעול. אם מתרחשת תקלה בצד המתח הגבוה של השנאי, זרם הקצר שנוצר ינתק אוטומטית את פעולת הגנת הגיבוי. אם מתרחשת תקלה בצד המתח הנמוך, זרם הקצר שנוצר לא יכול להגיע לערך ההפעלה של הגנת הגיבוי, מה שיהפוך את התקלה לבלתי ניתנת להסרה, ואף יגרום לשריפת השנאי, מה שישפיע קשות על פעולה בטוחה של המערכת.
כדי לפתור את כשל ההגנה של השנאי, עלינו להתחיל בתצורה הסבירה של השנאי. בבחירת השנאי הנוכחי, עלינו לקחת בחשבון את בעיית הרוויה הנגרמת כתוצאה מכשל בשנאי. יש להבחין בין שנאים זרם עם פונקציות שונות. לדוגמה, השנאי למדידה צריך להיות מוגדר בצד המתח הנמוך של השנאי כדי להבטיח את דרישות דיוק המדידה; השנאי להגנה מוגדר בדרך כלל בצד המתח הגבוה של השנאי כדי להבטיח עבודת שימור.
2. השפעת הגנה שוטפת ואמצעי נגד
לאחר שהשנאי הנוכחי רווי, הוא יגרום להפחתת הזרם המקביל המשני, ויגרום להגנה לסרב לפעול. כאשר הוא רחוק מאספקת החשמל או שמקדם העכבה גדול, זרם הקצר בשקע הקו יהיה קטן. עם זאת, אם מרחיבים את קנה המידה של המערכת, זרם הקצר יגדל בהתאם, ואף יגיע פי מאות מהזרם הראשוני של השנאי, מה שיגרום לרוויה של השנאי במערכת שבמקור תפקד כרגיל. יחד עם זאת, תקלות בזרם קצר הן תהליכים חולפים, וישנו מספר רב של מרכיבי פאזה שונים בזרם, אשר יאיץ את הרוויה של שנאי הזרם. אם מתרחשת תקלת קצר חשמלי בקו 10kV, הרוויה של שנאי הזרם תפחית את הזרם בצד המשני, ויגרום להתקן ההגנה לסרב לפעול. ניתוק המתג בצד המתח הנמוך של הפס והשנאי הראשי יגדיל את היקף התקלה ויאריך את הזמן, מה שישפיע על אמינות אספקת החשמל.
במקרים חמורים, זה יאיים על תפעול בטוח של הציוד.
על פי הניתוח לעיל, כאשר שנאי הזרם רווי, הוא יגרום לזרם הראשוני לשנות לזרם העירור. יחד עם זאת, הזרם המשני הוא אפס, הזרם דרך הממסר הוא גם אפס, והתקן ההגנה בציוד מסרב לפעול. לאור הבעיות הנ"ל, יש להפחית ככל האפשר את עכבת העומס של השנאי כדי למנוע שיתוף של שנאים זרם, ובמקביל להגדיל את שטח החתך ואת אורך הכבל של הכבל; יחס הטרנספורמציה של השנאי הנוכחי לא צריך להיות קטן מדי, ויש לשים לב לבעיית הרוויה הנגרמת על ידי הקצר של הקו.