Kako jednofazni izolacijski transformator ograničava struju kratkog spoja za zaštitu sigurnosti sustava?

Greška kratkog spoja jedna je od najčešćih vrsta grešaka u elektroenergetskim sustavima. Kada je oštećena izolacija električne opreme ili misovarska operacija osoblja uzrokuje izravno povezani vodiči različitih potencijala, formirat će se petlja kratkog spoja. U ovom trenutku, struja će zaobići opterećenje i protočiti izravno kroz petlju kratkog spoja, uzrokujući da se struja naglo povećava, što je daleko veće od nazivne struje opreme. Struja kratkog spoja ne samo da će uzrokovati fizičko oštećenje poput pregrijavanja i spaljivanja opreme, već može uzrokovati i sigurnosne nesreće poput požara i eksplozije zbog pražnjenja luka i prskanja iskre.

Da bi se nosio s greškama kratkog spoja, elektroenergetski sustav mora poduzeti niz mjera zaštite. Među njima je ograničavanje struje kratkog spoja ključna veza u smanjenju štete grešaka. Povećavanjem impedancije sustava, stopa rasta struje kratkog spoja može se učinkovito usporiti, njegova vršna vrijednost može se smanjiti, pa se oštećenja opreme i sustava mogu smanjiti.

A jednofazni izolacijski transformator je električni uređaj s električnom izolacijom i funkcijama pretvorbe napona. U elektroenergetskim sustavima obično se koristi za pretvaranje električne energije jedne razine napona u električnu energiju druge razine napona, istovremeno postizanje električne izolacije kako bi se osigurala sigurnost opreme i osoblja. Međutim, funkcije jednofaznog izolacijskog transformatora daleko su više od toga. Podešavanjem omjera okretaja svog primarnog namotavanja i sekundarnog namotavanja, jednofazni izolacijski transformator također može postići transformaciju impedancije, odnosno promijeniti odnos između ulazne impedancije i izlazne impedance.

Kada se dogodi greška kratkog spoja, jednofazni izolacijski transformator može povećati ukupnu impedanciju sustava kroz funkciju transformacije impedancije. Kad struja kratkog spoja teče kroz transformator, zbog povećanja impedancije, struja će biti ometana, stopa rasta će se usporiti, a vršna vrijednost će se također smanjiti. Na taj će se način značajno smanjiti stupanj oštećenja opreme i sustava uzrokovanih strujom kratkog spoja.

Mehanizam ograničavanja struje kratkog spoja jednofaznim izolacijskim transformatorom uglavnom se temelji na njegovoj funkciji transformacije impedancije. U elektroenergetskom sustavu impedancija transformatora uglavnom se sastoji od njegove induktivnosti, kapacitivnosti i otpora i drugih komponenti. Kada dođe do kvara kratkog spoja, ove će komponente djelovati zajedno na struju kratkog spoja kako bi se stvorila određena opstrukcija.

Element induktivnosti jednofaznog izolacijskog transformatora ima značajan učinak opstrukcije na struju kratkog spoja. U trenutku kratkog spoja, element induktivnosti stvorit će samoinduciranu elektromotornu silu, pokušavajući spriječiti brzu promjenu struje. Ova je opstrukcija proporcionalna vrijednosti induktivnosti. Što je veća induktivnost, to je jača opstrukcija. Stoga, povećanjem vrijednosti induktivnosti transformatora, veličina struje kratkog spoja može biti dodatno ograničena.

Elementi kapacitivnosti i otpornosti jednofaznog izolacijskog transformatora također imaju određeni utjecaj na struju kratkog spoja. Element kapacitivnosti apsorbirat će dio električne energije u trenutku kratkog spoja i usporiti brzinu rasta struje; dok će element otpora smanjiti vršnu vrijednost struje konzumiranjem električne energije. Kombinirani učinak ovih elemenata čini jednofazni izolacijski transformator dobro u ograničavanju struje kratkog spoja.

Jednofazni izolacijski transformatori široko se koriste u elektroenergetskim sustavima, ne samo u ograničavanju struje kratkog spoja. Međutim, u smislu zaštite od grešaka kratkog spoja, njegova jedinstvena funkcija transformacije impedancije daje mu značajnu prednost.

Jednofazni izolacijski transformatori učinkovito smanjuju veličinu struje kratkog spoja povećavajući impedanciju sustava, smanjujući tako stupanj oštećenja opreme i sustava uzrokovanih greškama. To pomaže proširiti uslužni vijek opreme, smanjiti troškove održavanja i poboljšati pouzdanost sustava.

Jednofazni izolacijski transformatori imaju funkcije električne izolacije, što može osigurati da se greške ne šire na cijeli sustav. Kada se dogodi greška kratkog spoja, transformator ograničava struju greške u lokalni raspon, sprječavajući je da se širi na drugu opremu i dijelove sustava, smanjujući na taj način utjecaj greške na cijeli sustav.

Jednofazni izolacijski transformator također ima prednosti jednostavne strukture, male veličine i male težine, što olakšava instaliranje i održavanje u elektroenergetskom sustavu i smanjuje složenost i troškove sustava.