Трансформаторын залгалтын түрхрэлтийн гүйдэл
Хүчний трансформаторыг тэжээлийн шугаманд залгаж, хүчдэл өгөх агшинд богино хугацааны маш их гүйдэл үүсдэг. Үүнийг залгалтын түрхрэлтийн гүйдэл (inrush current) гэж нэрлэдэг. Энэ гүйдэл нэрлэсэн гүйдлээс хэд дахин их байж болох тул реле хамгаалалтыг андуурч ажиллуулах, таслуурын контактад цохилтын ачаалал өгөх зэрэг асуудал үүсгэдэг. Тиймээс дэд станцын хэвийн, найдвартай ажиллагааг хангахад залгалтын процессын мөн чанарыг ойлгох нь чухал ач холбогдолтой.
Түрхрэлтийн гүйдэл үүсэх учир
Трансформаторын түрхрэлтийн гүйдэл нь цахилгаан ачааллаас бус, харин соронзон голын (цөмийн) ханалтаас үүсдэг онцлогтой. Хэвийн ажиллагааны үед соронзон урсгал хүчдэлтэй 90 градусаар хоцорч, тэнцвэржсэн байдалд оршдог. Харин трансформаторыг хүчдэлийн муруй тэгээр дайрч буй хамгийн таагүй агшинд залгавал соронзон урсгал онолын хувьд хэвийн далайцаас хоёр дахин их утга руу тэмүүлдэг.
Үүн дээр өмнөх салгалтын дараа голд үлдсэн үлдэгдэл индукц (remanence) нэмэгдэхэд соронзон гол гүн ханалтад ордог. Ханалтад орсон голын соронзон нэвтрүүлэх чадвар огцом буурч, ороомгийн индуктив эсэргүүцэл багасах тул маш их соронзжуулах гүйдэл татагдана.
Хэмжээ ба үргэлжлэх хугацаа
Түрхрэлтийн гүйдлийн далайц нь залгах агшны фазын өнцөг, үлдэгдэл индукц, голын материал болон системийн эсэргүүцлээс хамаардаг. Түгээврийн жижиг трансформаторт нэрлэсэн гүйдлээс 8-12 дахин, зарим тохиолдолд түүнээс ч их байж болно. Том хүчний трансформаторт харьцангуй бага буюу 5-8 дахин орчим байдаг.
Гүйдлийн далайцад нөлөөлөх гол хүчин зүйлс:
- Залгах агшин: хүчдэлийн тэг дайралт дээр залгах нь хамгийн таагүй, оргил дээр залгах нь хамгийн тохиромжтой.
- Үлдэгдэл индукц: өмнөх салгалтаас хамаарч тэмдэг, хэмжээ нь өөрчлөгддөг.
- Системийн эсэргүүцэл: тэжээлийн эх сурвалжийн богино залгааны чадал их байх тусам гүйдэл өснө.
- Голын хийц ба материал: ханалтын индукцийн түвшнээс шалтгаална.
Түрхрэлтийн гүйдэл нь тогтмол (DC) бүрэлдэхүүнтэй тул экспоненциалаар буурч, хэдэн үетэй үргэлжилдэг. Жижиг трансформаторт хэдэн арван миллисекундэд намждаг бол том, R/X харьцаа бага трансформаторт хэдэн секунд хүртэл сунах тохиолдол бий.
Дифференциал хамгаалалтад үзүүлэх нөлөө
Түрхрэлтийн гүйдэл зөвхөн тэжээл авч буй нэг талаас урсаж, нөгөө талд гарахгүй тул дифференциал хамгаалалтын хувьд дотоод богино залгаа мэт харагддаг. Хэрэв нэмэлт арга хэмжээ авахгүй бол хамгаалалт трансформаторыг залгах бүрд худал ажиллах эрсдэлтэй.
Түрхрэлтийн гүйдэл нь гармоник агуулга ихтэй, ялангуяа хоёр дахь гармоник (2-р гармоник) өндөр байдгаараа онцлог. Богино залгааны гүйдэлд 2-р гармоник бага байдаг тул энэ ялгааг ашиглан хамгаалалтын үйлдлийг блоклодог. Үүнийг 2-р гармоникийн хориг (harmonic restraint/blocking) гэнэ.
- Түрхрэлтийн гүйдэлд 2-р гармоникийн эзлэх хувь ихэвчлэн 15-60% байдаг.
- Орчин үеийн тоон реле 2-р гармоникийн хувь тодорхой босго (жишээ нь 15%) давбал дифференциал үйлдлийг хориглодог.
- Заримдаа 5-р гармоникийг голын хэт цэнэглэлт (overexcitation)-ыг илрүүлэхэд ашигладаг.
Түрхрэлтийн гүйдлийг бууруулах арга
Түрхрэлтийн гүйдлийн сөрөг нөлөөг багасгахын тулд дараах аргуудыг хэрэглэдэг:
- Удирдлагатай залгалт (controlled switching): таслуурын контактыг хүчдэлийн муруйн тохирсон агшинд, фаз бүрээр залгаж соронзон урсгалын үсрэлтийг багасгана.
- Урьдчилсан эсэргүүцэл (pre-insertion resistor): таслуурт суулгасан эсэргүүцэл эхлээд гүйдлийг хязгаарлаж, дараа нь шууд залгана.
- Цуваа реактор буюу зөөлөн залгалт: гүйдлийн өсөлтийн хурдыг сааруулна.
- Реле тохиргоо: 2-р гармоникийн хориг болон залгалтын хугацааны хоцролтыг зөв тохируулна.
Дүгнэлт
Залгалтын түрхрэлтийн гүйдэл нь трансформаторын соронзон голын ханалт, үлдэгдэл индукцээс үүсдэг, богино хугацааны боловч далайц ихтэй үзэгдэл юм. Энэ нь реле хамгаалалт, ялангуяа дифференциал хамгаалалтын найдвартай ажиллагаанд шууд нөлөөлдөг тул 2-р гармоникийн хориг зэрэг арга хэмжээ зайлшгүй шаардлагатай. Удирдлагатай залгалт болон зөв тохируулсан хамгаалалтыг хослуулснаар түрхрэлтийн гүйдлийн сөрөг нөлөөг найдвартай хянаж, тоног төхөөрөмжийн ашиглалтын хугацааг уртасгаж чадна.