Kaip srovės transformatoriai įgalina saugų ir tikslų maitinimo sistemos stebėjimą?

1. Įvadas į srovės transformatorius

A Srovės transformatorius(CT) yra esminis prietaisų transformatorius, naudojamas elektros energijos sistemose, siekiant paversti dideles pirmines sroves į proporcingai mažesnes, išmatuojamas antrines sroves [nuoroda:0]. Ši konversija leidžia saugiai stebėti, matuoti ir apsaugoti aukštos įtampos elektros linijas, nepažeidžiant operatorių ar prietaisų nuo pavojingo srovės lygio [nuoroda:1]. Suteikiant elektros izoliaciją tarp pirminės grandinės ir antrinių matavimo prietaisų,Srovės transformatoriaisudaro šiuolaikinės elektros energijos sistemos prietaisų stuburą [nuoroda:2].

Pagrindinis vaidmuo aSrovės transformatoriusyra padidinti dideles sroves – nuo ​​kelių amperų iki dešimčių tūkstančių amperų – iki standartizuotų antrinių verčių, tokių kaip 5 A arba 1 A, kurios yra suderinamos su relėmis, skaitikliais ir skaitmeniniais prietaisais [nuoroda:3][nuoroda:4]. Ši mastelio keitimo galimybė kartu su galvanine izoliacija leidžiaSrovės transformatoriusbūtini komunalinių paslaugų pastotėse, pramonės objektuose ir atsinaujinančios energijos įrenginiuose [nuoroda:5].

Pagrindiniai atributai, apibūdinantys aukštą kokybęSrovės transformatoriusapima tikslumą, tiesiškumą, šiluminį stabilumą ir izoliacijos vientisumą [nuoroda: 6]. Nepriklausomai nuo to, ar jis naudojamas naudojant lietinės dervos vidaus konfigūraciją, ar į alyvą panardintą lauko dizainąSrovės transformatoriusturi išlaikyti nurodytą veikimą esant normaliai apkrovai ir gedimo sąlygoms [nuoroda:7].

2. Srovės transformatorių veikimo principas

Srovės transformatoriaiveikia elektromagnetinės indukcijos principu, kurį reglamentuoja Faradėjaus dėsnis [nuoroda: 8][nuoroda: 9]. Pirminė apvija – paprastai vienas praėjimas arba keli srovės laidininko apsisukimai – yra nuosekliai sujungta su linija, kuria teka matuojama srovė [nuoroda:10]. Ši pirminė srovė generuoja kintamąjį magnetinį srautą transformatoriaus šerdyje [nuoroda:11].

Antrinė apvija, susidedanti iš daugelio posūkių, apvyniotų aplink tą pačią šerdį, sulaiko šį besikeičiantį magnetinį srautą ir indukuoja antrinę srovę, kuri yra proporcinga pirminei srovei [nuoroda: 12] [nuoroda: 13]. Pirminės srovės ir antrinės srovės santykis apibrėžiamas posūkių santykiu, o vardinės srovės santykis žymimas kaip Kn = I1n / I2n [nuoroda:14]. Pavyzdžiui, aSrovės transformatoriussu 400:5 santykiu paverčia 400 amperų pirminę srovę į 5 amperų antrinę srovę [nuoroda:15].

Skirtingai nuo įtampos transformatorių, kurie veikia beveik atviroje antrinėje grandinėje,Srovės transformatoriaiveikimo metu turi palaikyti mažos varžos uždarą antrinę grandinę [nuoroda:16]. Taip yra todėl, kad antrinė srovė sukuria demagnetizuojantį srautą, kuris prieštarauja pirminiam srautui, išlaikant šerdies srauto tankį saugiame veikimo diapazone. Jei antrinė grandinė atidaroma, kol teka pirminė srovė, išmagnetinimo efektas išnyksta, todėl šerdis prisisotina ir sukuria pavojingai aukštą įtampą [nuoroda:17][nuoroda:18].

Miniatiūrinis arba instrumentinisSrovės transformatoriaiteikti miliamperų lygio išvestis laboratorinėms ar duomenų rinkimo programoms, mažinant atotrūkį tarp didelės galios sistemų ir jautrių matavimo prietaisų [nuoroda:19].

3. Srovės transformatorių klasifikacija

Srovės transformatoriaiGalima suskirstyti į kategorijas pagal kelis matmenis, įskaitant izoliacijos terpę, montavimo būdą ir funkcinę paskirtį. Šių klasifikacijų supratimas yra labai svarbus norint pasirinkti tinkamą KT konkrečiai programai [nuoroda:20].

3.1 Klasifikavimas pagal izoliacijos terpę

• Sauso tipoSrovės transformatorius:Naudoja laku pamirkytas įprastas izoliacines medžiagas [nuoroda:21]. Jie yra kompaktiški, nereikalaujantys priežiūros ir antipireno, todėl tinka montuoti patalpose [nuoroda:22].
• Lieta dervaSrovės transformatorius:Išlieta epoksidine derva arba kitais dervų mišiniais [nuoroda: 23]. Ši konstrukcija pasižymi puikiu mechaniniu stiprumu, atsparumu drėgmei ir dielektrinėmis savybėmis [nuoroda:24].
• Panardintas į aliejųSrovės transformatorius:Izoliuotas izoliaciniu popieriumi ir alyva [nuoroda:25]. Paprastai naudojamas lauke, kur reikalingas geresnis aušinimas ir izoliacija [nuoroda:26].
• Izoliuotas dujomisSrovės transformatorius:Pirminę izoliaciją sudaro dujos (dažniausiai SF6) [nuoroda:27]. Jie dažniausiai randami dujomis izoliuotų skirstomųjų įrenginių (GIS) pastotėse [nuoroda:28].

3.2 Klasifikavimas pagal montavimo metodą

• Per tipoSrovės transformatorius:Sukurta praeiti per skydą arba sieną [nuoroda: 29]. Pirminis laidininkas išvedamas per centrinę angą.
• Stulpo tipoSrovės transformatorius:Montuojamas ant plokštumos arba stulpo, naudojamas kaip pirminės grandinės laidininko atrama [nuoroda:30].
• Rankovės tipoSrovės transformatorius:Tiesiogiai montuojamas ant izoliuotos įvorės be specialaus pirminio laidininko arba izoliacijos [nuoroda:31].
• Šynų juostaSrovės transformatorius:Montuojamas tiesiai ant šynos, o pati šyna atlieka pirminio laidininko vaidmenį [nuoroda:32].

3.3 Klasifikavimas pagal funkcinę paskirtį

• MatavimasSrovės transformatorius:Sukurtas dideliam tikslumui normaliame veikimo diapazone, paprastai su tokiomis klasėmis kaip 0,2, 0,5 arba 1,0 [nuoroda:33].
• ApsaugaSrovės transformatorius:Sukurtas taip, kad būtų išlaikytas veikimas esant gedimams, dažnai nurodomos tokiose klasėse kaip 5P10 arba 5P20 [nuoroda: 34].

4. Kaip pasirinkti tinkamą srovės transformatorių

Pasirinkus aSrovės transformatoriusreikalauja kruopštaus kelių techninių parametrų įvertinimo. Svarbiausi yra šie veiksniai:

4.1 Pirminis srovės įvertinimas

CT turi būti įvertinta maksimaliai nenutrūkstamai pirminei grandinės srovei, su pakankama atsarga perkrovos sąlygoms. Standartiniai pirminiai reitingai svyruoja nuo 5 A iki daugiau nei 10 000 A [nuoroda:35].

4.2 Antrinės srovės įvertinimas

Įprasti antriniai įvertinimai yra 5 A ir 1 A [nuoroda:36]. 1 A antrinis dažnis dažnai naudojamas ilgiems kabeliams, nes sumažina naštą ir įtampos kritimą [nuoroda:37].

4.3 Tikslumo klasė

Tikslumo klasė apibrėžia didžiausią leistiną paklaidą esant vardinei srovei [nuoroda:38]. Matavimo reikmėms būdingos 0,2, 0,5 ir 1,0 klasės. Apsaugai naudojamos tokios klasės kaip 5P10 (5 % paklaida esant 10 kartų vardinei srovei) [nuoroda:39].

4.4 Apkrovos įvertinimas

Apkrova yra bendra antrinės grandinės varža, išreikšta VA[reference:40]. Kad būtų išlaikytas tikslumas, CT apkrovos įvertinimas turi viršyti prijungtą apkrovą [nuoroda:41].

4.5 Izoliacijos lygis

Izoliacija turi atlaikyti sistemos įtampą ir bet kokius pereinamuosius viršįtampius. Tai nustato, ar tinkamas sauso tipo, lietinės dervos, alyvos ar dujų izoliacijos KT [nuoroda:42].

5. Programos energijos sistemose

Srovės transformatoriaiyra naudojami beveik visuose elektros energijos pramonės segmentuose. Jų pagrindinės programos skirstomos į tris plačias kategorijas:

• Maitinimo sistemos matavimas: Srovės transformatoriaiteikti mastelio srovės signalus į pajamas atitinkančius energijos skaitiklius, kad būtų galima tiksliai atsiskaityti ir stebėti suvartojimą [nuoroda:43].
• Apsauginė relė:CT tiekia srovės signalus į apsaugines reles, kurios aptinka viršsrovę, diferencialą, įžeminimo gedimą ir kitas neįprastas sąlygas [nuoroda:44][nuoroda:45].
• Sistemos stebėjimas ir valdymas:CT leidžia realiuoju laiku matuoti srovę SCADA sistemoms, valdyti apkrovą ir analizuoti maitinimo kokybę [nuoroda:46].

Komunalinėse pastotėse,Srovės transformatoriaiĮrengiami įeinančiose tiektuvuose, transformatoriuose ir išeinančiose linijose [nuoroda:47]. Pramoninėje aplinkoje jie stebi variklio sroves, proceso apkrovas ir paskirstytus generavimo šaltinius [nuoroda:48]. Atsinaujinančios energijos sistemos, įskaitant saulės jėgaines ir vėjo turbinas, remiasiSrovės transformatoriaitinklų sujungimui ir veikimo stebėjimui [nuoroda:49].

Be tradicinių elektros energijos sistemų,Srovės transformatoriaitaip pat yra:

• Duomenų centro energijos paskirstymo blokai (PDU)
• Elektromobilių įkrovimo infrastruktūra
• Pastatų energijos valdymo sistemos
• Geležinkelio traukos energijos sistemos
• Jūrų ir jūros elektros instaliacijos

6. Srovės transformatorius ir įtampos transformatorius

Nors abuSrovės transformatoriaiir įtampos transformatoriai (VT) yra prietaisų transformatoriai, naudojami energijos sistemose, jie atlieka aiškiai skirtingas funkcijas [nuoroda:50].

Esminis skirtumas yra tas, kad aSrovės transformatoriusskirtas matuoti srovę ir veikia su uždara antrine grandine, o įtampos transformatorius matuoja įtampą ir veikia su beveik atvira antrine grandine [nuoroda:61]. Šis skirtumas lemia atitinkamus prisijungimo būdus, saugos aspektus ir taikymo sritis.

7. Bendrosios problemos ir geriausia praktika

Srovės transformatoriaiyra tvirti įrenginiai, tačiau jie yra jautrūs keletui gerai žinomų gedimo režimų. Šių problemų supratimas yra būtinas patikimam sistemos projektavimui ir veikimui.

7.1 Atvira antrinė grandinė

Tai yra didžiausias pavojus, susijęs suSrovės transformatoriai. Jei antrinė grandinė atidaroma tekant pirminei srovei, prarandamas antrinės srovės išmagnetinantis poveikis [nuoroda:62]. Šerdies srauto tankis smarkiai padidėja, todėl smarkiai prisotinamas ir susidaro pavojingai aukšta įtampa – potencialiai šimtai ar tūkstančiai voltų [nuoroda: 63] [nuoroda: 64]. Tai gali sukelti izoliacijos gedimą, elektros smūgį ir įrangos pažeidimus [nuoroda:65].

• Visada trumpai sujunkite CT antrinius gnybtus prieš išimdami arba dirbdami su prijungtais prietaisais [nuoroda:66].
• Visose antrinėse CT grandinėse sumontuokite trumpojo jungimo blokus arba bandymo jungiklius.
• Niekada nepasikliaukite saugikliais arba jungiklių atjungimu CT antrinėse grandinėse.

7.2 Šerdies sodrumas

Prisotinimas atsiranda, kai šerdies srauto tankis viršija tiesinę B-H kreivės sritį. Taip gali nutikti dėl per didelės pirminės srovės (gedimų metu) arba nuolatinės srovės poslinkio komponentų [nuoroda:67]. Prisotinimas iškraipo antrinės srovės bangos formą, sukeldamas matavimo klaidas ir galimą apsauginių relių veikimą.

7.3 Izoliacijos pablogėjimas

Laikui bėgant izoliacinės medžiagos gali suirti dėl šiluminio streso, drėgmės patekimo ar elektros senėjimo. Rekomenduojama reguliariai tikrinti izoliacijos varžą ir vizualiai tikrinti [nuoroda:68].

7.4 Geriausia montavimo ir paleidimo praktika

• Patikrinkite vardinės lentelės duomenis:Patvirtinkite, kad CT santykis, tikslumo klasė, apkrova ir izoliacijos lygis atitinka sistemos reikalavimus [nuoroda:69].
• Užtikrinkite tinkamą įžeminimą:Antrinė grandinė turi būti patikimai įžeminta viename taške, kad būtų išvengta pavojingos sukeltos įtampos [nuoroda:70].
• Atlikite pirminius injekcijos testus:Šie bandymai patikrina CT santykį ir poliškumą įpurškiant žinomą pirminę srovę ir išmatuojant antrinę išvestį [nuoroda:71].
• Patikrinkite laidus ir poliškumą:Neteisingas poliškumas gali sukelti netinkamą diferencialinės relės veikimą ir neteisingus galios matavimus [nuoroda:72].
• Atlikite izoliacijos bandymus:Išmatuokite izoliacijos varžą tarp apvijų ir žemės, kad nustatytumėte degradaciją [nuoroda:73].

8. Dažnai užduodami klausimai