Voolutrafode praktiline võrdlus mõõtmiseks ja kaitseks

Kaitse CT täpsusKaitsetrafo täpsus ei seisne mitte täpses arvelduses, vaid ennustatavas jõudluses rikke ajal. Selle täpsus on määratletud "komposiitveaga" nimivoolu kindlaksmääratud kordse juures. Levinud kaitseklass on5P10.See nimetus jaguneb järgmiselt:

• 5Täpsuspiiril ei ületa liitviga 5%.
• PSee täht tähistab seda kaitseklassi CT-na.
• 10See on täpsuse piirtegur (ALF). See tähendab, et voolutrafo säilitab oma täpsuse kuni 10-kordse nimivooluni.

Lühidalt öeldes garanteerib 5P10 CT, et kui primaarvool on 10 korda suurem oma tavapärasest nimivoolust, jääb releele saadetav signaal ideaalväärtusest 5% piiresse, tagades relee õige väljalülitusotsuse.

Koormus ja VA reiting

Koormuson voolutrafo sekundaarklemmidega ühendatud elektriline kogukoormus, mõõdetuna volt-amprites (VA) või oomides (Ω). Iga voolutrafoga ühendatud seade ja juhe suurendab seda koormust. Voolutrafo nimikoormuse ületamine vähendab selle täpsust.

Kogu koormus onkõigi komponentide impedantside summasekundaarses ahelas:

• CT enda sekundaarmähise takistus.
• CT-d seadmega ühendavate juhtmete takistus.
• Ühendatud seadme (mõõturi või relee) sisemine impedants.

Kogukoormuse arvutamine:Insener saab kogukoormuse arvutada järgmise valemi abil:Kogukoormus (Ω) = CT mähis R (Ω) + juhe R (Ω) + seade Z (Ω)Näiteks kui voolutrafo sekundaarmähise takistus on 0,08 Ω, ühendusjuhtmete takistus on 0,3 Ω ja relee impedants on 0,02 Ω, on vooluahela kogukoormus 0,4 Ω. Selleks, et see korrektselt töötaks, peab see väärtus olema väiksem kui voolutrafo nimikoormus.

Mõõtetrafodel on tavaliselt madal VA nimiväärtus (nt 2,5 VA, 5 VA), kuna need ühenduvad lühikeste vahemaade tagant suure impedantsi ja väikese tarbimisega mõõteseadmetega. Kaitsetrafod vajavad palju suuremaid VA nimiväärtusi (nt 15 VA, 30 VA), kuna need peavad andma piisavalt energiat kaitserelee madalama impedantsi ja suurema tarbimisega mähiste töötamiseks, sageli palju pikemate kaablite korral. Trafo koormusreitingu vale sobitamine tegeliku vooluahela koormusega on nii mõõtmis- kui ka kaitseskeemides levinud veaallikas.

Põlvepunkti pinge mõistmine

Põlvnemispunkti pinge (KPV) on kriitiline parameeter, mis on iseloomulik ainult kaitsetrafodele. See määrab trafo kasuliku töövahemiku ülempiiri enne, kui selle südamik hakkab küllastuma. See väärtus on oluline tagamaks, et kaitserelee saab suure voolutugevusega rikke korral usaldusväärse signaali.

Insenerid määravad KPV väärtuse voolutrafo ergastuskõveralt, mis kujutab sekundaarse ergastuspinge ja sekundaarse ergastusvoolu suhet. "Põlv" on punkt sellel kõveral, kus südamiku magnetilised omadused dramaatiliselt muutuvad.

SeeIEEE C57.13 standardannab selle punkti täpse definitsiooni. Täisnurgaga kompuutertomograafia puhul on murdepunkt koht, kus kõvera puutuja moodustab horisontaalteljega 45-kraadise nurga. Täisnurgaga kompuutertomograafia puhul on see nurk 30 kraadi. See konkreetne punkt tähistab küllastuse algust.

Kui voolutrafo töötab alla murdepunkti pinge, on selle südamik lineaarses magnetseisundis. See võimaldab sellel ühendatud relee rikkevoolu täpselt taasesitada. Kui sekundaarpinge ületab aga KPV, läheb südamik küllastusseisundisse. Küllastus, mida sageli põhjustavad suured vahelduvvoolud ja alalisvoolu nihked rikke ajal, põhjustab voolutrafode...magnetiseeriv impedants langeb märkimisväärseltTrafo ei suuda enam primaarvoolu sekundaarpoolele täpselt peegeldada.

KPV ja kaitse usaldusväärsuse vaheline seos on otsene ja oluline:

• Põlve all olev punkt:CT-südamik töötab lineaarselt. See annab kaitsereleele täpse ülevaate rikkevoolust.
• Põlve kohal asuv punkt:Südamik küllastub. See viib magnetiseeriva voolu suure suurenemiseni ja mittelineaarse tööni, mis tähendab, et voolutrafo ei peegelda enam täpselt tegelikku rikkevoolu.
• Relee töö:Kaitsereleed vajavad korrektseks tööks täpset signaali. Kui voolutrafo küllastub enne, kui relee saab otsuse langetada, ei pruugi relee tuvastada rikke tegelikku ulatust, mis võib viia viivitusega rakendumiseni või täieliku töökatkestuseni.
• Süsteemi ohutus:Seetõttu peab voolutrafo murdepunkti pinge olema piisavalt kõrge kui rikke ajal oodatav maksimaalne sekundaarpinge. See tagab, et relee saab usaldusväärse signaali, mis kaitseb kalleid seadmeid.

Insenerid arvutavad vajaliku KPV, et tagada voolutrafo küllastumata olek halvima rikke korral. Selle arvutuse lihtsustatud valem on:

Nõutav KPV ≥ Kui × (Rct + Rb)

Kus:

• If= Maksimaalne sekundaarne rikkevool (amprites)
• Rct= CT sekundaarmähise takistus (oomides)
• Rb= Relee, juhtmestiku ja ühenduste kogukoormus (oomides)

Lõppkokkuvõttes on põlvepunkti pinge peamine näitaja kaitse-CT võimest täita oma ohutusfunktsiooni äärmise elektrilise koormuse korral.

Voolutrafo tüübisildi tähistuste dekodeerimine

Voolutrafo tüübisildil on kompaktne kood, mis määratleb selle jõudlusvõime. See tähtnumbriline tähistus on inseneridele mõeldud lühikeel, mis määrab komponendi täpsuse, rakenduse ja tööpiirid. Nende koodide mõistmine on õige seadme valimiseks hädavajalik.

Mõõtmis-KT klasside tõlgendamine (nt 0,2, 0,5S, 1)

Mõõte-CT klassid on määratletud numbriga, mis tähistab nimivoolu maksimaalset lubatud protsentuaalset viga. Väiksem number näitab suuremat täpsusastet.

• 1. klass:Sobib üldiseks paneelmõõtmiseks, kus suur täpsus pole kriitilise tähtsusega.
• Klass 0.5:Kasutatakse äri- ja tööstusarvelduse rakendustes.
• Klass 0.2:Nõutav suure täpsusega tulude mõõtmiseks.

Mõned klassid sisaldavad tähte 'S'. IEC mõõtetrafode klassides, näiteks 0,2S ja 0,5S, tähistab 'S' tähis suurt täpsust. Seda konkreetset klassifikatsiooni kasutatakse üldiselt tariifsete mõõtmisrakenduste puhul, kus täpsed mõõtmised on kriitilise tähtsusega, eriti vooluvahemiku alumises otsas.

Kaitse CT klasside tõlgendamine (nt 5P10, 10P20)

Kaitsetrafode klassid kasutavad kolmeosalist koodi, mis kirjeldab nende käitumist rikke ajal. Levinud näide on5P10.

5P10 koodi lahtimõtestamine:

• 5See esimene arv on maksimaalne liitviga protsentides (5%) täpsuspiiril.
• PTäht „P” klassifikatsioonis nagu 5P10 tähistab „kaitseklassi”. See näitab, et voolutrafo on mõeldud peamiselt kaitsereleede rakenduste, mitte täpse mõõtmise jaoks.
• 10See viimane arv on täpsuspiirtegur (ALF). See tähendab, et voolutrafo säilitab oma täpsuse kuni rikkevooluni, mis on 10 korda suurem nimivoolust.

Samamoodi, a10P20klassi CT liitvea piir on 10% ja täpsuspiiri tegur on20Märgistuses nagu 10P20 tähistab number „20” täpsuspiiri tegurit. See tegur näitab, et trafo viga jääb vastuvõetavatesse piiridesse, kui voolutugevus on 20 korda suurem nimiväärtusest. See omadus on ülioluline, et tagada kaitsereleede korrektne toimimine raskete lühiste korral.

Rakendusjuhend: CT sobitamine ülesandega

Sobiva voolutrafo valimine ei ole eelistuse küsimus, vaid rakenduse dikteeritud nõue. Mõõte-CT tagab finantstehingute jaoks vajaliku täpsuse, samas kui kaitse-CT tagab varade ohutuse tagamiseks vajaliku töökindluse. Iga tüübi rakenduskoha mõistmine on elektrisüsteemi usaldusväärse projekteerimise ja toimimise seisukohalt ülioluline.

Millal kasutada mõõtmis-KT-d

Insenerid peaksid kasutama mõõtvat kompuutertomograafi (CT) igas rakenduses, kus peamine eesmärk on elektrienergia tarbimise täpne jälgimine. Need seadmed on täpse arvelduse ja energiahalduse aluseks. Nende disain seab esikohale suure täpsuse normaalse koormuse tingimustes.

Mõõte-CT-de peamised rakendused on järgmised:

• Tulude ja tariifide mõõtmineKommunaalettevõtted kasutavad elamu-, äri- ja tööstusklientide arveldamiseks suure täpsusega voolutrafosid (nt klass 0.2S, 0.5S). Täpsus tagab õiglased ja korrektsed finantstehingud.
• Energiahaldussüsteemid (EMS)Asutused kasutavad neid CT-sid energiatarbimise jälgimiseks eri osakondades või seadmetes. Need andmed aitavad tuvastada ebatõhusust ja optimeerida energiakasutust.
• Elektrienergia kvaliteedi analüüsElektrikvaliteedi analüsaatorid vajavad täpseid sisendeid selliste probleemide nagu harmooniliste ja pingelanguste diagnoosimiseks. Nende mõõtmiste puhul, eriti keskpingesüsteemides, on mõõtetrafo sageduskarakteristik kriitilise tähtsusega. Kaasaegsed analüsaatorid võivad vajada usaldusväärseid andmeid.kuni 9 kHz, nõudes sagedusoptimeeritud trafosid täieliku harmoonilise spektri püüdmiseks.

Märkus valiku kohta:Võimsusmõõturi või analüsaatori jaoks CT valimisel on olulised mitmed tegurid.

• Väljundi ühilduvus: CT väljund (nt 333 mV, 5 A) peab vastama arvesti sisendnõuetele.
• PesukogusTäpsuse säilitamiseks peaks voolutrafo voolutugevuse vahemik olema vastavuses eeldatava koormusega.
• Füüsiline vormTrafo peab füüsiliselt juhi ümber sobima. Painduvad Rogowski mähised on praktiline lahendus suurte siinide või kitsaste kohtade jaoks.
• TäpsusArvelduse puhul on standardne täpsus 0,5% või parem. Üldise jälgimise jaoks võib piisata 1%-st.

Millal kasutada kaitse-CT-d

Insenerid peavad kasutama kaitsetrafot kõikjal, kus peamine eesmärk on kaitsta personali ja seadmeid ülevoolude ja rikete eest. Need trafod on konstrueeritud nii, et need jääksid töökorras ka äärmuslike elektriliste sündmuste ajal, andes kaitsereleele usaldusväärse signaali.

Kaitse-CT-de tavalised rakendused hõlmavad järgmist:

• Ülekoormuse ja maandusrikekaitseNeed voolutrafod edastavad signaale releedele (nagu ANSI seade 50/51), mis tuvastavad faasi- või maandusrikkeid. Seejärel lülitab relee välja kaitselüliti, et rike isoleerida. Keskpingejaotusseadmetes kasutatakse spetsiaalsetnulljärjestusega KTmaandusrikkekaitse puhul on sageli soovitatav kasutada jääkühenduse asemelkolmefaasilised CT-dJääkühendus võib mootori käivitamisel ebaühtlase küllastuse või faasivigade tõttu põhjustada valesid väljalülitusi.
• DiferentsiaalkaitseSee skeem kaitseb olulisi varasid, näiteks trafosid ja generaatoreid, võrreldes kaitstud tsooni sisenevaid ja sealt väljuvaid voolusid. See nõuab sobitatud kaitsetrafode komplekte.Kaasaegsed digitaalreleedsuudab tarkvarasätete abil kompenseerida erinevaid vooluringiühendusi (täht- või deltatrafo) ja faasinihkeid, pakkudes märkimisväärset paindlikkust nendes keerukates skeemides.
• KaugkaitseSeda skeemi kasutatakse ülekandeliinides ja see tugineb kaitsetrafodele (CT), mis mõõdavad rikke impedantsi. CT küllastus võib seda mõõtmist moonutada, mistõttu relee hindab rikke asukohta valesti. Seetõttu tuleb CT projekteerida nii, et mõõtmise ajal välditakse küllastumist.

Standardi ANSI C57.13 kohaselt peab standardne kaitsetrafo vastu pidama kuni20 kordanimivoolu rikke ajal. See tagab, et see suudab releele edastada kasutatava signaali just siis, kui see on kõige olulisem.

Vale valiku kõrge hind

Vale tüüpi voolutrafo kasutamine on kriitiline viga, millel on tõsised tagajärjed. Mõõte- ja kaitsevoolutrafode funktsionaalsed erinevused ei ole omavahel asendatavad ning mittevastavus võib viia ohtlike ja kulukate tagajärgedeni.

• Mõõte-CT kasutamine kaitseksSee on kõige ohtlikum viga. Mõõtetrafo on konstrueeritud küllastuma madalate ülevoolude korral, et kaitsta arvestit. Suure rikke korral küllastub see peaaegu koheselt. Küllastunud trafo ei suuda suurt rikkevoolu taasesitada ja kaitserelee ei näe sündmuse tegelikku ulatust. See võib viia viivitusega rakendumiseni või täieliku töökatkestuseni, mille tagajärjeks on katastroofilised seadmete kahjustused, tulekahju ja oht personalile. Näiteks võib trafo küllastumine põhjustada trafo diferentsiaalkaitserelee rikke.valesti töötama, mis viib välise rikke ajal soovimatu väljalülitumiseni.
• Kaitse-CT kasutamine mõõtmiseksSee valik viib rahalise ebatäpsuseni. Kaitsetrafo ei ole projekteeritud täpseks tööks normaalsete töövoolude korral. Selle täpsusklass (nt 5P10) garanteerib jõudluse nimivoolu kõrgeimate kordajate korral, mitte skaala madalamas otsas, kus enamik süsteeme töötab. Selle kasutamine arvelduseks oleks nagu liivatera mõõtmine mõõdupuuga. Sellest tulenevad energiaarved oleksid ebatäpsed, mis tooks kaasa kommunaalettevõtte tulude vähenemise või tarbija ülehindamise.

Kriitilise rikke stsenaarium:Kaugkaitseskeemides põhjustab voolutrafo küllastumine relee mõõtmistsuurem takistuskui tegelik väärtus. See lühendab sisuliselt relee kaitseulatust. Viga, mis tuleks koheselt kõrvaldada, võib tunduda kaugema veana, mis põhjustab viivitusega rakendumise. See viivitus pikendab elektrisüsteemi koormust ja suurendab laialdase kahjustuse võimalust.

Lõppkokkuvõttes ületab vale voolutrafo valiku hind oluliselt komponendi enda hinna. See avaldub seadmete hävimises, seisakutes, ebatäpsetes finantsaruannetes ja ohustatud ohutuses.

Kas üks CT saab olla nii mõõtmiseks kui ka kaitseks?

Kuigi mõõte- ja kaitsetrafodel on erinevad konstruktsioonid, vajavad insenerid mõnikord mõlema funktsiooni täitmiseks ühte seadet. See vajadus viis spetsiaalsete kaheotstarbeliste trafode väljatöötamiseni, kuid nendega kaasnevad spetsiifilised kompromissid.

Kaheotstarbeline (X-klass) CT

Eriline kategooria, mida tuntakse nn.X-klassi või PS-klassi voolutrafo, võivad täita nii mõõtmise kui ka kaitse rolle. Neid seadmeid ei määratleta standardsete täpsusklassidega nagu 5P10. Selle asemel määrab nende jõudluse kindlaks põhiparameetrite kogum, mida insener kasutab nende sobivuse kontrollimiseks konkreetse kaitseskeemi jaoks.

IEC standardite kohaselt, X-klassi voolutrafo jõudlust defineerib järgmine:

• Nimivoolutugevus
• Pöörete suhe
• Põlvepunkti pinge (KPV)
• Magnetiseeriv vool määratud pingel
• Teisese mähise takistus temperatuuril 75 °C

Need omadused võimaldavad seadmel pakkuda tavatingimustes mõõtmiseks suurt täpsust, pakkudes samal ajal ka prognoositavat murdepunkti pinget relee usaldusväärseks tööks rikete ajal. Neid kasutatakse sageli suure impedantsiga diferentsiaalkaitseskeemides, kus jõudlust tuleb täpselt teada.

Praktilised piirangud ja kompromissid

Vaatamata X-klassi voolutrafode olemasolule välditakse sageli ühe seadme kasutamist nii mõõtmiseks kui ka kaitsmiseks. Neil kahel funktsioonil on põhimõtteliselt vastuolulised nõuded.

Mõõte-CT on loodud tundlike mõõturite kaitsmiseks varakult küllastuma.kaitse CT on loodudküllastuse takistamiseks, et tagada relee võime tuvastada riket. Kaheotstarbeline voolutrafo peab nende kahe vastandliku eesmärgi vahel kompromissi tegema.

See kompromiss tähendab, et kaheotstarbeline voolutrafo ei pruugi kumbagi ülesannet sama hästi täita kui spetsiaalne seade. Konstruktsioon muutub keerukamaks ja kallimaks. Enamiku rakenduste puhul on kahe eraldi spetsiaalse voolutrafo paigaldamine – üks mõõtmiseks ja teine ​​kaitseks – usaldusväärsem ja kulutõhusam lahendus. See lähenemisviis tagab, et mõlemadarveldussüsteemja turvasüsteem töötab kompromissideta.

---

Valik vahelmõõtmise ja kaitse CT-don selge otsus, mis põhineb tööprioriteedil. Üks tagab arvelduse täpsuse, teine ​​aga töökindluse rikke ajal. Õige tüübi valimine ei ole süsteemi ohutuse, finantsilise täpsuse ja seadmete pikaealisuse seisukohast läbiräägitav. Insenerid peavad alati võrdlema voolutrafo spetsifikatsioone ühendatud seadme vajadustega.

ALõpliku kontrolli kontroll-lehtsisaldab:

1. Primaarvoolu määramine: Sobitage voolutrafo suhe maksimaalse koormusega.
2. Arvuta koormus: Summeerige kõigi ühendatud komponentide koormus.
3. Täpsusklassi kontrollimineValige mõõtmiseks või kaitseks õige klass.

KKK

Mis juhtub, kui voolutrafo sekundaarahel jääb lahti?

Avatud sekundaarahel tekitab ohtlikult kõrge pinge. Primaarvool muutub magnetiseerivaks vooluks, mis küllastab südamiku. See olukord võib voolutrafo hävitada ja kujutab endast tõsist elektrilöögi ohtu.

Ohutus ennekõike:Enne mis tahes instrumendi vooluringist lahtiühendamist lühistage alati sekundaarklemmid.

Kuidas valivad insenerid õige CT-suhtarvu?

Insenerid valivad voolutugevuse suhte, mille puhul süsteemi normaalne maksimaalne voolutugevus on voolutrafo primaarvoolutrafo nimivoolu lähedal. See valik tagab, et voolutrafo töötab oma kõige täpsemas vahemikus. Näiteks 90 A koormus töötab hästi 100:5 A voolutrafo suhtega.

Miks on mõõtmine kompuutertomograafia (CT) kaitse seisukohalt ohtlik?

Mõõtetrafo küllastub rikke ajal kiiresti. See ei suuda kaitsereleele edastada tegelikku rikkevoolu. Seejärel ei suuda relee kaitselülitit välja lülitada, mis viib seadmete hävimiseni ja tõsiste ohutusriskideni.

Kas üks voolutugevusmuundur saab olla nii mõõtmiseks kui ka kaitseks?

Spetsiaalsed X-klassi voolutrafod võivad täita mõlemat rolli, kuid nende disain on kompromiss. Optimaalse ohutuse ja täpsuse tagamiseks paigaldavad insenerid tavaliselt kaks eraldi spetsiaalset voolutrafot – ühe mõõtmiseks ja teise kaitseks.