الفترانسفورماتور جریانیکی از دو نقش متمایز را ایفا میکند. CTهای اندازهگیری دقت بالایی را در محدوده جریان عادی برای صدور صورتحساب و اندازهگیری ارائه میدهند. در مقابل، CTهای حفاظتی عملکرد قابل اعتمادی را در طول خطاهای الکتریکی جریان بالا برای محافظت از تجهیزات تضمین میکنند. این شکاف عملکردی، طراحی، دقت و کاربرد نهایی قطعه را تعیین میکند. گسترش صنعت واضح است، روندی که هرسازنده ترانسفورماتور جریانوتامین کننده ترانسفورماتور جریانتشخیص میدهد.
| متریک | ارزش |
|---|---|
| اندازه بازار جهانی (۲۰۲۴) | ۲.۴ میلیارد دلار |
| اندازه بازار پیشبینیشده (۲۰۳۴) | ۴.۴ میلیارد دلار |
| نرخ رشد سالانه مرکب (CAGR) (2025-2034) | ۶.۲٪ |
نکات کلیدی
- ترانسفورماتورهای جریان (CT)دو وظیفه اصلی دارند: اندازهگیری برق برای صدور صورتحساب یا محافظت از تجهیزات در برابر آسیب.
- سیتیهای اندازهگیری برای استفاده عادی از برق بسیار دقیق هستند. سیتیهای حفاظتی در هنگام مشکلات بزرگ الکتریکی برای ایمن نگه داشتن امور، بهترین عملکرد را دارند.
- استفاده از نوع نامناسب CT میتواند خطرناک باشد. میتواند باعث خرابی تجهیزات یا پرداخت قبض برق اشتباه شود.
- سیتیهای اندازهگیری و سیتیهای حفاظتی از نظر ساختار داخلی متفاوت هستند. این به آنها کمک میکند تا وظایف خاص خود را به خوبی انجام دهند.
- همیشه CT مناسب برای کار را انتخاب کنید. این کار باعث حفظ امنیت افراد، محافظت از ماشینهای گرانقیمت و اطمینان از پرداخت صحیح قبوض برق میشود.
عملکرد اصلی: دقت برای اندازهگیری در مقابل قابلیت اطمینان برای ایمنی
تفاوت اساسی بین ترانسفورماتور جریان اندازهگیری و حفاظتی در محدوده عملیاتی مورد نظر آنها نهفته است. یکی برای دقت مالی در شرایط عادی طراحی شده است، در حالی که دیگری برای قابلیت اطمینان ایمن در مواقع اضطراری سیستم طراحی شده است. این تمایز اصلی بر هر جنبهای از طراحی و کاربرد آنها تأثیر میگذارد.
CT های اندازهگیری: اساس صورتحساب دقیق
سیتیهای اندازهگیری، ستون فقرات مالی یک سیستم الکتریکی هستند. نقش اصلی آنها ارائه یک نمایش بسیار دقیق و مقیاسبندی شده از جریان اولیه برای ...دستگاههای اندازهگیریمدیران تأسیسات و شرکتهای برق برای صدور صحیح صورتحساب انرژی و نظارت بر مصرف به این دقت متکی هستند. این CTها با دقت فوقالعادهای کار میکنند، اما فقط در محدوده جریان عملیاتی عادی سیستم، معمولاً تا ۱۲۰٪ از مقدار نامی خود.
برای اطمینان از این سطح از دقت مالی، عملکرد آنها تحت نظارت استانداردهای سختگیرانه ملی و بینالمللی است. نمونههای کلیدی عبارتند از:
- ANSI C12.1-2024: یک استاندارد آمریکایی که معیارهای عملکرد را برای کنتورهای برق و ترانسفورماتورهای مرتبط با آن در کلاسهای با دقت بالا مانند 0.1، 0.2 و 0.5 تعیین میکند.
- IEC 61869-1 ED2: یک استاندارد بینالمللی که الزامات دقت برای ترانسفورماتورهای اندازهگیری را تعریف میکند و اندازهگیریهای ثابت و قابل اعتماد را، به ویژه در سیستمهای ولتاژ بالا، تضمین میکند.
CT های حفاظتی: نگهبان سیستم شما
CT های حفاظتی به عنوان نگهبانان هوشیار تجهیزات الکتریکی عمل میکنند. وظیفه آنها اندازهگیری دقیق جریانهای عادی نیست، بلکه تشخیص و اعلام قابل اعتماد اضافه جریانهای خطرناک در طول خطاها است. هنگامی که یک اتصال کوتاه رخ میدهد، یک CT حفاظتی باید جریان خطای عظیم را به طور دقیق به ... تبدیل کند.رله حفاظتیسپس رله به یک مدارشکن سیگنال میدهد تا خطا را قطع و ایزوله کند.
⚡سرعت بحرانی:رلههای حفاظتی باید در کسری از ثانیه عمل کنند تا از آسیب فاجعهبار به تجهیزات جلوگیری شود. یک رله اضافه جریان معمولی ممکن است طوری تنظیم شود که فقط در عرض ... تریپ دهد.۰.۲ ثانیهاین واکنش سریع، که توسط استانداردهایی مانند ... اداره میشودANSI C37.90 و IEC 60255تنها در صورتی امکانپذیر است که CT سیگنال قابل اعتمادی را بدون اشباع شدن تحت فشار شدید ارائه دهد.
این عملکرد، قابلیت اطمینان را بر دقت اولویت میدهد. یک CT حفاظتی برای مقاومت در برابر جریانهای عظیم و ارائه سیگنال قابل استفاده ساخته شده است که ایمنی پرسنل و طول عمر داراییهای گرانقیمت مانند ژنراتورها و ترانسفورماتورها را تضمین میکند.
بررسی عمیق فنی: هسته، اشباع و بار
تفاوتهای عملکردی بین CT های اندازهگیری و حفاظتی از ساختار فیزیکی آنها ناشی میشود. انتخاب جنس هسته، تعریف دقت و ظرفیت تحمل بار الکتریکی (بار) سه رکن فنی هستند که عملکرد و کاربرد آنها را تعریف میکنند.
رفتار ماده و اشباع هسته
در قلب هرترانسفورماتور جریانیک هسته مغناطیسی است. جنس و طراحی این هسته، نحوه رفتار ترانسفورماتور را در سطوح مختلف جریان تعیین میکند.
- سی تی های اندازه گیریاز هستههای ساخته شده از موادی با نفوذپذیری مغناطیسی بالا، مانند فولاد سیلیکونی دانهگرا، استفاده کنید. این ماده به CT اجازه میدهد تا شار مغناطیسی را با راندمان بسیار بالایی هدایت کند، که برای دستیابی به دقت بالا در جریانهای عملیاتی کم و معمولی ضروری است. فولاد سیلیکونی ارائه میدهدنفوذپذیری بالا و تلفات هسته کم، اتلاف انرژی را به حداقل میرساند و آن را به انتخابی مقرون به صرفه برای این اجزا تبدیل میکند. با این حال، این نفوذپذیری بالا با یک بده بستان همراه است. هسته در اضافه جریانهای نسبتاً کم (مثلاً ۱۵۰ تا ۲۰۰ درصد جریان نامی) اشباع میشود یا از نظر مغناطیسی "پر" میشود. این اشباع یک ویژگی طراحی عمدی است که به عنوان یک مکانیسم حفاظتی عمل میکند و ولتاژ و جریان عبوری از تجهیزات اندازهگیری ظریف و گرانقیمت متصل به آن را محدود میکند.
- سی تی های حفاظتیبرای رفتار متضاد مهندسی شدهاند. آنها بایداجتناب ازاشباع در طول جریانهای خطای عظیم برای اطمینان از دریافت سیگنال دقیق توسط رله حفاظتی. برای دستیابی به این هدف، آنها از هستههای ساخته شده از فولاد سیلیکونی با درجه پایین استفاده میکنند یا شکافهای هوایی کوچکی را در هسته تعبیه میکنند. این طراحی نفوذپذیری مغناطیسی را کاهش میدهد و برای ایجاد اشباع به یک میدان مغناطیسی بسیار قویتر (و در نتیجه جریان اولیه بسیار بالاتر) نیاز دارد. این امر تضمین میکند که CT میتواند جریانهای خطایی را چندین برابر مقدار نامی خود برای تجزیه و تحلیل رله، به طور دقیق تولید کند.
کلاس دقت و محدودیتهای خطا
کلاس دقت یک CT یک رتبهبندی استاندارد است که حداکثر خطای مجاز آن را کمّی میکند. تعریف این «خطا» بین انواع اندازهگیری و حفاظتی تفاوت قابل توجهی دارد.
دقت سی تی اندازه گیریبرای CT های اندازه گیری، دقت با خطای نسبت و خطای زاویه فاز در محدوده عملکرد عادی (معمولاً ۱٪ تا ۱۲۰٪ جریان نامی) تعریف میشود. عدد کلاس پایینتر نشاندهنده دقت بالاتر است. به عنوان مثال، یک CT کلاس ۰.۲S برای صورتحساب با دقت بالا طراحی شده است. محدودیتهای خطای آن بسیار محدود است، به خصوص در جریانهای پایین که بارهای مسکونی یا تجاری اغلب در آن کار میکنند.
طبق استاندارد IEC 61869-2، یک CT کلاس 0.2S بایدحدود زیر را رعایت کنید:
| جریان (٪ از جریان نامی) | حداکثر خطای نسبت (±٪) | حداکثر جابجایی فاز (± دقیقه) |
|---|---|---|
| 1% | ۰.۷۵ | 30 |
| 5% | ۰.۳۵ | 15 |
| ۲۰٪ | ۰.۲ | 10 |
| ۱۰۰٪ | ۰.۲ | 10 |
| ۱۲۰٪ | ۰.۲ | 10 |
دقت سی تی اسکن حفاظتیدقت سیتی حفاظتی مربوط به دقت در محاسبه نیست، بلکه مربوط به عملکرد قابل پیشبینی در طول یک خطا است. دقت آن با یک "خطای مرکب" در مضرب مشخصی از جریان نامی آن تعریف میشود. یک کلاس حفاظتی رایج عبارت است از:5P10.این نامگذاری به شرح زیر تجزیه میشود:
- 5خطای ترکیبی در حد دقت از ۵٪ تجاوز نخواهد کرد.
- P: این حرف آن را به عنوان یک CT کلاس حفاظتی تعیین میکند.
- 10: این ضریب محدودیت دقت (ALF) است. به این معنی است که CT دقت مشخص شده خود را تا 10 برابر جریان اولیه نامی خود حفظ خواهد کرد.
به طور خلاصه، یک CT 5P10 تضمین میکند که وقتی جریان اولیه 10 برابر مقدار نامی معمول آن باشد، سیگنال ارسال شده به رله هنوز در محدوده 5٪ از مقدار ایدهآل باشد و اطمینان حاصل شود که رله تصمیم صحیحی برای قطع میگیرد.
رتبهبندی بار و VA
باربار الکتریکی کل متصل به ترمینالهای ثانویه CT است که بر حسب ولت-آمپر (VA) یا اهم (Ω) اندازهگیری میشود. هر دستگاه و سیم متصل به CT در این بار نقش دارد. تجاوز از بار نامی CT، دقت آن را کاهش میدهد.
بار کل عبارت است ازمجموع امپدانسهای همه اجزادر مدار ثانویه:
- مقاومت سیم پیچ ثانویه خود CT.
- مقاومت سیمهای رابطی که CT را به دستگاه متصل میکنند.
- امپدانس داخلی دستگاه متصل (کنتور یا رله).
محاسبه بار کل:یک مهندس میتواند کل بار را با استفاده از فرمول زیر محاسبه کند:
بار کل (Ω) = سیم پیچ CT R (Ω) + سیم R (Ω) + دستگاه Z (Ω)برای مثال، اگر مقاومت سیمپیچ ثانویه یک CT برابر با ۰.۰۸ اهم باشد، سیمهای رابط دارای مقاومت ۰.۳ اهم باشند و رله دارای امپدانس ۰.۰۲ اهم باشد، بار کل مدار ۰.۴ اهم خواهد بود. این مقدار باید کمتر از بار نامی CT باشد تا به درستی کار کند.
سیتیهای اندازهگیری معمولاً دارای توان نامی VA پایینی هستند (مثلاً ۲.۵ ولتآمپر، ۵ ولتآمپر) زیرا در فواصل کوتاه به دستگاههای اندازهگیری کممصرف و امپدانس بالا متصل میشوند. سیتیهای حفاظتی به توان نامی VA بسیار بالاتری نیاز دارند (مثلاً ۱۵ ولتآمپر، ۳۰ ولتآمپر) زیرا باید توان کافی برای کار کردن سیمپیچهای کممصرف و امپدانس پایینتر یک رله حفاظتی، اغلب در طول کابلهای بسیار طولانیتر، را تأمین کنند. تطبیق نادرست توان نامی بار سیتی با بار واقعی مدار، منبع رایج خطا در هر دو طرح اندازهگیری و حفاظت است.
درک ولتاژ نقطه زانو
ولتاژ نقطه زانویی (KPV) یک پارامتر حیاتی مختص CTهای حفاظتی است. این ولتاژ، حد بالای محدوده عملیاتی مفید CT را قبل از شروع اشباع هسته آن تعریف میکند. این مقدار برای اطمینان از دریافت سیگنال قابل اعتماد توسط رله حفاظتی در طول خطای جریان بالا ضروری است.
مهندسان KPV را از منحنی تحریک CT تعیین میکنند، که ولتاژ تحریک ثانویه را در برابر جریان تحریک ثانویه رسم میکند. "زانو" نقطهای در این منحنی است که خواص مغناطیسی هسته به طور چشمگیری تغییر میکند.
استاندارد IEEE C57.13تعریف دقیقی برای این نقطه ارائه میدهد. برای یک سیتی هسته بدون شکاف، نقطه زانویی جایی است که مماس بر منحنی، زاویه ۴۵ درجه با محور افقی تشکیل میدهد. برای یک سیتی هسته با شکاف، این زاویه ۳۰ درجه است. این نقطه خاص، شروع اشباع را نشان میدهد.
وقتی یک CT زیر ولتاژ نقطه زانویی خود کار میکند، هسته آن در حالت مغناطیسی خطی قرار دارد. این به آن اجازه میدهد تا جریان خطا را برای رله متصل به آن به طور دقیق تولید کند. با این حال، هنگامی که ولتاژ ثانویه از KPV بیشتر شود، هسته وارد حالت اشباع میشود. اشباع، که اغلب توسط جریانهای AC بزرگ و آفستهای DC در طول خطا ایجاد میشود، باعث میشود CTامپدانس مغناطیسی به طور قابل توجهی کاهش می یابدترانسفورماتور دیگر نمیتواند جریان اولیه را به طور دقیق به سمت ثانویه خود منعکس کند.
رابطه بین KPV و قابلیت اطمینان حفاظت مستقیم و حیاتی است:
- زیر نقطه زانو:هسته CT به صورت خطی عمل میکند و نمایش دقیقی از جریان خطا را برای رله حفاظتی فراهم میکند.
- بالای نقطه زانو:هسته اشباع میشود. این منجر به افزایش زیاد جریان مغناطیسی و عملکرد غیرخطی میشود، به این معنی که CT دیگر جریان خطای واقعی را به طور دقیق منعکس نمیکند.
- عملکرد رله:رلههای حفاظتی برای عملکرد صحیح به سیگنال دقیقی نیاز دارند. اگر یک CT قبل از اینکه رله بتواند تصمیمگیری کند، اشباع شود، ممکن است رله نتواند بزرگی واقعی خطا را تشخیص دهد و منجر به تأخیر در قطع یا از کار افتادن کامل رله شود.
- ایمنی سیستم:بنابراین، ولتاژ نقطه زانویی CT باید به اندازه کافی بالاتر از حداکثر ولتاژ ثانویه مورد انتظار در طول خطا باشد. این امر تضمین میکند که رله سیگنال قابل اعتمادی را برای محافظت از تجهیزات گرانقیمت دریافت میکند.
مهندسان KPV مورد نیاز را محاسبه میکنند تا مطمئن شوند که CT در بدترین شرایط خطا اشباع نشده باقی میماند. فرمول ساده شده برای این محاسبه به صورت زیر است:
KPV مورد نیاز ≥ اگر × (Rct + Rb) کجا:
If= حداکثر جریان خطای ثانویه (آمپر)آر سی تی= مقاومت سیمپیچ ثانویه CT (اهم)Rb= بار کل رله، سیمکشی و اتصالات (اهم)
در نهایت، ولتاژ نقطه زانویی به عنوان شاخص اصلی توانایی یک CT حفاظتی برای انجام عملکرد ایمنی خود تحت فشار الکتریکی شدید عمل میکند.
رمزگشایی نامهای پلاک ترانسفورماتور جریان
پلاک ترانسفورماتور جریان حاوی یک کد فشرده است که قابلیتهای عملکرد آن را تعریف میکند. این نامگذاری الفبایی-عددی، یک زبان مختصر برای مهندسان است که دقت، کاربرد و محدودیتهای عملیاتی قطعه را مشخص میکند. درک این کدها برای انتخاب دستگاه صحیح ضروری است.
تفسیر کلاسهای CT اندازهگیری (مثلاً 0.2، 0.5S، 1)
کلاسهای CT اندازهگیری با عددی تعریف میشوند که نشان دهنده حداکثر درصد خطای مجاز در جریان نامی است. عدد کوچکتر نشان دهنده درجه دقت بالاتر است.
- کلاس ۱:مناسب برای اندازهگیریهای عمومی پنل که در آنها دقت بالا حیاتی نیست.
- کلاس ۰.۵:برای کاربردهای صدور صورتحساب تجاری و صنعتی استفاده میشود.
- کلاس ۰.۲:برای اندازهگیری دقیق درآمد مورد نیاز است.
برخی از کلاسها شامل حرف «S» هستند. علامت «S» در کلاسهای اندازهگیری CT IEC، مانند 0.2S و 0.5S، نشاندهنده دقت بالا است. این طبقهبندی خاص معمولاً در کاربردهای اندازهگیری تعرفهای که اندازهگیریهای دقیق، بهویژه در انتهای پایین محدوده جریان، بسیار مهم هستند، به کار میرود.
تفسیر کلاسهای حفاظت CT (مثلاً 5P10، 10P20)
کلاسهای CT حفاظتی از یک کد سه قسمتی استفاده میکنند که رفتار آنها را در حین بروز خطا توصیف میکند. یک مثال رایج این است5P10.
تجزیه و تحلیل کد 5P10:
- 5: این عدد اول حداکثر خطای ترکیبی بر حسب درصد (5%) در حد دقت است.
- Pحرف «P» در طبقهبندی مانند ۵P10 نشاندهنده «کلاس حفاظتی» است. این نشان میدهد که CT در درجه اول برای کاربردهای رلهگذاری حفاظتی طراحی شده است تا اندازهگیری دقیق.
- 10: این عدد آخر، ضریب محدودیت دقت (ALF) است. این بدان معناست که CT دقت مشخص شده خود را تا جریان خطایی که ۱۰ برابر مقدار نامی آن است، حفظ خواهد کرد.
به طور مشابه، یک10P20کلاس CT دارای حد خطای ترکیبی 10٪ و ضریب حد دقت است.20در نامگذاریای مانند 10P20، عدد '20' نشاندهنده ضریب محدودیت دقت است. این ضریب نشان میدهد که خطای ترانسفورماتور وقتی جریان 20 برابر مقدار نامی آن باشد، در محدوده قابل قبول باقی میماند. این قابلیت برای اطمینان از عملکرد صحیح رلههای حفاظتی در شرایط اتصال کوتاه شدید بسیار مهم است.
راهنمای کاربرد: تطبیق CT با وظیفه
انتخاب ترانسفورماتور جریان مناسب، یک موضوع سلیقهای نیست، بلکه الزامی است که توسط کاربرد تعیین میشود. یک CT اندازهگیری، دقت مورد نیاز برای تراکنشهای مالی را فراهم میکند، در حالی که یک CT حفاظتی، قابلیت اطمینان مورد نیاز برای ایمنی داراییها را فراهم میکند. درک محل استفاده از هر نوع، برای طراحی و عملکرد صحیح سیستم الکتریکی ضروری است.
چه زمانی از سی تی اسکن اندازه گیری استفاده کنیم
مهندسان باید در هر کاربردی که ردیابی دقیق مصرف برق هدف اصلی است، از سیتیاسکن اندازهگیری استفاده کنند. این دستگاهها پایه و اساس صورتحساب دقیق و مدیریت انرژی هستند. طراحی آنها دقت بالا را در شرایط بار عادی در اولویت قرار میدهد.
کاربردهای کلیدی برای CT های اندازهگیری عبارتند از:
- اندازهگیری درآمد و تعرفهشرکتهای برق از CT های با دقت بالا (مثلاً کلاس 0.2S، 0.5S) برای صدور صورتحساب برای مشتریان مسکونی، تجاری و صنعتی استفاده میکنند. این دقت، تراکنشهای مالی منصفانه و صحیح را تضمین میکند.
- سیستمهای مدیریت انرژی (EMS): تأسیسات از این CTها برای نظارت بر مصرف انرژی در بخشها یا تجهیزات مختلف استفاده میکنند. این دادهها به شناسایی ناکارآمدیها و بهینهسازی مصرف انرژی کمک میکند.
- تحلیل کیفیت توانآنالیزورهای کیفیت توان برای تشخیص مسائلی مانند هارمونیکها و افت ولتاژ به ورودیهای دقیقی نیاز دارند. برای این اندازهگیریها، به ویژه در سیستمهای ولتاژ متوسط، پاسخ فرکانسی ترانسفورماتور ابزار دقیق بسیار مهم است. آنالیزورهای مدرن ممکن است به دادههای قابل اعتمادی نیاز داشته باشند.تا 9 کیلوهرتزو نیازمند ترانسفورماتورهای بهینهشده از نظر فرکانس برای دریافت طیف هارمونیکی کامل است.
نکته در مورد انتخاب:هنگام انتخاب یک CT برای یک پاورمتر یا آنالایزر، چندین عامل بسیار مهم هستند.
- سازگاری خروجیخروجی CT (مثلاً ۳۳۳ میلیولت، ۵ آمپر) باید با الزامات ورودی کنتور مطابقت داشته باشد.
- اندازه بارمحدوده آمپراژ CT باید با بار مورد انتظار هماهنگ باشد تا دقت حفظ شود.
- تناسب اندام: CT باید از نظر فیزیکی دور هادی قرار گیرد. کویلهای انعطافپذیر روگوسکی یک راه حل عملی برای شینههای بزرگ یا فضاهای تنگ هستند.
- دقتبرای صدور صورتحساب، دقت ۰.۵٪ یا بهتر استاندارد است. برای نظارت عمومی، ۱٪ ممکن است کافی باشد.
چه زمانی از سی تی اسکن محافظتی استفاده کنیم؟
مهندسان باید در هر جایی که هدف اصلی محافظت از پرسنل و تجهیزات در برابر اضافه جریانها و خطاها باشد، از CT حفاظتی استفاده کنند. این CTها به گونهای طراحی شدهاند که در هنگام وقایع الکتریکی شدید، عملیاتی باقی بمانند و سیگنال قابل اعتمادی را به رله حفاظتی ارائه دهند.
کاربردهای رایج برای CT های حفاظتی عبارتند از:
- حفاظت در برابر اضافه جریان و خطای زمیناین CTها سیگنالهایی را به رلهها (مانند دستگاه ANSI 50/51) که خطاهای فاز یا زمین را تشخیص میدهند، ارسال میکنند. سپس رله یک مدارشکن را قطع میکند تا خطا را ایزوله کند. در تابلوهای برق ولتاژ متوسط، با استفاده از یک مدارشکن اختصاصیسیتیاسکن توالی صفربرای حفاظت در برابر خطای زمین اغلب بیش از یک اتصال باقیمانده توصیه میشودسی تی های سه فازاتصال پسماند میتواند به دلیل اشباع نابرابر در هنگام راهاندازی موتور یا خطاهای فاز، منجر به تریپهای کاذب شود.
- حفاظت دیفرانسیلاین طرح با مقایسه جریانهای ورودی و خروجی به منطقه حفاظتشده، از داراییهای اصلی مانند ترانسفورماتورها و ژنراتورها محافظت میکند. این طرح به مجموعههای منطبق از CTهای حفاظتی نیاز دارد.رلههای دیجیتال مدرنمیتواند اتصالات مختلف CT (Wye یا Delta) و تغییرات فاز را از طریق تنظیمات نرمافزاری جبران کند و انعطافپذیری قابل توجهی را در این طرحهای پیچیده ارائه دهد.
- حفاظت از راه دوراین طرح که در خطوط انتقال استفاده میشود، برای اندازهگیری امپدانس در برابر خطا به CTهای حفاظتی متکی است. اشباع CT میتواند این اندازهگیری را تحریف کند و باعث شود رله در تشخیص محل خطا دچار اشتباه شود. بنابراین، CT باید طوری طراحی شود که در طول اندازهگیری از اشباع جلوگیری کند.
طبق استاندارد ANSI C57.13، یک CT محافظ استاندارد باید تا ... مقاومت کند.۲۰ بارجریان نامی آن در طول خطا. این تضمین میکند که میتواند در مواقع ضروری، سیگنال قابل استفادهای را به رله ارسال کند.
هزینه بالای انتخاب نادرست
استفاده از نوع اشتباه سیتی یک خطای بحرانی با عواقب شدید است. تفاوتهای عملکردی بین سیتیهای اندازهگیری و حفاظتی قابل تعویض نیستند و عدم تطابق میتواند منجر به پیامدهای خطرناک و پرهزینه شود.
- استفاده از سی تی اسکن اندازه گیری برای حفاظت: این خطرناکترین اشتباه است. یک CT اندازهگیری طوری طراحی شده است که در اضافه جریانهای کم برای محافظت از کنتور اشباع شود. در طول یک خطای بزرگ، تقریباً فوراً اشباع میشود. CT اشباع شده قادر به تولید جریان خطای بالا نخواهد بود و رله حفاظتی بزرگی واقعی رویداد را نخواهد دید. این میتواند منجر به تریپ با تأخیر یا عدم عملکرد کامل شود که منجر به آسیب فاجعهبار تجهیزات، آتشسوزی و خطر برای پرسنل میشود. به عنوان مثال، اشباع CT میتواند باعث شود رله حفاظت دیفرانسیل ترانسفورماتوربد عمل کردنمنجر به یک تریپ ناخواسته در طول یک خطای خارجی میشود.
- استفاده از CT حفاظتی برای اندازهگیری: این انتخاب منجر به عدم دقت مالی میشود. یک CT حفاظتی برای دقت در جریانهای عملیاتی عادی طراحی نشده است. کلاس دقت آن (مثلاً 5P10) عملکرد را در مضربهای بالایی از مقدار نامیاش تضمین میکند، نه در پایینترین حد مقیاس که اکثر سیستمها در آن کار میکنند. استفاده از آن برای صدور صورتحساب مانند اندازهگیری یک دانه شن با یک معیار است. صورتحسابهای انرژی حاصل نادرست خواهند بود و منجر به از دست دادن درآمد برای شرکت برق یا دریافت هزینه اضافی برای مصرفکننده میشوند.
سناریوی شکست بحرانی:در طرحهای حفاظت دیستانس، اشباع CT باعث میشود که رله a را اندازهگیری کند.امپدانس بالاتراز مقدار واقعی بیشتر است. این امر عملاً برد حفاظتی رله را کوتاه میکند. خطایی که باید فوراً برطرف شود، ممکن است به عنوان یک خطای دورتر دیده شود و باعث تأخیر در قطع شود. این تأخیر، فشار بر سیستم الکتریکی را طولانیتر میکند و احتمال آسیب گسترده را افزایش میدهد.
در نهایت، هزینه انتخاب نادرست CT بسیار فراتر از قیمت خود قطعه است. این هزینه در تخریب تجهیزات، خرابی عملیاتی، سوابق مالی نادرست و به خطر افتادن ایمنی نمود پیدا میکند.
آیا یک CT میتواند هم اندازهگیری و هم حفاظت را انجام دهد؟
در حالی که CT های اندازه گیری و حفاظتی طرح های متمایزی دارند، مهندسان گاهی اوقات به یک دستگاه واحد برای انجام هر دو عملکرد نیاز دارند. این نیاز منجر به توسعه ترانسفورماتورهای دو منظوره تخصصی شد، اما آنها با معایب خاصی همراه هستند.
سی تی دو منظوره (کلاس X)
یک دسته خاص، معروف بهترانسفورماتور جریان کلاس X یا PS، میتوانند هم نقش اندازهگیری و هم نقش حفاظتی داشته باشند. این دستگاهها با کلاسهای دقت استاندارد مانند 5P10 تعریف نمیشوند. در عوض، عملکرد آنها توسط مجموعهای از پارامترهای کلیدی مشخص میشود که یک مهندس برای تأیید مناسب بودن آنها برای یک طرح حفاظتی خاص استفاده میکند.
طبق استانداردهای IECعملکرد یک CT کلاس X به صورت زیر تعریف میشود:
- جریان اولیه نامی
- نسبت چرخش
- ولتاژ نقطه زانو (KPV)
- جریان مغناطیسی در ولتاژ مشخص شده
- مقاومت سیم پیچ ثانویه در دمای ۷۵ درجه سانتیگراد
این ویژگیها به دستگاه اجازه میدهد تا دقت بالایی را برای اندازهگیری در شرایط عادی ارائه دهد و در عین حال ولتاژ نقطه زانویی قابل پیشبینی را برای عملکرد مطمئن رله در هنگام خطا فراهم کند. آنها اغلب در طرحهای حفاظت دیفرانسیل با امپدانس بالا که عملکرد باید دقیقاً مشخص باشد، استفاده میشوند.
محدودیتهای عملی و بدهبستانها
علیرغم وجود CT های کلاس X، اغلب از استفاده از یک دستگاه واحد برای اندازهگیری و حفاظت اجتناب میشود. این دو عملکرد اساساً الزامات متضادی دارند.
یک سیتی اندازهگیری طوری طراحی شده است که برای محافظت از کنتورهای حساس، زود اشباع شود.سی تی حفاظتی طراحی شده استبرای مقاومت در برابر اشباع تا اطمینان حاصل شود که رله میتواند خطا را تشخیص دهد. یک CT دو منظوره باید بین این دو هدف متضاد سازش ایجاد کند.
این سازش به این معنی است که یک CT دو منظوره ممکن است هیچ یک از وظایف را به خوبی یک واحد اختصاصی انجام ندهد. طراحی پیچیدهتر و گرانتر میشود. برای اکثر کاربردها، نصب دو CT جداگانه و تخصصی - یکی برای اندازهگیری و دیگری برای حفاظت - راهحل مطمئنتر و مقرونبهصرفهتری است. این رویکرد تضمین میکند که هر دوسیستم صورتحسابو سیستم ایمنی بدون هیچ گونه مشکلی کار کند.
انتخاب بینسی تی های اندازه گیری و حفاظتییک تصمیم قطعی و روشن بر اساس اولویت عملیاتی است. یکی دقت در صورتحساب را فراهم میکند، در حالی که دیگری قابلیت اطمینان را در طول یک خطا تضمین میکند. انتخاب نوع صحیح برای ایمنی سیستم، دقت مالی و طول عمر تجهیزات غیرقابل مذاکره است. مهندسان همیشه باید مشخصات CT را با نیازهای دستگاه متصل مطابقت دهند.
الفچک لیست تایید نهاییشامل موارد زیر است:
- تعیین جریان اولیه: نسبت CT را با حداکثر بار مطابقت دهید.
- محاسبه بار: مجموع بار تمام اجزای متصل.
- کلاس دقت را تأیید کنید: کلاس صحیح را برای اندازهگیری یا حفاظت انتخاب کنید.
سوالات متداول
اگر مدار ثانویه CT باز بماند چه اتفاقی میافتد؟
یک مدار ثانویه باز، ولتاژ بالای خطرناکی ایجاد میکند. جریان اولیه به جریان مغناطیسی تبدیل میشود و هسته را اشباع میکند. این وضعیت میتواند CT را از بین ببرد و خطر برق گرفتگی شدید را ایجاد کند.
ایمنی حرف اول را میزند:قبل از جدا کردن هر وسیله ای از مدار، همیشه ترمینال های ثانویه را اتصال کوتاه کنید.
مهندسان چگونه نسبت صحیح CT را انتخاب میکنند؟
مهندسان نسبتی را انتخاب میکنند که در آن حداکثر جریان عادی سیستم نزدیک به جریان نامی اولیه CT باشد. این انتخاب تضمین میکند که CT در دقیقترین محدوده خود عمل میکند. به عنوان مثال، یک بار ۹۰ آمپری با یک CT با جریان ۱۰۰:۵ آمپر به خوبی کار میکند.
چرا سی تی اسکن اندازه گیری برای حفاظت ناامن است؟
یک CT اندازهگیری در طول یک خطا به سرعت اشباع میشود. نمیتواند جریان خطای واقعی را به رله حفاظتی گزارش دهد. سپس رله نمیتواند بریکر را قطع کند و منجر به تخریب تجهیزات و خطرات ایمنی شدید میشود.
آیا یک CT میتواند هم اندازهگیری و هم حفاظت را انجام دهد؟
سیتیهای کلاس X ویژه میتوانند هر دو نقش را ایفا کنند، اما طراحی آنها یک مصالحه است. برای ایمنی و دقت بهینه، مهندسان معمولاً دو سیتی جداگانه و اختصاصی نصب میکنند - یکی برای اندازهگیری و دیگری برای حفاظت.
زمان ارسال: ۱۳ نوامبر ۲۰۲۵
