Praktinis srovės transformatorių palyginimas matavimui ir apsaugai

Apsaugos CT tikslumasApsauginės srovės transformatoriaus tikslumas nėra susijęs su tiksliu apskaičiavimu, o su nuspėjamu veikimu gedimo metu. Jo tikslumas apibrėžiamas „sudėtine paklaida“, esant tam tikram vardinės srovės kartotiniui. Įprasta apsaugos klasė yra5P10.Šis žymėjimas skirstomas taip:

• 5Sudėtinė paklaida neviršys 5 % esant tikslumo ribai.
• PŠi raidė žymi jį kaip CT apsaugos klasės.
• 10Tai yra tikslumo ribos koeficientas (ALF). Tai reiškia, kad CT išlaikys nurodytą tikslumą iki 10 kartų didesnio už vardinę pirminę srovę.

Trumpai tariant, 5P10 CT garantuoja, kad kai pirminė srovė yra 10 kartų didesnė už įprastą vardinę vertę, relei siunčiamas signalas vis dar yra 5 % idealios vertės ribose, užtikrinant, kad relė priimtų teisingą išjungimo sprendimą.

Apkrova ir VA įvertinimas

Naštayra bendra prie CT antrinių gnybtų prijungta elektros apkrova, matuojama voltamperais (VA) arba omais (Ω). Kiekvienas prie CT prijungtas įrenginys ir laidas prisideda prie šios apkrovos. CT vardinės apkrovos viršijimas sumažins jo tikslumą.

Bendra našta yravisų komponentų impedansų sumaantrinėje grandinėje:

• CT paties antrinės apvijos varža.
• KT su įrenginiu jungiančių laidų varža.
• Prijungto įrenginio (skaitiklio arba relės) vidinė varža.

Bendros naštos apskaičiavimas:Inžinierius gali apskaičiuoti bendrą apkrovą pagal formulę:Bendra apkrova (Ω) = CT apvija R (Ω) + laidas R (Ω) + įrenginys Z (Ω)Pavyzdžiui, jei srovės tranzistoriaus antrinės apvijos varža yra 0,08 Ω, jungiamųjų laidų varža yra 0,3 Ω, o relės varža yra 0,02 Ω, bendra grandinės apkrova yra 0,4 Ω. Kad srovės tranzistorius veiktų tinkamai, ši vertė turi būti mažesnė už srovės tranzistoriaus vardinę apkrovą.

Matavimo CT paprastai turi mažą VA vardinę įtampą (pvz., 2,5 VA, 5 VA), nes jie trumpais atstumais jungiami prie didelės varžos, mažai energijos vartojančių matavimo prietaisų. Apsauginiams CT reikalingi daug didesni VA vardiniai smūgiai (pvz., 15 VA, 30 VA), nes jie turi tiekti pakankamai energijos, kad veiktų mažesnės varžos, daugiau energijos vartojančios apsauginės relės rites, dažnai per daug ilgesnius kabelius. Neteisingas CT apkrovos vardinės įtampos suderinimas su faktine grandinės apkrova yra dažnas klaidų šaltinis tiek matavimo, tiek apsaugos schemose.

Kelio taško įtampos supratimas

Kūno įtampos kritimas (KPV) yra labai svarbus parametras, skirtas tik apsauginiams srovės transformatoriams. Jis apibrėžia viršutinę srovės transformatoriaus naudingo veikimo diapazono ribą, kol jo šerdis nepradeda persotinti. Ši vertė yra būtina siekiant užtikrinti, kad apsauginė relė gautų patikimą signalą didelės srovės gedimo atveju.

Inžinieriai nustato KPV pagal CT sužadinimo kreivę, kurioje pavaizduota antrinės apvijos sužadinimo įtampa pagal antrinės apvijos sužadinimo srovę. „Kelio“ taškas yra šios kreivės taškas, kuriame šerdies magnetinės savybės smarkiai pasikeičia.

TheIEEE C57.13 standartaspateikia tikslų šio taško apibrėžimą. Netarpinio šerdies KT lūžio taškas yra tas, kur kreivės liestinė sudaro 45 laipsnių kampą su horizontalia ašimi. Tarpinio šerdies KT atveju šis kampas yra 30 laipsnių. Šis konkretus taškas žymi prisotinimo pradžią.

Kai srovės transformatorius veikia žemesne nei lūžio taško įtampa, jo šerdis yra tiesinėje magnetinėje būsenoje. Tai leidžia tiksliai atkurti prijungtos relės gedimo srovę. Tačiau kai antrinė įtampa viršija KPV, šerdis pereina į soties būseną. Soties būsena, kurią dažnai sukelia didelės kintamosios srovės ir nuolatinės srovės poslinkiai gedimo metu, sukelia srovės transformatoriaus...žymiai sumažėja magnetizavimo varžaTransformatorius nebegali tiksliai atspindėti pirminės srovės į antrinę pusę.

KPV ir apsaugos patikimumo ryšys yra tiesioginis ir esminis:

• Žemiau kelio taško:CT šerdis veikia tiesiškai. Ji tiksliai atvaizduoja apsauginei relei tenkančią gedimo srovę.
• Virš kelio taško:Šerdis įsotinama. Dėl to labai padidėja magnetavimo srovė ir atsiranda nelinijinis veikimas, o tai reiškia, kad srovės transformatorius nebeatspindi tikrosios gedimo srovės.
• Relės veikimas:Apsauginėms relėms reikia tikslaus signalo, kad jos tinkamai veiktų. Jei srovės transformatorius įsisotina prieš relei priimant sprendimą, relė gali neaptikti tikrojo gedimo dydžio, todėl išsijungimas gali būti atidėtas arba relė gali visiškai nustoti veikti.
• Sistemos saugumas:Todėl srovės transformatoriaus lūžio taško įtampa turi būti pakankamai didesnė už maksimalią antrinę įtampą, numatomą gedimo metu. Tai užtikrina, kad relė gautų patikimą signalą, apsaugantį brangią įrangą.

Inžinieriai apskaičiuoja reikiamą KPV, kad užtikrintų, jog srovės transformatorius išliktų neprisotintas blogiausio atvejo gedimo sąlygomis. Supaprastinta šio skaičiavimo formulė yra:

Reikalingas KPV ≥ Jei × (Rct + Rb)

Kur:

• If= Didžiausia antrinio gedimo srovė (amperais)
• Rct= CT antrinės apvijos varža (omai)
• Rb= Bendra relės, laidų ir jungčių apkrova (omai)

Galiausiai, kelio taško įtampa yra pagrindinis apsauginio CT gebėjimo atlikti savo saugos funkciją esant dideliam elektros krūviui rodiklis.

Srovės transformatoriaus vardinių plokštelių žymėjimų dekodavimas

Srovės transformatoriaus vardinėje plokštelėje yra glaustas kodas, apibrėžiantis jo veikimo galimybes. Šis raidinis ir skaitmeninis žymėjimas yra sutrumpinta inžinierių kalba, nurodanti komponento tikslumą, taikymą ir veikimo ribas. Šių kodų supratimas yra būtinas norint pasirinkti tinkamą įrenginį.

Matavimo KT klasių interpretavimas (pvz., 0,2, 0,5S, 1)

Matavimo CT klasės apibrėžiamos skaičiumi, kuris rodo didžiausią leistiną procentinę paklaidą esant vardinei srovei. Mažesnis skaičius rodo didesnį tikslumo laipsnį.

• 1 klasė:Tinka bendram skydinių matavimui, kai didelis tikslumas nėra būtinas.
• 0.5 klasė:Naudojamas komercinėms ir pramoninėms sąskaitų faktūrų išrašymo programoms.
• 0.2 klasė:Reikalingas didelio tikslumo pajamų matavimui.

Kai kuriose klasėse yra raidė „S“. „S“ žymėjimas IEC matavimo CT klasėse, pvz., 0,2S ir 0,5S, reiškia didelį tikslumą. Ši konkreti klasifikacija paprastai naudojama tarifinių matavimų taikymuose, kur tikslūs matavimai yra labai svarbūs, ypač esant apatinei srovės diapazono ribai.

Apsaugos CT klasių vertimas (pvz., 5P10, 10P20)

Apsaugos CT klasėse naudojamas trijų dalių kodas, apibūdinantis jų elgseną gedimo metu. Dažnas pavyzdys yra5P10.

5P10 kodo iššifravimas:

• 5Šis pirmasis skaičius yra didžiausia sudėtinė paklaida procentais (5 %) ties tikslumo riba.
• PRaidė „P“ tokioje klasifikacijoje kaip 5P10 reiškia „apsaugos klasę“. Tai rodo, kad CT pirmiausia skirtas apsauginėms relėms, o ne tiksliam matavimui.
• 10Šis paskutinis skaičius yra tikslumo ribos koeficientas (ALF). Tai reiškia, kad srovės transformatorius išlaikys nurodytą tikslumą iki gedimo srovės, kuri yra 10 kartų didesnė už jo nominaliąją vertę.

Panašiai, a10P20CT klasės sudėtinė paklaidos riba yra 10 %, o tikslumo ribos koeficientas –20Pavadinime, tokiame kaip 10P20, skaičius „20“ žymi tikslumo ribos koeficientą. Šis koeficientas rodo, kad transformatoriaus paklaida išliks priimtinose ribose, kai srovė bus 20 kartų didesnė už vardinę vertę. Ši savybė yra labai svarbi siekiant užtikrinti, kad apsauginės relės veiktų tinkamai esant stipriam trumpojo jungimo režimui.

Taikymo vadovas: KT pritaikymas užduočiai

Tinkamo srovės transformatoriaus pasirinkimas nėra pasirinkimo klausimas, o reikalavimas, kurį lemia pritaikymas. Matavimo srovės transformatorius užtikrina tikslumą, reikalingą finansinėms operacijoms, o apsauginis srovės transformatorius – patikimumą, reikalingą turto saugumui. Supratimas, kur naudoti kiekvieną tipą, yra labai svarbus norint tinkamai projektuoti ir eksploatuoti elektros sistemą.

Kada naudoti matavimo KT

Inžinieriai turėtų naudoti matavimo CT bet kurioje srityje, kur pagrindinis tikslas yra tiksliai sekti elektros energijos suvartojimą. Šie prietaisai yra tikslaus sąskaitų išrašymo ir energijos valdymo pagrindas. Jų konstrukcijoje pirmenybė teikiama dideliam tikslumui esant normalioms apkrovos sąlygoms.

Pagrindinės matavimo CT taikymo sritys:

• Pajamų ir tarifų matavimasKomunalinės įmonės naudoja didelio tikslumo CT (pvz., 0,2S, 0,5S klasės) gyvenamųjų namų, komercinių ir pramoninių klientų sąskaitoms išrašyti. Tikslumas užtikrina sąžiningas ir teisingas finansines operacijas.
• Energijos valdymo sistemos (EVS)Įstaigos naudoja šiuos KT energijos suvartojimui stebėti skirtinguose skyriuose ar įrangoje. Šie duomenys padeda nustatyti neefektyvumą ir optimizuoti energijos naudojimą.
• Elektros energijos kokybės analizėElektros energijos kokybės analizatoriams reikalingi tikslūs įvesties duomenys, kad būtų galima diagnozuoti tokias problemas kaip harmonikos ir įtampos kritimai. Atliekant šiuos matavimus, ypač vidutinės įtampos sistemose, matavimo transformatoriaus dažnio charakteristika yra labai svarbi. Šiuolaikiniams analizatoriams gali reikėti patikimų duomenų.iki 9 kHz, reikalaujantys dažnio optimizuotų transformatorių, kad būtų galima užfiksuoti visą harmoninį spektrą.

Pastaba dėl pasirinkimo:Renkantis CT galios matuokliui ar analizatoriui, svarbūs keli veiksniai.

• Išvesties suderinamumas: CT išvestis (pvz., 333 mV, 5 A) turi atitikti skaitiklio įėjimo reikalavimus.
• Įkrovos dydis: Norint išlaikyti tikslumą, CT srovės stiprumo diapazonas turėtų sutapti su numatoma apkrova.
• Fizinis pasirengimas: CT turi fiziškai apgaubti laidininką. Lanksčios Rogovskio ritės yra praktiškas sprendimas didelėms šynoms arba ankštoms erdvėms.
• TikslumasSąskaitų faktūrų išrašymui standartinis tikslumas yra 0,5 % arba didesnis. Bendram stebėjimui gali pakakti 1 % tikslumo.

Kada naudoti apsaugos CT

Inžinieriai privalo naudoti apsauginį srovės transformatorių (CT) visur, kur pagrindinis tikslas yra apsaugoti personalą ir įrangą nuo viršsrovių ir gedimų. Šie CT yra sukurti taip, kad veiktų ekstremalių elektros įvykių metu, teikdami patikimą signalą apsauginei relei.

Įprastos apsaugos CT taikymo sritys:

• Apsauga nuo viršsrovės ir įžeminimo gedimųŠie srovės transformatoriai (CT) perduoda signalus relėms (pvz., ANSI Device 50/51), kurios aptinka fazės arba įžeminimo gedimus. Tada relė išjungia grandinės pertraukiklį, kad izoliuotų gedimą. Vidutinės įtampos skirstomuosiuose įrenginiuose, naudojant specialųnulinės sekos KTapsaugai nuo įžeminimo gedimų dažnai rekomenduojama naudoti per likutinį jungimątrifaziai CTDėl nevienodo prisotinimo variklio paleidimo metu arba fazių gedimų liekamasis ryšys gali sukelti klaidingus išsijungimus.
• Diferencialinė apsaugaŠi schema apsaugo svarbų turtą, pvz., transformatorius ir generatorius, lygindama įeinančias į saugomą zoną ir išeinančias iš jos sroves. Jai reikalingi suderinti apsauginių srovės transformatorių rinkiniai.Šiuolaikinės skaitmeninės relėsgali kompensuoti skirtingus CT sujungimus (Wye arba Delta) ir fazių poslinkius per programinės įrangos nustatymus, todėl šiose sudėtingose ​​schemose yra didelis lankstumas.
• Atstumo apsaugaŠi schema, naudojama perdavimo linijose, remiasi apsauginiais CT, kad matuotų gedimo varžą. CT prisotinimas gali iškreipti šį matavimą, todėl relė neteisingai įvertins gedimo vietą. Todėl CT turi būti suprojektuotas taip, kad matavimo metu būtų išvengta persotinimo.

Pagal ANSI C57.13 standartą, apsauginis srovės transformatorius turi atlaikyti iki20 kartųvardinę srovę gedimo metu. Tai užtikrina, kad jis gali perduoti tinkamą signalą relei, kai to labiausiai reikia.

Didelė neteisingo pasirinkimo kaina

Neteisingo tipo CT naudojimas yra kritinė klaida, turinti rimtų pasekmių. Matavimo ir apsaugos CT funkciniai skirtumai nėra keičiami, o neatitikimas gali sukelti pavojingų ir brangių pasekmių.

• Matavimo KT naudojimas apsaugaiTai pavojingiausia klaida. Matavimo srovės transformatorius (CT) yra suprojektuotas taip, kad esant mažoms viršsrovėms įsisotintų, siekiant apsaugoti skaitiklį. Didelio gedimo atveju jis įsisotina beveik akimirksniu. Įsisotinęs CT nesugebės atkurti didelės gedimo srovės, o apsauginė relė nematys tikrojo įvykio masto. Dėl to gali būti uždelstas išsijungimas arba visiškai sugesti sistema, o tai gali sukelti katastrofišką įrangos sugadinimą, gaisrą ir pavojų personalui. Pavyzdžiui, CT įsisotinimas gali sukelti transformatoriaus diferencinės apsaugos relės gedimą.netinkamai veikti, dėl kurio išorinio gedimo metu įvyksta nepageidaujamas išsijungimas.
• Apsauginio CT naudojimas matavimuiToks pasirinkimas lemia finansinį netikslumą. Apsauginis srovės transformatorius (CT) nėra skirtas tikslumui esant įprastoms darbinėms srovėms. Jo tikslumo klasė (pvz., 5P10) garantuoja veikimą esant dideliems jo vardinės srovės kartotiniams, o ne esant žemai skalės daliai, kur veikia dauguma sistemų. Naudoti jį sąskaitoms išrašyti būtų tas pats, kas matuoti smėlio grūdelį specialiu matu. Gautos sąskaitos už energiją būtų netikslios, dėl to komunalinių paslaugų įmonė prarastų pajamas arba vartotojas per daug apmokestintų.

Kritinio gedimo scenarijus:Atstumo apsaugos schemose CT prisotinimas sukelia relės matavimądidesnė varžanei tikroji vertė. Tai iš esmės sutrumpina relės apsauginę aprėptį. Gedimas, kurį reikia pašalinti nedelsiant, gali būti laikomas tolimesniu gedimu, dėl kurio išsijungimas uždelstas. Šis uždelsimas pailgina elektros sistemos apkrovą ir padidina didelės žalos tikimybę.

Galiausiai neteisingo CT parinkimo kaina gerokai viršija paties komponento kainą. Tai pasireiškia įrangos sugadinimu, eksploatavimo prastovomis, netiksliais finansiniais įrašais ir pavojumi saugumui.

Ar vienas KT gali būti naudojamas ir matavimui, ir apsaugai?

Nors matavimo ir apsaugos CT konstrukcijos skiriasi, inžinieriams kartais reikia vieno įrenginio, kuris atliktų abi funkcijas. Šis poreikis paskatino specializuotų dvigubos paskirties transformatorių kūrimą, tačiau jie turi specifinių kompromisų.

Dvigubos paskirties (X klasės) KT

Speciali kategorija, žinoma kaipX klasės arba PS klasės srovės transformatorius, gali atlikti tiek matavimo, tiek apsaugos funkcijas. Šie įtaisai nėra apibrėžti pagal standartines tikslumo klases, pvz., 5P10. Vietoj to, jų veikimą nurodo pagrindinių parametrų rinkinys, kurį inžinierius naudoja norėdamas patikrinti jų tinkamumą konkrečiai apsaugos schemai.

Pagal IEC standartus, X klasės CT veikimas apibrėžiamas taip:

• Nominali pirminė srovė
• Apsisukimų santykis
• Kelio taško įtampa (KPV)
• Magnetizavimo srovė esant nurodytai įtampai
• Antrinės apvijos varža esant 75 °C temperatūrai

Šios savybės leidžia įrenginiui užtikrinti didelį matavimo tikslumą normaliomis sąlygomis ir tuo pačiu metu užtikrinti nuspėjamą lūžio taško įtampą, kad relė veiktų patikimai gedimų metu. Jie dažnai naudojami didelės varžos diferencialinės apsaugos schemose, kuriose reikia tiksliai žinoti veikimą.

Praktiniai apribojimai ir kompromisai

Nepaisant X klasės CT egzistavimo, dažnai vengiama naudoti vieną prietaisą matavimui ir apsaugai. Šioms dviem funkcijoms keliami iš esmės prieštaringi reikalavimai.

Matavimo CT yra skirtas ankstyvam įsisotinimui, siekiant apsaugoti jautrius skaitiklius.Apsauginis CT yra sukurtaskad būtų galima atsispirti persotinimui ir užtikrinti, kad relė galėtų aptikti gedimą. Dvejopos paskirties CT turi siekti kompromiso tarp šių dviejų priešingų tikslų.

Šis kompromisas reiškia, kad dvigubos paskirties CT gali neatlikti nė vienos užduoties taip gerai, kaip specialus įrenginys. Konstrukcija tampa sudėtingesnė ir brangesnė. Daugeliu atvejų patikimesnis ir ekonomiškesnis sprendimas yra įrengti du atskirus, specializuotus CT – vieną matavimui, o kitą apsaugai. Toks metodas užtikrina, kad abu...atsiskaitymo sistemair saugos sistema veikia be kompromisų.

---

Pasirinkimas tarpMatavimo ir apsaugos CTyra aiškus sprendimas, pagrįstas eksploatavimo prioritetu. Vienas užtikrina tikslų atsiskaitymą, o kitas – patikimumą gedimo metu. Tinkamo tipo pasirinkimas yra neginčijamas dėl sistemos saugumo, finansinio tikslumo ir įrangos ilgaamžiškumo. Inžinieriai visada turi palyginti CT specifikacijas su prijungto įrenginio poreikiais.

AGalutinis patikrinimo kontrolinis sąrašasapima:

1. Nustatykite pirminę srovę: Suderinkite srovės transformatoriaus santykį su maksimalia apkrova.
2. Apskaičiuokite naštą: Sumuokite visų prijungtų komponentų apkrovą.
3. Patikrinkite tikslumo klasęPasirinkite tinkamą matavimo arba apsaugos klasę.

DUK

Kas nutinka, jei CT antrinė grandinė paliekama atvira?

Nutraukus antrinę grandinę, susidaro pavojingai aukšta įtampa. Pirminė srovė tampa magnetizuojančia srove, prisotindama šerdį. Dėl to gali sugesti srovės transformatorius ir kilti rimtas elektros smūgio pavojus.

Saugumas pirmiausia:Prieš atjungdami bet kokį prietaisą nuo grandinės, visada sujunkite antrinius gnybtus trumpai.

Kaip inžinieriai pasirenka tinkamą CT santykį?

Inžinieriai parenka tokį santykį, kai sistemos normali maksimali srovė yra artima srovės transformatoriaus pirminės srovės vardinei vertei. Šis pasirinkimas užtikrina, kad srovės transformatorius veikia tiksliausiame diapazone. Pavyzdžiui, 90 A apkrova gerai veikia su 100:5 A srovės transformatoriumi.

Kodėl matavimo KT yra nesaugu apsaugai?

Gedimo metu matavimo CT greitai įsisotina. Jis negali perduoti tikrosios gedimo srovės apsauginei relei. Tuomet relė neišjungia jungiklio, todėl įranga sugenda ir kyla didelis pavojus saugai.

Ar vienas CT gali būti naudojamas ir matavimui, ir apsaugai?

Specialūs X klasės CT gali atlikti abu vaidmenis, tačiau jų konstrukcija yra kompromisas. Siekdami optimalaus saugumo ir tikslumo, inžinieriai paprastai montuoja du atskirus, specialius CT – vieną matavimui, o kitą apsaugai.