Trifazio srovės transformatoriaus apibrėžimas ir jo įprasti scenarijai

ATrifazis srovės transformatoriusveikia remdamasis pagrindiniais elektromagnetizmo principais. Jo konstrukcija paprasta, tačiau labai efektyvi, leidžia saugiai stebėti galingas elektros sistemas. Supratimas apie jo vidinį veikimą atskleidžia, kodėl jis yra elektros tinklo valdymo kertinis akmuo.

Pagrindiniai veiklos principai

Srovės transformatoriaus veikimą lemia elektromagnetinė indukcija, principas, aprašytasFaradėjaus dėsnisŠis procesas leidžia matuoti srovę be jokio tiesioginio elektros ryšio tarp aukštos įtampos pirminės grandinės ir matavimo prietaisų.Visa seka atsiskleidžia keliais pagrindiniais žingsniais:

1. Per pagrindinį laidininką (pirminę ritę) teka didelė pirminė srovė.
2. Ši srovė transformatoriaus geležinėje šerdyje sukuria atitinkamą magnetinį lauką.
3. Themagnetinė šerdisnukreipia šį kintantį magnetinį lauką į antrinę ritę.
4. Magnetinis laukas antrinėje apvijoje indukuoja daug mažesnę, proporcingą srovę.
5. Ši antrinė srovė saugiai tiekiama į skaitiklius, reles arba valdymo sistemas matavimui ir analizei.

Trifaziams įrenginiams prietaisas turi tris ričių ir šerdžių rinkinius. Ši konstrukcija leidžia vienu metu ir nepriklausomai matuoti srovę kiekviename iš trijų fazių laidų.

Konstrukcija ir pagrindiniai komponentai

Srovės transformatorius susideda iš trijų pagrindinių dalių: pirminės apvijos, antrinės apvijos ir magnetinės šerdies.

• Pirminė apvijaTai laidininkas, kuriuo teka didelė srovė, kurią reikia išmatuoti. Daugelyje konstrukcijų (šoninio tipo srovės transformatorių) pirminis laidininkas yra tiesiog pagrindinė sistemos šyna arba kabelis, einantis per transformatoriaus centrą.
• Antrinė apvijaJį sudaro daugybė mažesnio skersmens vielos vijų, apvyniotų aplink magnetinę šerdį. Taip sukuriama sumažinta, išmatuojama srovė.
• Magnetinis branduolysŠerdis yra labai svarbus komponentas, kuris koncentruoja ir nukreipia magnetinį lauką iš pirminės apvijos į antrinę. Šerdies medžiaga tiesiogiai veikia transformatoriaus tikslumą ir efektyvumą.

Šerdies medžiagos pasirinkimas yra labai svarbussiekiant sumažinti energijos nuostolius ir išvengti signalo iškraipymo. Didelio tikslumo transformatoriuose naudojamos specialios medžiagos, kad būtų pasiektas geriausias našumas.

Pastaba dėl tikslumo:Realiame pasaulyje joks transformatorius nėra tobulas.Klaidos gali kilti dėl kelių veiksniųŠerdies įmagnetinimui reikalinga sužadinimo srovė gali sukelti fazės ir dydžio nuokrypius. Panašiai ir CT veikimas viršijus vardinę apkrovą, ypač esant labai mažoms arba didelėms srovėms, padidina matavimo paklaidą. Magnetinis prisotinimas, kai šerdis nebegali atlaikyti didesnio magnetinio srauto, taip pat sukelia didelius netikslumus, ypač gedimų atveju.

Posūkių santykio svarba

Apvijų santykis yra srovės transformatoriaus matematinis pagrindas. Jis apibrėžia srovės stiprumą pirminėje apvijoje ir srovės stiprumą antrinėje apvijoje. Santykis apskaičiuojamas vardinę pirminę srovę padalijus iš vardinės antrinės srovės.

Srovės transformatoriaus santykis (CTR) = pirminė srovė (Ip) / antrinė srovė (Is)

Šis santykis nustatomas pagal laido vijų skaičių kiekvienoje ritėje. Pavyzdžiui, CT, kurio santykis yra 400:5, antrinėje pusėje generuos 5 A srovę, kai per pirminį laidininką teka 400 A. Ši nuspėjama srovės mažinimo funkcija yra esminė jos paskirtiui. Ji paverčia pavojingą, didelę srovę standartizuota, maža srove, kurią saugu valdyti matavimo prietaisams. Tinkamo vijų santykio pasirinkimas, atitinkantis numatomą sistemos apkrovą, yra labai svarbus siekiant užtikrinti tiek tikslumą, tiek saugą.

Trifaziai ir vienfaziai srovės transformatoriai

Tinkamos srovės transformatoriaus konfigūracijos pasirinkimas yra būtinas norint tiksliai ir patikimai stebėti elektros energijos sistemą. Sprendimas naudoti vieną trifazį srovės transformatorių arba tris atskirus vienfazius srovės transformatorius priklauso nuo sistemos konstrukcijos, taikymo tikslų ir fizinių apribojimų.

Pagrindiniai konstrukciniai ir dizaino skirtumai

Akivaizdžiausias skirtumas yra jų fizinėje konstrukcijoje ir kaip jie sąveikauja su laidininkais.vienfazis KTyra skirtas apgaubti vieną elektros laidininką. Priešingai, trifazis CT gali būti vienas, jungtinis vienetas, per kurį praeina visi trys fazių laidininkai, arba tai gali reikšti trijų suderintų vienfazių CT rinkinį. Kiekvienas metodas atlieka skirtingą galios stebėjimo paskirtį.

Konkrečios taikymo sritys

Kiekviena konfigūracija siūlo unikalių privalumų, pritaikytų konkretiems poreikiams. Naudojant tris atskirus vienfazius CT, gaunamas išsamiausias ir tiksliausias sistemos vaizdas. Šis metodas leidžia tiksliai išmatuoti kiekvieną fazę, o tai yra labai svarbu:

• Pajamų lygio atsiskaitymasDidelio tikslumo stebėjimui reikalingas specialus CT kiekvienoje fazėje, kad būtų užtikrintas sąžiningas ir tikslus energijos sąskaitų išrašymas.
• Nesubalansuotos apkrovos analizėSistemose su keliomis vienfazės apkrovomis (pvz., komerciniame pastate) kiekvienoje fazėje srovės dažnai būna nevienodos. Atskiri srovės transformatoriai tiksliai užfiksuoja šį disbalansą.

Vieno bloko trifazis CT, dažnai naudojamas liekamiesiems arba nulinės sekos matavimams, puikiai tinka aptikti įžeminimo gedimus, matuojant bet kokį grynąjį srovės skirtumą trijose fazėse.

Kada rinktis vieną, o ne kitą

Pasirinkimas labai priklauso nuo elektros sistemos laidų ir stebėjimo tikslo.

Taikomoms reikmėms, kurioms reikalingas didžiausias tikslumas, pavyzdžiui, pajamų lygio matavimo ar stebėjimo sistemoms su potencialiai nesubalansuotomis apkrovomis, tokioms kaip saulės inverteriai, naudojanttrys KTyra standartas. Toks metodas pašalina spėliones ir apsaugo nuo netikslių rodmenų, kurie gali atsirasti, kai energija visose fazėse nėra suvartojama arba gaminama vienodai.

Štai keletas bendrų gairių:

• Trifazės, 4 laidų Wye sistemosŠioms sistemoms, kuriose yra neutralus laidas, norint gauti visišką tikslumą, reikia trijų CT.
• Trifazės, 3 laidų delta sistemosŠiose sistemose nėra neutralaus laido. Matavimui dažnai pakanka dviejų CT, kaip nurodytaBlondelio teorema.
• Subalansuotos ir nesubalansuotos apkrovosNors vieno CT rodmenis galima padauginti esant idealiai subalansuotai apkrovai, šis metodas sukelia paklaidų, jei apkrova nesubalansuota. Tokiai įrangai kaip ŠVOK įrenginiai, džiovintuvai ar subpaneliai visada naudokite CT ant kiekvieno maitinamo laidininko.

Galiausiai, atsižvelgiant į sistemos tipą ir tikslumo reikalavimus, bus nustatyta teisinga CT konfigūracija.

Kada naudojamas trifazis srovės transformatorius?

ATrifazis srovės transformatoriusyra esminis šiuolaikinių elektros sistemų komponentas. Jo taikymas gerokai viršija paprastus matavimus. Šie prietaisai yra būtini siekiant užtikrinti finansinį tikslumą, apsaugoti brangią įrangą ir įgalinti išmanų energijos valdymą pramonės, komercijos ir komunalinių paslaugų sektoriuose.

Tiksliam energijos matavimui ir sąskaitų išrašymui

Komunalinių paslaugų įmonės ir įrenginių valdytojai atsiskaitydami pasikliauja tiksliais energijos matavimais. Didelio masto komercinėse ir pramoninėse įstaigose, kur suvartojama daug elektros energijos, net ir nedideli netikslumai gali sukelti didelių finansinių neatitikimų.Srovės transformatoriaiužtikrina reikiamą tikslumą šiai kritinei užduočiai atlikti. Jie sumažina dideles sroves iki tokio lygio, kad komercinės klasės skaitikliai galėtų saugiai ir tiksliai užfiksuoti.

Šių transformatorių tikslumas nėra savavališkas. Jį reglamentuoja griežti tarptautiniai standartai, užtikrinantys elektros energijos apskaitos sąžiningumą ir nuoseklumą. Pagrindiniai standartai apima:

• ANSI/IEEE C57.13Standartas, plačiai naudojamas Jungtinėse Valstijose tiek matavimo, tiek apsaugos srovės transformatoriams.
• ANSI C12.1-2024Tai yra pagrindinis elektros energijos apskaitos kodeksas JAV, apibrėžiantis skaitiklių tikslumo reikalavimus.
• IEC klasėsTarptautiniai standartai, tokie kaip IEC 61869, atsiskaitymo tikslais apibrėžia tikslumo klases, tokias kaip 0,1, 0,2 ir 0,5. Šios klasės nurodo didžiausią leistiną paklaidą.

Pastaba dėl elektros energijos kokybės:Šie standartai taip pat nagrinėja ne tik srovės dydį, bet ir fazės kampo paklaidą. Tikslus fazės matavimas yra labai svarbus apskaičiuojant reaktyviąją galią ir galios koeficientą, kurie tampa vis svarbesniais šiuolaikinių komunalinių paslaugų sąskaitų struktūrų komponentais.

Apsaugai nuo viršsrovės ir gedimų

Elektros sistemų apsauga nuo pažeidimų yra viena iš svarbiausių srovės transformatoriaus funkcijų. Elektros gedimai, tokie kaip trumpieji jungimai ar įžeminimo gedimai, gali sukelti didžiules sroves, kurios sunaikina įrangą ir kelia rimtą pavojų saugai. Visapusiška viršsrovės apsaugos sistema veikia kartu, kad to išvengtų.

Sistemą sudaro trys pagrindinės dalys:

1. Srovės transformatoriai (CT)Tai yra jutikliai. Jie nuolat stebi srovę, tekančią į saugomą įrangą.
2. Apsauginės relėsTai smegenys. Jos gauna signalą iš KT ir nusprendžia, ar srovė yra pavojingai didelė.
3. Grandinės pertraukikliaiTai yra raumuo. Jis gauna išjungimo komandą iš relės ir fiziškai atjungia grandinę, kad sustabdytų gedimą.

CT yra integruoti su įvairių tipų relėmis, kad būtų galima aptikti konkrečias problemas. Pavyzdžiui,Viršsrovės relė (OCR)išsijungia, kai srovė viršija saugų lygį, apsaugodama įrangą nuo perkrovų.Įžeminimo relė (EFR)aptinka srovės nuotėkį į žemę, matuodamas bet kokį fazių srovių disbalansą. Jei srovės transformatorius (CT) įsisotina gedimo metu, tai gali iškreipti į relę siunčiamą signalą ir sukelti apsaugos sistemos gedimą. Todėl apsaugos klasės CT yra sukurti taip, kad išliktų tikslūs net ir esant ekstremalioms gedimo sąlygoms.

Pažangiam apkrovos stebėjimui ir valdymui

Šiuolaikinės pramonės šakos neapsiriboja paprasta apsauga ir sąskaitų išrašymu. Dabar jos naudoja elektros duomenis pažangioms veiklos įžvalgoms gauti irnuspėjamoji priežiūraSrovės transformatoriai yra pagrindinis šių išmaniųjų sistemų duomenų šaltinis. Užspaudžiantneinvaziniai KTį variklio elektros linijas, inžinieriai gali gauti išsamius elektros signalus netrukdydami veikimui.

Šie duomenys leidžia taikyti veiksmingą nuspėjamosios priežiūros strategiją:

• Duomenų rinkimas: CT fiksuoja neapdorotus linijos srovės duomenis iš veikiančių mašinų.
• Signalų apdorojimasSpecializuoti algoritmai apdoroja šiuos elektrinius signalus, kad išskirtų požymius, rodančius mašinos būklę.
• Išmanioji analizėAnalizuodamos šiuos elektrinius signalus laikui bėgant, sistemos gali sukurti variklio „skaitmeninį dvynį“. Šis skaitmeninis modelis padeda numatyti kylančias problemas, kol jos nesukėlė gedimo.

Ši KT duomenų analizė gali nustatyti platų mechaninių ir elektrinių problemų spektrą, įskaitant:

• Guolių gedimai
• Sugedę rotoriaus strypai
• Oro tarpo ekscentricitetas
• Mechaniniai nesutapimai

Toks proaktyvus požiūris leidžia techninės priežiūros komandoms planuoti remontą, užsakyti dalis ir išvengti brangių neplanuotų prastovų, srovės transformatorių iš paprasto matavimo prietaiso paverčiant pagrindiniu išmaniųjų gamyklų iniciatyvų veiksniu.

Kaip pasirinkti tinkamą trifazį CT

Tinkamo trifazės srovės transformatoriaus pasirinkimas yra labai svarbus sistemos patikimumui ir tikslumui. Inžinieriai turi atsižvelgti į konkrečius taikymo poreikius, įskaitant tikslumo reikalavimus, sistemos apkrovą ir fizinius įrengimo apribojimus. Kruopštus atrankos procesas užtikrina optimalų matavimo, apsaugos ir stebėjimo našumą.

Tikslumo klasių supratimas

Srovės transformatoriai skirstomi į tikslumo klasesskirta matavimui arba apsaugai. Kiekviena klasė turi skirtingą paskirtį, o netinkamos klasės naudojimas gali sukelti finansinių nuostolių arba įrangos sugadinimą.

• Matavimo CTužtikrina didelį tikslumą sąskaitų išrašymui ir apkrovos analizei esant įprastoms veikimo srovėms.
• Apsaugos CTyra sukurtos taip, kad atlaikytų dideles gedimo sroves, užtikrinant patikimą apsauginių relių veikimą.

Dažna klaida – naudoti didelio tikslumo matavimo CT apsaugai.Šie srovės transformatoriai gedimo metu gali persotinti save, todėl relė negali gauti tikslaus signalo ir laiku išjungti grandinės pertraukiklio.

Pastaba dėl perteklinių specifikacijų:Nurodantnereikalingai didelė tikslumo klasė arba talpagali smarkiai padidinti kainą ir dydį. Per didelį srovės transformatorių gali būti sunku pagaminti ir beveik neįmanoma jo pritaikyti standartiniuose skirstomuosiuose įrenginiuose, todėl tai yra nepraktiškas pasirinkimas.

CT santykio suderinimas su sistemos apkrova

ST santykis turi atitikti numatomą elektros sistemos apkrovą. Tinkamai parinktas santykis užtikrina, kad ST veikia tiksliausiame diapazone. Paprastas metodas padeda nustatyti teisingą variklio santykį:

1. Variklio pilnos apkrovos amperų skaičių (FLA) rasite jo vardinėje plokštelėje..
2. Padauginkite FLA iš 1,25, kad atsižvelgtumėte į perkrovos sąlygas.
3. Pasirinkite artimiausią standartinį CT santykį šiai apskaičiuotai vertei.

Pavyzdžiui, varikliui, kurio FLA yra 330 A, reikėtų apskaičiuoti330 A * 1,25 = 412,5 AArtimiausias standartinis santykis būtų 400:5.Pasirinkus per didelį santykį, sumažės tikslumas esant mažoms apkrovoms.Per mažas santykis gali sukelti CT persotinimą gedimų metu, pažeidžiant apsaugos sistemas.

Tinkamo fizinio pavidalo faktoriaus pasirinkimas

Trifazio srovės transformatoriaus fizinė forma priklauso nuo įrengimo aplinkos. Yra du pagrindiniai tipai: vientisas ir suskaidomas.

• Kietojo branduolio CTturi uždarą kilpą. Montuotojai turi atjungti pirminį laidininką, kad galėtų jį perverti per šerdį. Dėl to jie idealiai tinka naujoms statyboms, kuriose galima nutraukti elektros tiekimą.
• Dviejų branduolių KTgalima atidaryti ir užspausti aplink laidininką. Ši konstrukcija puikiai tinka esamų sistemų modernizavimui, nes nereikia išjungti elektros energijos tiekimo.

Pasirinkimas tarp šių tipų priklauso nuo to, ar įrenginys yra naujas, ar modernizuotas, ir ar yra galimybė nutraukti elektros tiekimą.

---

Trifazis srovės transformatorius yra labai svarbus įrenginys, skirtas saugiai matuoti srovę trifazėse sistemose. Pagrindinės jo taikymo sritys užtikrina tikslų energijos sąskaitų išrašymą, apsaugo įrangą aptikdamas gedimus ir įgalina išmanų energijos valdymą. Tinkamas pasirinkimas, pagrįstas tikslumu, santykiu ir formos koeficientu, yra būtinas patikimam ir saugiam sistemos veikimui.

Žvilgsnis į priekįŠiuolaikiniai KT suišmaniosios technologijosirmoduliniai dizainaidaro elektros energijos sistemas efektyvesnes. Tačiau jų efektyvumas visada priklauso nuo teisingo pasirinkimo irsaugaus įrengimo praktika.

DUK

Kas nutinka, jei KT antrinis laidininkas paliekamas atviras?

Nutraukta antrinė grandinė kelia rimtą pavojų. Ji indukuoja itin aukštą įtampą antriniuose gnybtuose. Ši įtampa gali pažeisti transformatoriaus izoliaciją ir kelti didelį pavojų personalui. Visada įsitikinkite, kad antrinė grandinė yra trumpai sujungta arba prijungta prie apkrovos.

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

Nerekomenduojama. Matavimo srovės transformatoriai (CT) esant normalioms apkrovoms reikalauja didelio tikslumo, o apsauginiai CT turi patikimai veikti esant didelėms gedimo srovėms. Vieno CT naudojimas abiem tikslais kenkia arba apskaitos tikslumui, arba įrangos saugumui, nes jų konstrukcijos atlieka skirtingas funkcijas.

Kas yra KT saturacija?

Įsotinimas įvyksta, kai CT šerdis negali atlaikyti daugiau magnetinės energijos, paprastai didelio gedimo atveju. Tuomet transformatorius nesugeba generuoti proporcingos antrinės srovės. Dėl to matavimai yra netikslūs, o kritinio įvykio metu apsauginės relės gali netinkamai veikti.

Kodėl antrinės srovės standartizuojamos iki 1 A arba 5 A?

Antrinių srovių standartizavimas ties 1 A arba 5 A užtikrina sąveikumą. Tai leidžia skirtingų gamintojų skaitikliams ir relėms sklandžiai veikti kartu. Ši praktika supaprastina sistemos projektavimą, komponentų keitimą ir skatina visuotinį suderinamumą visoje elektros pramonėje.