Një krahasim praktik i transformatorëve të rrymës për matje kundrejt mbrojtjes

Mbrojtje CT SaktësiaSaktësia e CT-së së mbrojtjes nuk ka të bëjë me faturimin preciz, por me performancën e parashikueshme gjatë një defekti. Saktësia e saj përcaktohet nga një "gabim i përbërë" në një shumëfish të specifikuar të rrymës së saj të vlerësuar. Një klasë e zakonshme mbrojtjeje është5P10.Ky emërtim ndahet si më poshtë:

• 5Gabimi i përbërë nuk do të kalojë 5% në limitin e saktësisë.
• PKjo shkronjë e përcakton atë si një klasë mbrojtjeje CT.
• 10Ky është Faktori Limit i Saktësisë (ALF). Do të thotë që CT do të ruajë saktësinë e tij të specifikuar deri në 10 herë rrymën e tij primare të vlerësuar.

Shkurt, një CT 5P10 garanton që kur rryma primare është 10 herë më e lartë se vlerësimi i saj normal, sinjali i dërguar në rele është ende brenda 5% të vlerës ideale, duke siguruar që releja të marrë një vendim të saktë për ndërprerjen.

Vlerësimi i Barrës dhe VA-së

Barrëështë ngarkesa totale elektrike e lidhur me terminalet sekondare të CT-së, e matur në volt-amper (VA) ose ohmë (Ω). Çdo pajisje dhe tel i lidhur me CT-në kontribuon në këtë ngarkesë. Tejkalimi i ngarkesës së vlerësuar të një CT-je do të degradojë saktësinë e tij.

Barra totale ështëshuma e impedancave të të gjithë komponentëvenë qarkun sekondar:

• Rezistenca e vetë mbështjelljes sekondare të CT.
• Rezistenca e telave të përçuesve që lidhin CT me pajisjen.
• Impedanca e brendshme e pajisjes së lidhur (matës ose rele).

Llogaritja e Barrës Totale:Një inxhinier mund të llogarisë ngarkesën totale duke përdorur formulën:Ngarkesa totale (Ω) = Mbështjellja CT R (Ω) + Teli R (Ω) + Pajisja Z (Ω)Për shembull, nëse rezistenca e mbështjelljes sekondare të një CT është 0.08 Ω, telat lidhës kanë rezistencë prej 0.3 Ω dhe releja ka një impedancë prej 0.02 Ω, ngarkesa totale e qarkut është 0.4 Ω. Kjo vlerë duhet të jetë më e vogël se ngarkesa e vlerësuar e CT që ai të funksionojë siç duhet.

Transmetuesit matës zakonisht kanë vlerësime të ulëta VA (p.sh., 2.5 VA, 5 VA) sepse lidhen me pajisje matëse me impedancë të lartë dhe konsum të ulët në distanca të shkurtra. Transmetuesit mbrojtës kërkojnë vlerësime shumë më të larta VA (p.sh., 15 VA, 30 VA) sepse duhet të furnizojnë energji të mjaftueshme për të operuar bobinat me impedancë të ulët dhe konsum të lartë të një releje mbrojtëse, shpesh në linja shumë më të gjata kabllosh. Përputhja e gabuar e vlerësimit të ngarkesës së transmetuesit me ngarkesën aktuale të qarkut është një burim i zakonshëm gabimi si në skemat e matjes ashtu edhe në ato të mbrojtjes.

Kuptimi i tensionit të pikës së gjurit

Tensioni i Pikës së Gjurit (KPV) është një parametër kritik ekskluziv për CT-të mbrojtëse. Ai përcakton kufirin e sipërm të diapazonit të dobishëm të funksionimit të një CT para se bërthama e tij të fillojë të ngopet. Kjo vlerë është thelbësore për të siguruar që një rele mbrojtëse të marrë një sinjal të besueshëm gjatë një defekti me rrymë të lartë.

Inxhinierët përcaktojnë KPV nga kurba e ngacmimit të CT, e cila paraqet tensionin sekondar ngacmues kundrejt rrymës sekondare ngacmuese. "Gjuri" është pika në këtë kurbë ku vetitë magnetike të bërthamës ndryshojnë në mënyrë dramatike.

I/E/Të/TëStandardi IEEE C57.13ofron një përkufizim të saktë për këtë pikë. Për një CT të bërthamës pa boshllëk, pika e gjurit është vendi ku një tangjent me kurbën formon një kënd prej 45 gradësh me boshtin horizontal. Për një CT të bërthamës me boshllëk, ky kënd është 30 gradë. Kjo pikë specifike shënon fillimin e ngopjes.

Kur një CT vepron nën tensionin e pikës së gjurit, bërthama e tij është në një gjendje magnetike lineare. Kjo i lejon atij të riprodhojë me saktësi rrymën e defektit për relenë e lidhur. Megjithatë, sapo tensioni sekondar tejkalon KPV, bërthama hyn në ngopje. Ngopja, shpesh e nxitur nga rryma të mëdha AC dhe zhvendosje DC gjatë një defekti, shkakton që CTimpedanca magnetizuese bie ndjeshëmTransformatori nuk mund ta pasqyrojë më me besnikëri rrymën primare në anën e tij sekondare.

Marrëdhënia midis KPV dhe besueshmërisë së mbrojtjes është e drejtpërdrejtë dhe thelbësore:

• Poshtë pikës së gjurit:Bërthama e CT funksionon në mënyrë lineare. Ajo siguron një përfaqësim të saktë të rrymës së defektit në relenë mbrojtëse.
• Mbi pikën e gjurit:Bërthama ngopet. Kjo çon në një rritje të madhe të rrymës magnetizuese dhe funksionimit jolinear, që do të thotë se CT nuk e pasqyron më me saktësi rrymën e vërtetë të defektit.
• Funksionimi i relesë:Reletë mbrojtëse kanë nevojë për një sinjal të saktë për të funksionuar siç duhet. Nëse një CT ngopet përpara se releja të mund të marrë një vendim, releja mund të mos arrijë të zbulojë madhësinë e vërtetë të defektit, duke çuar në një vonesë në ndërprerje ose një dështim të plotë të funksionimit.
• Siguria e Sistemit:Prandaj, tensioni në pikën e gjurit të CT duhet të jetë mjaftueshëm më i lartë se tensioni maksimal sekondar që pritet gjatë një defekti. Kjo siguron që releja të marrë një sinjal të besueshëm për të mbrojtur pajisjet e shtrenjta.

Inxhinierët llogarisin KPV-në e kërkuar për të siguruar që CT të mbetet i pangopur në kushtet më të këqija të defektit. Një formulë e thjeshtuar për këtë llogaritje është:

KPV e kërkuar ≥ Nëse × (Rct + Rb)

Ku:

• If= Rryma maksimale e defektit sekondar (Amper)
• Rct= Rezistenca e mbështjelljes sekondare CT (Ohm)
• Rb= Ngarkesa totale e relesë, instalimeve elektrike dhe lidhjeve (Ohm)

Në fund të fundit, Tensioni i Pikës së Gjurrit shërben si treguesi kryesor i aftësisë së një CT mbrojtës për të kryer funksionin e tij të sigurisë nën stres ekstrem elektrik.

Dekodimi i Emërtimeve të Pllakës së Emrit të Transformatorit të Rrymës

Një pllakë emri e transformatorit të rrymës përmban një kod kompakt që përcakton aftësitë e tij të performancës. Ky përcaktim alfanumerik është një gjuhë e shkurtër për inxhinierët, që specifikon saktësinë, zbatimin dhe kufijtë operativë të komponentit. Të kuptuarit e këtyre kodeve është thelbësore për zgjedhjen e pajisjes së saktë.

Interpretimi i Klasave të Matjes CT (p.sh., 0.2, 0.5S, 1)

Klasat e matjes CT përcaktohen nga një numër që përfaqëson gabimin maksimal të lejuar në përqindje në rrymën nominale. Një numër më i vogël tregon një shkallë më të lartë saktësie.

• Klasa 1:I përshtatshëm për matje të përgjithshme në panel ku saktësia e lartë nuk është kritike.
• Klasa 0.5:Përdoret për aplikime faturimi komerciale dhe industriale.
• Klasa 0.2:E nevojshme për matjen e të ardhurave me saktësi të lartë.

Disa klasa përfshijnë shkronjën 'S'. Emërtimi 'S' në klasat e matjes IEC CT, të tilla si 0.2S dhe 0.5S, tregon saktësi të lartë. Ky klasifikim i veçantë përdoret përgjithësisht në aplikimet e matjes me tarifa ku matjet e sakta janë kritike, veçanërisht në skajin e poshtëm të diapazonit të rrymës.

Interpretimi i Klasave të Mbrojtjes CT (p.sh., 5P10, 10P20)

Klasat e mbrojtjes CT përdorin një kod me tre pjesë që përshkruan sjelljen e tyre gjatë një defekti. Një shembull i zakonshëm është5P10.

Zbërthimi i Kodit 5P10:

• 5Ky numër i parë është gabimi maksimal i përbërë në përqindje (5%) në limitin e saktësisë.
• PShkronja 'P' në një klasifikim si 5P10 tregon 'Klasën e mbrojtjes'. Kjo tregon se CT është projektuar kryesisht për aplikime të transmetimit mbrojtës dhe jo për matje të sakta.
• 10Ky numër i fundit është Faktori Limit i Saktësisë (ALF). Do të thotë që CT do të ruajë saktësinë e tij të specifikuar deri në një rrymë defekti që është 10 herë më e lartë se vlerësimi i saj nominal.

Në mënyrë të ngjashme, një10P20Klasa CT ka një limit gabimi të përbërë prej 10% dhe një Faktor Limiti të Saktësisë prej20Në një përcaktim si 10P20, numri '20' tregon faktorin limit të saktësisë. Ky faktor tregon se gabimi i transformatorit do të mbetet brenda kufijve të pranueshëm kur rryma është 20 herë më e madhe se vlera e saj nominale. Kjo aftësi është thelbësore për të siguruar që reletë mbrojtëse të funksionojnë siç duhet gjatë kushteve të qarkut të shkurtër të rëndë.

Udhëzues Aplikimi: Përputhja e CT-së me Detyrën

Zgjedhja e Transformatorit të Rrymës së duhur nuk është çështje preference, por një kërkesë e diktuar nga aplikimi. Një CT matës ofron saktësinë e nevojshme për transaksionet financiare, ndërsa një CT mbrojtës ofron besueshmërinë e kërkuar për sigurinë e aseteve. Të kuptuarit se ku duhet aplikuar secili lloj është thelbësore për projektimin dhe funksionimin e mirë të sistemit elektrik.

Kur duhet të përdoret një CT matjeje

Inxhinierët duhet të përdorin një CT matës në çdo aplikim ku gjurmimi i saktë i konsumit elektrik është qëllimi kryesor. Këto pajisje janë themeli i faturimit të saktë dhe menaxhimit të energjisë. Dizajni i tyre i jep përparësi saktësisë së lartë në kushte normale të ngarkesës.

Zbatimet kryesore për CT-të matëse përfshijnë:

• Matja e të Ardhurave dhe TarifaveShërbimet përdorin CT me saktësi të lartë (p.sh., Klasa 0.2S, 0.5S) për faturimin e klientëve rezidencialë, komercialë dhe industrialë. Saktësia siguron transaksione financiare të drejta dhe korrekte.
• Sistemet e Menaxhimit të Energjisë (EMS)Institucionet i përdorin këto CT për të monitoruar konsumin e energjisë në departamente ose pjesë të ndryshme të pajisjeve. Këto të dhëna ndihmojnë në identifikimin e joefikasiteteve dhe optimizimin e përdorimit të energjisë.
• Analiza e Cilësisë së EnergjisëAnalizuesit e cilësisë së energjisë kërkojnë të dhëna të sakta për të diagnostikuar probleme si harmonikat dhe luhatjet e tensionit. Për këto matje, veçanërisht në sistemet e tensionit të mesëm, përgjigja në frekuencë e transformatorit të instrumentit është kritike. Analizuesit modernë mund të kenë nevojë për të dhëna të besueshme.deri në 9 kHz, duke kërkuar transformatorë të optimizuar për frekuencën për të kapur një spektër të plotë harmonik.

Shënim mbi përzgjedhjen:Kur zgjidhni një CT për një matës të energjisë ose analizues, disa faktorë janë thelbësorë.

• Pajtueshmëria e DaljesDalja e CT (p.sh., 333mV, 5A) duhet të përputhet me kërkesat e hyrjes së matësit.
• Madhësia e ngarkesësDiapazoni i amperazhit të CT duhet të përputhet me ngarkesën e pritur për të ruajtur saktësinë.
• Përshtatshmëria fizikeCT duhet të përshtatet fizikisht rreth përcjellësit. Bobinat fleksibël të Rogowski-t janë një zgjidhje praktike për zbara të mëdha ose hapësira të ngushta.
• SaktësiaPër faturimin, një saktësi prej 0.5% ose më e mirë është standarde. Për monitorimin e përgjithshëm, 1% mund të jetë e mjaftueshme.

Kur duhet të përdoret një CT mbrojtës

Inxhinierët duhet të përdorin një CT mbrojtës sa herë që objektivi kryesor është mbrojtja e personelit dhe pajisjeve nga mbirrymat dhe defektet. Këta CT janë projektuar të mbeten funksionalë gjatë ngjarjeve ekstreme elektrike, duke siguruar një sinjal të besueshëm për një rele mbrojtëse.

Zbatimet e zakonshme për CT mbrojtëse përfshijnë:

• Mbrojtje nga mbirryma dhe defektet e tokësKëta CT ushqejnë sinjale te reletë (si Pajisja ANSI 50/51) që zbulojnë defektet e fazës ose të tokëzimit. Releja më pas aktivizon një ndërprerës qarku për të izoluar defektin. Në pajisjet shpërndarëse të tensionit të mesëm, duke përdorur njëCT me sekuencë zeropër mbrojtje nga defektet në tokë shpesh rekomandohet mbi një lidhje të mbetur prejCT trefazorëNjë lidhje e mbetur mund të çojë në ndërprerje të rreme për shkak të ngopjes së pabarabartë gjatë ndezjes së motorit ose defekteve të fazës.
• Mbrojtje DiferencialeKjo skemë mbron asetet kryesore si transformatorët dhe gjeneratorët duke krahasuar rrymat që hyjnë dhe dalin nga zona e mbrojtur. Kërkon grupe të përputhura të CT-ve mbrojtëse.Reletë dixhitale moderneMund të kompensojë lidhje të ndryshme CT (Wye ose Delta) dhe ndërrime fazore përmes cilësimeve të softuerit, duke ofruar fleksibilitet të konsiderueshëm në këto skema komplekse.
• Mbrojtja nga DistancaE përdorur në linjat e transmetimit, kjo skemë mbështetet në CT mbrojtës për të matur impedancën ndaj një defekti. Ngopja e CT mund ta shtrembërojë këtë matje, duke bërë që releja të gjykojë gabimisht vendndodhjen e defektit. Prandaj, CT duhet të projektohet për të shmangur ngopjen gjatë kohëzgjatjes së matjes.

Sipas ANSI C57.13, një CT mbrojtës standard duhet të përballojë deri në20 herërryma e saj e vlerësuar gjatë një defekti. Kjo siguron që ajo të mund të japë një sinjal të përdorshëm në rele kur ka më shumë rëndësi.

Kostoja e Lartë e Përzgjedhjes së Gabuar

Përdorimi i llojit të gabuar të CT është një gabim kritik me pasoja të rënda. Dallimet funksionale midis CT-ve të matjes dhe mbrojtjes nuk janë të këmbyeshme, dhe një mospërputhje mund të çojë në rezultate të rrezikshme dhe të kushtueshme.

• Përdorimi i një CT matjeje për mbrojtjeKy është gabimi më i rrezikshëm. Një CT matjeje është projektuar të ngopet në mbirryma të ulëta për të mbrojtur matësin. Gjatë një defekti të madh, ai do të ngopet pothuajse menjëherë. CT i ngopur nuk do të arrijë të riprodhojë rrymën e lartë të defektit dhe releja mbrojtëse nuk do të shohë madhësinë e vërtetë të ngjarjes. Kjo mund të çojë në një ndërprerje të ndërprerjes ose një dështim të plotë të funksionimit, duke rezultuar në dëmtime katastrofike të pajisjeve, zjarr dhe rrezik për personelin. Për shembull, ngopja e CT mund të shkaktojë që një rele mbrojtjeje diferenciale e transformatorit të dështojë.keqveproj, duke çuar në një ndërprerje të padëshiruar gjatë një defekti të jashtëm.
• Përdorimi i një CT mbrojtës për matjeKjo zgjedhje çon në pasaktësi financiare. Një CT mbrojtës nuk është projektuar për precizion në rrymat normale të funksionimit. Klasa e tij e saktësisë (p.sh., 5P10) garanton performancë në shumëfisha të larta të vlerësimit të tij, jo në fundin e ulët të shkallës ku funksionojnë shumica e sistemeve. Përdorimi i tij për faturim do të ishte si të matësh një kokërr rëre me një matës. Faturat e energjisë që rezultojnë do të ishin të pasakta, duke çuar në humbje të të ardhurave për kompaninë ose mbifaturim për konsumatorin.

Një Skenar Kritik Dështimi:Në skemat e mbrojtjes në distancë, ngopja e CT bën që releja të matë njëimpedancë më e lartësesa vlera aktuale. Kjo shkurton në mënyrë efektive shtrirjen mbrojtëse të relesë. Një defekt që duhet të eliminohet menjëherë mund të shihet si një defekt më i largët, duke shkaktuar një vonesë në ndërprerje. Kjo vonesë zgjat stresin në sistemin elektrik dhe rrit potencialin për dëmtime të përhapura.

Në fund të fundit, kostoja e një përzgjedhjeje të gabuar të CT shkon përtej çmimit të vetë komponentit. Ajo manifestohet në shkatërrimin e pajisjeve, ndërprerjen e funksionimit, të dhënat financiare të pasakta dhe sigurinë e kompromentuar.

A mund të shërbejë një CT si matje ashtu edhe mbrojtje?

Ndërsa CT-të e matjes dhe mbrojtjes kanë dizajne të dallueshme, inxhinierët ndonjëherë kërkojnë një pajisje të vetme për të kryer të dy funksionet. Kjo nevojë çoi në zhvillimin e transformatorëve të specializuar me dy qëllime, por ata vijnë me kompromise specifike.

CT me qëllim të dyfishtë (Klasa X)

Një kategori e veçantë, e njohur siTransformator i rrymës së klasës X ose PS, mund të shërbejnë si për matje ashtu edhe për mbrojtje. Këto pajisje nuk përcaktohen nga klasa standarde të saktësisë si 5P10. Në vend të kësaj, performanca e tyre specifikohet nga një grup parametrash kryesorë që një inxhinier përdor për të verifikuar përshtatshmërinë e tyre për një skemë specifike mbrojtjeje.

Sipas standardeve IEC, performanca e një CT të Klasit X përcaktohet nga:

• Rryma primare e vlerësuar
• Raporti i kthesave
• Tensioni i pikës së gjurit (KPV)
• Rryma magnetizuese në tensionin e specifikuar
• Rezistenca e mbështjelljes sekondare në 75°C

Këto karakteristika i lejojnë pajisjes të ofrojë saktësi të lartë për matjen në kushte normale, ndërkohë që siguron gjithashtu një tension të parashikueshëm në pikën e gjurit për funksionim të besueshëm të relesë gjatë defekteve. Ato përdoren shpesh në skemat e mbrojtjes diferenciale me impedancë të lartë ku performanca duhet të dihet saktësisht.

Kufizime praktike dhe kompromise

Pavarësisht ekzistencës së CT-ve të Klasit X, përdorimi i një pajisjeje të vetme si për matje ashtu edhe për mbrojtje shpesh shmanget. Të dy funksionet kanë kërkesa thelbësisht kontradiktore.

Një CT matjeje është projektuar për t'u ngopur herët për të mbrojtur matësit e ndjeshëm. AMbrojtja CT është projektuarpër t'i rezistuar ngopjes për të siguruar që një rele mund të zbulojë një defekt. Një CT me dy qëllime duhet të bëjë kompromis midis këtyre dy qëllimeve të kundërta.

Ky kompromis do të thotë që një CT me dy qëllime mund të mos e kryejë asnjërën detyrë aq mirë sa një njësi e dedikuar. Dizajni bëhet më kompleks dhe i kushtueshëm. Për shumicën e aplikimeve, instalimi i dy CT të veçantë dhe të specializuar - një për matje dhe një për mbrojtje - është zgjidhja më e besueshme dhe me kosto efektive. Kjo qasje siguron që të dyjasistemi i faturimitdhe sistemi i sigurisë funksionon pa kompromis.

---

Zgjedhja midismatje dhe mbrojtje CTështë një vendim i qartë i bazuar në përparësinë operative. Njëri siguron saktësi për faturimin, ndërsa tjetri siguron besueshmëri gjatë një defekti. Zgjedhja e llojit të saktë është e panegociueshme për sigurinë e sistemit, saktësinë financiare dhe jetëgjatësinë e pajisjeve. Inxhinierët duhet gjithmonë të krahasojnë specifikimet e CT me nevojat e pajisjes së lidhur.

NjëLista e kontrollit të verifikimit përfundimtar të listës së kontrollit të verifikimit përfundimtar.përfshin:

1. Përcaktoni rrymën primarePërputhni raportin CT me ngarkesën maksimale.
2. Llogaritni BarrënShuma e ngarkesës së të gjithë komponentëve të lidhur.
3. Verifikoni Klasën e SaktësisëZgjidhni klasën e saktë për matje ose mbrojtje.

Pyetje të shpeshta

Çfarë ndodh nëse qarku sekondar i një CT lihet i hapur?

Një qark sekondar i hapur krijon një tension të lartë të rrezikshëm. Rryma primare bëhet rrymë magnetizuese, duke ngopur bërthamën. Kjo gjendje mund të shkatërrojë CT dhe paraqet një rrezik të rëndë goditjeje.

Siguria në radhë të parë:Gjithmonë lidhni shkurt terminalet sekondare përpara se të shkëputni ndonjë instrument nga qarku.

Si e zgjedhin inxhinierët raportin e saktë të CT?

Inxhinierët zgjedhin një raport ku rryma maksimale normale e sistemit është afër vlerës së rrymës primare të CT-së. Kjo zgjedhje siguron që CT-ja të funksionojë brenda diapazonit të tij më të saktë. Për shembull, një ngarkesë 90A funksionon mirë me një CT 100:5A.

Pse një matje CT është e pasigurt për mbrojtje?

Një CT matjeje ngopet shpejt gjatë një defekti. Ai nuk mund të raportojë rrymën e vërtetë të defektit te releja mbrojtëse. Më pas, releja dështon në fikjen e ndërprerësit, duke çuar në shkatërrimin e pajisjeve dhe rreziqe të rënda për sigurinë.

A mund të shërbejë një CT si matje ashtu edhe mbrojtje?

Transmetuesit specialë të CT-së të Klasit X mund të shërbejnë për të dy rolet, por dizajni i tyre është një kompromis. Për siguri dhe saktësi optimale, inxhinierët zakonisht instalojnë dy transmetues të ndara dhe të dedikuara - një për matje dhe një për mbrojtje.