Uvod
Tokovni transformator (CT) je pomemben instrumentalni transformator, ki se uporablja za merjenje, nadzor in zaščito električnih sistemov. Njegova glavna funkcija je pretvorba visokega primarnega toka v nižji sekundarni tok, ki ga je mogoče varno priključiti na števce, nadzorno opremo in zaščitne releje.
Za izbiro pravega CT za električno aplikacijo je pomembno razumeti njegove osnovne značilnosti. Te značilnosti določajo, kako natančno in zanesljivo deluje CT v normalnih delovnih pogojih in, za zaščitne aplikacije, med neobičajnimi ali okvarjenimi pogoji.
Najpomembnejše značilnosti vključujejo tokovno razmerje, nazivni primarni in sekundarni tok, razred točnosti, obremenitev, frekvenco, raven izolacije, karakteristike vzbujanja, zmogljivost nasičenja, polarnost in vrsto uporabe.
1. Razmerje transformacije toka
Razmerje transformacije toka je ena najosnovnejših karakteristik CT.
Predstavlja razmerje med nazivnim primarnim tokom in nazivnim sekundarnim tokom.
Na primer, CT z nazivno močjo 500/5 A je zasnovan tako, da zagotavlja približno 5 A sekundarnega toka, ko je primarni tok 500 A pod nazivnimi pogoji.
Druga običajna razmerja vključujejo 100/5A, 200/5A, 400/5A, 600/5A in 1000/5A.
Razmerje je treba izbrati glede na pričakovani primarni tok in zahteve priključene merilne ali zaščitne opreme.
2. Nazivni primarni tok
Nazivni primarni tok je vrednost primarnega toka, za katero je CT zasnovan za delovanje pod določenimi pogoji.
Običajno je izražena v amperih.
Na primer, v 600/5A CT je nazivni primarni tok 600A.
Izbira ustreznega nazivnega primarnega toka je pomembna, ker mora CT ustrezati pričakovani električni obremenitvi in delovnim pogojem.
Če je CT znatno prevelik za dejansko obremenitev, učinkovitost merjenja morda ne bo optimalna za nekatere aplikacije. Če primarni tok redno presega nazivno vrednost CT, postanejo pomembni vidiki toplote in točnosti.
3. Nazivni sekundarni tok
Nazivni sekundarni tok je tok, ki ga CT zagotavlja, ko primarni tok doseže svojo nazivno vrednost.
Običajne sekundarne ocene vključujejo 1A in 5A.
Na primer:
* 400/5A CT → 5A nazivni sekundarni tok
* 1000/5A CT → 5A nazivni sekundarni tok
* 400/1A CT → 1A nazivni sekundarni tok
Sekundarna ocena mora biti združljiva s priključenim merilnikom, relejem ali nadzorno napravo.
4. Razred točnosti
Razred točnosti opisuje pričakovano merilno zmogljivost CT v določenih pogojih delovanja.
Različne aplikacije zahtevajo različne stopnje natančnosti.
Merilni pretočni transformatorji so zasnovani tako, da zagotavljajo natančno merjenje toka za merilnike energije in nadzorne sisteme.
Zaščitni CT-ji so zasnovani tako, da vzdržujejo primerno delovanje med okvarami, tako da lahko zaščitni releji prejmejo uporabne trenutne informacije.
Ustrezen razred točnosti je zato treba izbrati glede na namen CT.
5. Breme
Obremenitev je še ena pomembna lastnost.
Predstavlja obremenitev, priključeno na sekundarni krog CT, in na splošno vključuje impedanco števcev, relejev, kablov, sponk in druge sekundarne opreme.
Če dejanska obremenitev presega nazivno obremenitev CT, CT morda ne bo ohranil svoje določene natančnosti ali zmogljivosti.
Zaradi tega je treba pri izbiri CT upoštevati priključeno sekundarno opremo in dolžino kabla.
6. Ocena frekvence
Nazivna frekvenca označuje frekvenco, za katero je CT zasnovan.
Običajne frekvence-sistema napajanja vključujejo 50 Hz in 60 Hz.
CT mora biti primeren za frekvenco električnega sistema, v katerem je nameščen.
Frekvenca vpliva na magnetno obnašanje jedra in lahko zato vpliva na zmogljivost CT.
7. Raven izolacije
Raven izolacije je še posebej pomembna za srednje- in visoko-napetostne CT.
Izolacijski sistem CT mora vzdržati normalno delovno napetost in veljavne električne obremenitve sistema.
Izolacijska učinkovitost je odvisna od konstrukcije CT, materialov, okoljskih pogojev in nivoja napetosti.
Ustrezna izolacija je bistvena za zanesljivo in varno delovanje.
8. Značilnosti vzbujanja
Karakteristike vzbujanja opisujejo razmerje med napetostjo, ki se uporablja za sekundar CT, in vzbujalnim tokom, ki ga zahteva magnetno jedro.
Zagotavljajo koristne informacije o magnetnem obnašanju CT.
Karakteristike vzbujanja so še posebej pomembne za zaščitne CT, ker lahko pomagajo določiti točko, pri kateri se jedro približa nasičenosti.
Testiranje karakteristik vzbujanja lahko pomaga tudi pri odkrivanju določenih težav z magnetnim vezjem.
9. Učinkovitost nasičenosti
CT mora imeti ustrezne značilnosti nasičenja za predvideno uporabo.
Do nasičenja pride, ko magnetno jedro ne more več vzdrževati sorazmernega razmerja med magnetnim tokom in vzbujanjem.
Med napako lahko primarni tok postane zelo visok. Če se CT čezmerno nasiči, se lahko valovna oblika sekundarnega toka popači.
Pri merilnih aplikacijah lahko nasičenost povzroči napake pri merjenju.
Pri zaščitnih aplikacijah lahko čezmerna nasičenost vpliva na trenutni signal, ki ga prejmejo zaščitni releji.
Zato je treba pri izbiri zaščitnega CT upoštevati učinkovitost nasičenja.
10. Polarnost
Polarnost CT določa relativno smer toka na primarnih in sekundarnih sponkah.
Pravilna polarnost je pomembna, ko so CT priključeni na števce, zaščitne releje ali več CT tokokrogov.
Nepravilna polarnost lahko povzroči nepravilne meritve moči ali neželeno vedenje v določenih zaščitnih shemah.
Priključki CT so zato običajno označeni, da označujejo njihovo polarnost in usmeritev povezave.
11. Primarna in sekundarna konfiguracija
Tokovni transformatorji so na voljo v različnih fizičnih in električnih konfiguracijah.
Pogosti modeli vključujejo:
* Obročast-tip CT
* Okno-tip CT
* CT z razcepljenim{0}}jedrom
* Bar-vrsta CT
* CT-vrste rane
* Toroidni CT
Ustrezna zasnova je odvisna od razporeditve vodnika, razpoložljivega prostora za namestitev, nivoja toka in zahtev uporabe.
Na primer, CT z razdeljenim jedrom je lahko uporaben za aplikacije za naknadno vgradnjo, kjer obstoječega vodnika ni mogoče preprosto odklopiti.
12. Merilno območje
Uporabno merilno območje je še ena pomembna značilnost CT.
CT je treba izbrati tako, da njegov predvideni obratovalni tok spada v območje, kjer lahko zagotovi ustrezno natančnost.
Pri merilnih aplikacijah je lahko merilno območje še posebej pomembno, ker se lahko dejanska obremenitev čez dan močno spreminja.
Izbira ustreznega razmerja pomaga zagotoviti, da lahko CT zagotavlja koristne meritve v celotnem pričakovanem območju delovanja.
13. Toplotna zmogljivost
Tok, ki teče skozi CT, proizvaja toploto in CT mora biti sposoben varno delovati v svojih določenih toplotnih mejah.
Toplotna učinkovitost je odvisna od dejavnikov, kot so primarni tok, sekundarna obremenitev, temperatura okolja, razporeditev vodnikov in prezračevanje.
CT, nameščen v stikalni omarici z visoko-temperaturo, ima lahko drugačne toplotne pogoje kot tisti, nameščen v dobro-prezračenem okolju.
Zato je treba pri izbiri upoštevati delovno okolje.
14. Mehanske in okoljske značilnosti
Zmogljivost CT je odvisna tudi od pogojev, v katerih je nameščen transformator.
Pomembni okoljski dejavniki vključujejo:
* Temperatura
* Vlažnost
* Prah
* Onesnaženje
* Vibracije
* Korozija
* Nadmorska višina
* Notranja ali zunanja namestitev
Mehanska konstrukcija mora biti primerna tudi za okolje namestitve.
Na primer, zunanje aplikacije lahko zahtevajo CT z ustreznim ohišjem in zaščito okolja.
15. Uporaba za merjenje ali zaščito
Ena najpomembnejših lastnosti je predvidena uporaba.
Merilni CT je optimiziran za natančno merjenje.
Zaščitni CT je zasnovan tako, da zagotavlja primerno delovanje med visokim-tokom in okvarami.
Ti dve vrsti imata lahko različno zasnovo jedra, značilnosti natančnosti in zahteve glede zmogljivosti.
Zato se CT nikoli ne sme izbrati samo na podlagi trenutnega razmerja. Upoštevati je treba tudi predvideno uporabo.
16. Varnost sekundarnega tokokroga
Sekundarni krog je še ena pomembna značilnost delovanja CT.
Ko primarni tok teče, mora biti sekundar CT pravilno priključen na predvideno obremenitev ali z njim ravnati v skladu z odobrenimi postopki kratkega stika.
Sekundarnega CT-ja pod napetostjo ne smete naključno odpreti, ker se lahko razvije nevarna napetost.
Pravilno sekundarno ožičenje, ozemljitev, identifikacija sponk in vzdrževalni postopki so zato bistveni za varno delovanje.
Kako izbrati CT glede na njegove značilnosti
Pri izbiri tokovnega transformatorja morajo uporabniki skupaj oceniti več značilnosti:
1. Nazivni primarni tok
2. Nazivni sekundarni tok
3. Tekoče razmerje
4. Razred točnosti
5. Breme
6. Pogostost
7. Stopnja izolacije
8. Značilnosti nasičenosti
9. Vrsta namestitve
10. Okoljski pogoji
11. Zahteve glede merjenja ali zaščite
12. Povezana oprema
Upoštevanje vseh teh parametrov pomaga zagotoviti, da se CT ujema z električnim sistemom in zagotavlja zanesljivo delovanje.
Zaključek
Osnovne značilnosti tokovnega transformatorja določajo, kako dobro lahko meri, nadzoruje in podpira zaščito električnega sistema.
Pomembne značilnosti vključujejo razmerje CT, nazivni primarni tok, nazivni sekundarni tok, razred točnosti, obremenitev, nazivno frekvenco, stopnjo izolacije, značilnosti vzbujanja, zmogljivost nasičenja, polarnost, toplotno zmogljivost in fizično zgradbo.
Pravi CT je treba izbrati glede na celotno aplikacijo in ne glede na posamezen parameter. Z usklajevanjem karakteristik CT z električnim sistemom, povezano opremo in okoljem namestitve lahko uporabniki dosežejo natančnejše meritve, zanesljiv nadzor in učinkovito električno zaščito.