'n Praktiese vergelyking van stroomtransformators vir meting teenoor beskerming

Beskerming CT AkkuraatheidBeskermings-CT-akkuraatheid gaan nie oor presisie-fakturering nie, maar oor voorspelbare werkverrigting tydens 'n fout. Die akkuraatheid daarvan word gedefinieer deur 'n "saamgestelde fout" teen 'n gespesifiseerde veelvoud van sy nominale stroom. 'n Algemene beskermingsklas is5P10.Hierdie benaming word soos volg uiteengesit:

• 5Die saamgestelde fout sal nie 5% by die akkuraatheidslimiet oorskry nie.
• PHierdie letter dui dit aan as 'n beskermingsklas CT.
• 10Dit is die Akkuraatheidslimietfaktor (ALF). Dit beteken dat die CT sy gespesifiseerde akkuraatheid tot 10 keer sy gegradeerde primêre stroom sal handhaaf.

Kortliks, 'n 5P10 CT waarborg dat wanneer die primêre stroom 10 keer sy normale gradering is, die sein wat na die relais gestuur word steeds binne 5% van die ideale waarde is, wat verseker dat die relais 'n korrekte uitskakelbesluit neem.

Las en VA-gradering

Lasis die totale elektriese las wat aan die CT se sekondêre terminale gekoppel is, gemeet in Volt-Ampère (VA) of ohm (Ω). Elke toestel en draad wat aan die CT gekoppel is, dra by tot hierdie las. Oorskryding van 'n CT se gegradeerde las sal die akkuraatheid daarvan verminder.

Die totale las is diesom van die impedansies van alle komponentein die sekondêre stroombaan:

• Die CT se eie sekondêre wikkelingsweerstand.
• Die weerstand van die looddrade wat die CT aan die toestel verbind.
• Die interne impedansie van die gekoppelde toestel (meter of relais).

Berekening van totale las:'n Ingenieur kan die totale las bereken deur die formule te gebruik:Totale las (Ω) = CT-wikkeling R (Ω) + Draad R (Ω) + Toestel Z (Ω)Byvoorbeeld, as 'n CT se sekondêre wikkelingsweerstand 0.08 Ω is, die verbindingsdrade 0.3 Ω weerstand het, en die relais 'n impedansie van 0.02 Ω het, is die totale stroombaanlas 0.4 Ω. Hierdie waarde moet minder wees as die CT se gegradeerde las sodat dit korrek kan werk.

Meet-CT's het tipies lae VA-graderings (bv. 2.5 VA, 5 VA) omdat hulle oor kort afstande aan hoë-impedansie, lae-verbruik meettoestelle koppel. Beskermings-CT's benodig baie hoër VA-graderings (bv. 15 VA, 30 VA) omdat hulle genoeg krag moet lewer om die laer-impedansie, hoër-verbruik spoele van 'n beskermingsrelais te laat werk, dikwels oor baie langer kabellope. Die verkeerde aanpassing van die CT se lasgradering met die werklike stroombaanlas is 'n algemene bron van foute in beide meet- en beskermingskemas.

Verstaan ​​die Kniepunt Spanning

Die Kniepuntspanning (KPV) is 'n kritieke parameter wat eksklusief is vir beskermings-CT's. Dit definieer die boonste grens van 'n CT se nuttige bedryfsbereik voordat die kern daarvan begin versadig. Hierdie waarde is noodsaaklik om te verseker dat 'n beskermingsrelais 'n betroubare sein ontvang tydens 'n hoëstroomfout.

Ingenieurs bepaal die KPV vanaf die CT se opwekkingskurwe, wat die sekondêre opwekkingspanning teen die sekondêre opwekkingstroom uitstippel. Die "knie" is die punt op hierdie kurwe waar die kern se magnetiese eienskappe dramaties verander.

DieIEEE C57.13 standaardbied 'n presiese definisie vir hierdie punt. Vir 'n kern-CT sonder 'n gaping, is die kniepunt waar 'n raaklyn aan die kromme 'n hoek van 45 grade met die horisontale as vorm. Vir 'n kern-CT met 'n gaping, is hierdie hoek 30 grade. Hierdie spesifieke punt dui die aanvang van versadiging aan.

Wanneer 'n CT onder sy kniepuntspanning werk, is sy kern in 'n lineêre magnetiese toestand. Dit laat dit toe om die foutstroom vir die gekoppelde relais akkuraat te reproduseer. Sodra die sekondêre spanning egter die KPV oorskry, gaan die kern versadiging binne. Versadiging, dikwels aangedryf deur groot WS-strome en GS-verrekeninge tydens 'n fout, veroorsaak dat die CT semagnetiseringsimpedansie aansienlik daalDie transformator kan nie meer die primêre stroom getrou na sy sekondêre kant weerkaats nie.

Die verband tussen KPV en beskermingsbetroubaarheid is direk en van kardinale belang:

• Onder die kniepunt:Die CT-kern werk lineêr. Dit verskaf 'n akkurate voorstelling van die foutstroom na die beskermingsrelais.
• Punt bo die knie:Die kern versadig. Dit lei tot 'n groot toename in magnetiseringsstroom en nie-lineêre werking, wat beteken dat die CT nie meer die ware foutstroom akkuraat weerspieël nie.
• Relaiswerking:Beskermende relais benodig 'n akkurate sein om korrek te werk. As 'n CT versadig raak voordat die relais 'n besluit kan neem, kan die relais nie die werklike omvang van die fout opspoor nie, wat lei tot 'n vertraagde uitskakeling of 'n algehele mislukking van werking.
• Stelselveiligheid:Daarom moet die CT se kniepuntspanning voldoende hoër wees as die maksimum sekondêre spanning wat tydens 'n fout verwag word. Dit verseker dat die relais 'n betroubare sein ontvang om duur toerusting te beskerm.

Ingenieurs bereken die vereiste KPV om te verseker dat die CT onversadig bly onder die ergste fouttoestande. 'n Vereenvoudigde formule vir hierdie berekening is:

Vereiste KPV ≥ Indien × (Rct + Rb)

Waar:

• If= Maksimum sekondêre foutstroom (Ampère)
• Regs= CT sekondêre wikkelingsweerstand (Ohm)
• Rb= Totale las van die relais, bedrading en verbindings (Ohm)

Uiteindelik dien die kniepuntspanning as die primêre aanduiding van 'n beskermings-CT se vermoë om sy veiligheidsfunksie onder uiterste elektriese spanning te verrig.

Dekodering van stroomtransformator naamplaatbenamings

'n Naamplaat van 'n stroomtransformator bevat 'n kompakte kode wat die werkverrigting daarvan definieer. Hierdie alfanumeriese benaming is 'n verkorte taal vir ingenieurs wat die komponent se akkuraatheid, toepassing en operasionele limiete spesifiseer. Om hierdie kodes te verstaan ​​is noodsaaklik om die korrekte toestel te kies.

Interpretasie van Meting-CT-klasse (bv. 0.2, 0.5S, 1)

Metings-CT-klasse word gedefinieer deur 'n getal wat die maksimum toelaatbare persentasie fout by die nominale stroom verteenwoordig. 'n Kleiner getal dui op 'n hoër mate van akkuraatheid.

• Klas 1:Geskik vir algemene paneelmeting waar hoë presisie nie krities is nie.
• Klas 0.5:Gebruik vir kommersiële en industriële faktureringtoepassings.
• Klas 0.2:Vereis vir hoë-akkuraatheid inkomstemeting.

Sommige klasse sluit die letter 'S' in. Die 'S'-benaming in IEC-metings-CT-klasse, soos 0.2S en 0.5S, dui op hoë akkuraatheid. Hierdie spesifieke klassifikasie word gewoonlik gebruik in tariefmetingstoepassings waar presiese metings krities is, veral aan die onderkant van die stroomreeks.

Interpretasie van Beskermings-CT-klasse (bv. 5P10, 10P20)

Beskermings-CT-klasse gebruik 'n driedelige kode wat hul gedrag tydens 'n fout beskryf. 'n Algemene voorbeeld is5P10.

Die 5P10-kode afbreek:

• 5Hierdie eerste getal is die maksimum saamgestelde fout in persentasie (5%) by die akkuraatheidslimiet.
• PDie letter 'P' in 'n klassifikasie soos 5P10 dui 'Beskermingsklas' aan. Dit dui aan dat die CT hoofsaaklik ontwerp is vir beskermende herleidingstoepassings eerder as presiese meting.
• 10Hierdie laaste getal is die Akkuraatheidslimietfaktor (ALF). Dit beteken dat die CT sy gespesifiseerde akkuraatheid sal handhaaf tot 'n foutstroom wat 10 keer sy nominale gradering is.

Net so, 'n10P20klas CT het 'n saamgestelde foutlimiet van 10% en 'n akkuraatheidslimietfaktor van20In 'n benaming soos 10P20, dui die getal '20' die akkuraatheidslimietfaktor aan. Hierdie faktor dui aan dat die transformator se fout binne aanvaarbare perke sal bly wanneer die stroom 20 keer sy nominale waarde is. Hierdie vermoë is van kritieke belang om te verseker dat beskermingsrelais korrek funksioneer tydens ernstige kortsluitingstoestande.

Toepassingsgids: Pas die CT by die taak aan

Die keuse van die toepaslike stroomtransformator is nie 'n kwessie van voorkeur nie, maar 'n vereiste wat deur die toepassing bepaal word. 'n Meet-CT bied die presisie wat nodig is vir finansiële transaksies, terwyl 'n beskermings-CT die betroubaarheid lewer wat nodig is vir bateveiligheid. Om te verstaan ​​waar om elke tipe toe te pas, is fundamenteel vir goeie elektriese stelselontwerp en -werking.

Wanneer om 'n meet-CT te gebruik

Ingenieurs behoort 'n meet-CT te gebruik in enige toepassing waar presiese dophou van elektriese verbruik die primêre doelwit is. Hierdie toestelle vorm die fondament van akkurate fakturering en energiebestuur. Hul ontwerp prioritiseer hoë akkuraatheid onder normale lastoestande.

Belangrike toepassings vir meet-CT's sluit in:

• Inkomste- en TariefmetingNutsdienste gebruik hoogs akkuraate CT's (bv. Klas 0.2S, 0.5S) vir die fakturering van residensiële, kommersiële en industriële kliënte. Die akkuraatheid verseker billike en korrekte finansiële transaksies.
• Energiebestuurstelsels (EMS)Fasiliteite gebruik hierdie CT's om energieverbruik oor verskillende departemente of toerusting te monitor. Hierdie data help om ondoeltreffendhede te identifiseer en energieverbruik te optimaliseer.
• KragkwaliteitsanaliseKragkwaliteitsanaliseerders benodig akkurate insette om probleme soos harmonieke en spanningsverskille te diagnoseer. Vir hierdie metings, veral in mediumspanningstelsels, is die frekwensierespons van die instrumenttransformator van kritieke belang. Moderne analiseerders benodig moontlik betroubare data.tot 9 kHz, wat frekwensie-geoptimaliseerde transformators vereis om 'n volle harmoniese spektrum vas te lê.

Nota oor seleksie:Wanneer 'n CT vir 'n kragmeter of ontleder gekies word, is verskeie faktore van kritieke belang.

• UitsetversoenbaarheidDie CT se uitset (bv. 333 mV, 5 A) moet ooreenstem met die meter se insetvereistes.
• Laai GrootteDie CT se stroomsterkte-bereik moet ooreenstem met die verwagte las om akkuraatheid te handhaaf.
• Fisiese FiksheidDie CT moet fisies om die geleier pas. Buigsame Rogowski-spoele is 'n praktiese oplossing vir groot busstawe of beknopte ruimtes.
• AkkuraatheidVir fakturering is 'n akkuraatheid van 0.5% of beter standaard. Vir algemene monitering kan 1% voldoende wees.

Wanneer om 'n Beskermende CT te Gebruik

Ingenieurs moet 'n beskermings-CT gebruik waar die primêre doel is om personeel en toerusting teen oorstrome en foute te beskerm. Hierdie CT's is ontwerp om tydens uiterste elektriese gebeurtenisse operasioneel te bly en 'n betroubare sein aan 'n beskermingsrelais te verskaf.

Algemene toepassings vir beskermings-CT's sluit in:

• Oorstroom- en aardfoutbeskermingHierdie KT's voer seine na relais (soos ANSI-toestel 50/51) wat fase- of aardfoute opspoor. Die relais skakel dan 'n stroombreker uit om die fout te isoleer. In mediumspanningskakeltoerusting, met behulp van 'n toegewydenul-volgorde CTvir aardfoutbeskerming word dikwels aanbeveel oor 'n oorblywende verbinding vandriefase-CT's'n Oorblywende verbinding kan lei tot valse uitskakelings as gevolg van ongelyke versadiging tydens motoraanvang of fasefoute.
• Differensiële BeskermingHierdie skema beskerm belangrike bates soos transformators en kragopwekkers deur strome wat die beskermde sone binnegaan en verlaat, te vergelyk. Dit vereis ooreenstemmende stelle beskermings-CT's.Moderne digitale relaiskan kompenseer vir verskillende CT-verbindings (Wye of Delta) en faseverskuiwings deur sagteware-instellings, wat beduidende buigsaamheid in hierdie komplekse skemas bied.
• AfstandsbeskermingHierdie skema, wat in transmissielyne gebruik word, maak staat op beskermings-CT's om die impedansie van 'n fout te meet. CT-versadiging kan hierdie meting verdraai, wat veroorsaak dat die relais die fout se ligging verkeerd beoordeel. Daarom moet die CT ontwerp word om versadiging vir die duur van die meting te vermy.

Volgens ANSI C57.13 moet 'n standaard beskermende CT tot ... weerstaan20 keersy nominale stroom tydens 'n fout. Dit verseker dat dit 'n bruikbare sein aan die relais kan lewer wanneer dit die belangrikste is.

Die hoë koste van verkeerde seleksie

Die gebruik van die verkeerde tipe CT is 'n kritieke fout met ernstige gevolge. Die funksionele verskille tussen meet- en beskermings-CT's is nie uitruilbaar nie, en 'n wanverhouding kan lei tot gevaarlike en duur uitkomste.

• Gebruik van 'n meet-CT vir beskermingDit is die gevaarlikste fout. 'n Meet-CT is ontwerp om te versadig by lae oorstrome om die meter te beskerm. Tydens 'n groot fout sal dit amper onmiddellik versadig. Die versadigde CT sal nie die hoë foutstroom kan reproduseer nie, en die beskermingsrelais sal nie die ware omvang van die gebeurtenis sien nie. Dit kan lei tot 'n vertraagde uitskakeling of 'n algehele mislukking van werking, wat katastrofiese toerustingskade, brand en risiko vir personeel tot gevolg het. CT-versadiging kan byvoorbeeld veroorsaak dat 'n transformator-differensiële beskermingsrelais...wanfunksioneer, wat lei tot 'n ongewenste uitskakeling tydens 'n eksterne fout.
• Gebruik van 'n Beskermings-CT vir MetingHierdie keuse lei tot finansiële onakkuraatheid. 'n Beskermende CT is nie ontwerp vir presisie teen normale bedryfstrome nie. Die akkuraatheidsklas (bv. 5P10) waarborg werkverrigting teen hoë veelvoude van sy gradering, nie aan die lae kant van die skaal waar die meeste stelsels werk nie. Om dit vir fakturering te gebruik, sou wees soos om 'n sandkorrel met 'n maatstaf te meet. Die gevolglike energierekeninge sou onakkuraat wees, wat lei tot inkomsteverlies vir die nutsmaatskappy of oorheffing vir die verbruiker.

'n Kritieke mislukkingscenario:In afstandsbeskermingskemas veroorsaak CT-versadiging dat die relais 'n meethoër impedansieas die werklike waarde. Dit verkort die relais se beskermende bereik effektief. 'n Fout wat onmiddellik opgelos moet word, kan as 'n verder wegliggende fout beskou word, wat 'n vertraagde uitskakeling veroorsaak. Hierdie vertraging verleng die spanning op die elektriese stelsel en verhoog die potensiaal vir wydverspreide skade.

Uiteindelik gaan die koste van 'n verkeerde CT-keuse veel verder as die prys van die komponent self. Dit manifesteer in toerustingvernietiging, operasionele stilstandtyd, onakkurate finansiële rekords en gekompromitteerde veiligheid.

Kan een CT beide meting en beskerming dien?

Alhoewel meet- en beskermings-CT's verskillende ontwerpe het, benodig ingenieurs soms 'n enkele toestel om beide funksies te verrig. Hierdie behoefte het gelei tot die ontwikkeling van gespesialiseerde dubbeldoeltransformators, maar hulle kom met spesifieke kompromieë.

Die Dubbeldoelige (Klas X) CT

'n Spesiale kategorie, bekend as dieKlas X- of PS-klas stroomtransformator, kan beide meet- en beskermingsrolle vervul. Hierdie toestelle word nie gedefinieer deur standaard akkuraatheidsklasse soos 5P10 nie. In plaas daarvan word hul werkverrigting gespesifiseer deur 'n stel sleutelparameters wat 'n ingenieur gebruik om hul geskiktheid vir 'n spesifieke beskermingskema te verifieer.

Volgens IEC-standaarde, die werkverrigting van 'n Klas X CT word gedefinieer deur:

• Gegradeerde primêre stroom
• Draaieverhouding
• Kniepuntspanning (KPV)
• Magnetiseringsstroom teen die gespesifiseerde spanning
• Sekondêre wikkelingsweerstand teen 75°C

Hierdie eienskappe laat die toestel toe om hoë akkuraatheid vir meting onder normale toestande te bied, terwyl dit ook 'n voorspelbare kniepuntspanning bied vir betroubare relaiswerking tydens foute. Hulle word dikwels gebruik in hoë-impedansie differensiële beskermingskemas waar werkverrigting presies bekend moet wees.

Praktiese Beperkings en Afwegings

Ten spyte van die bestaan ​​van Klas X-stroomstroomtorings (CT's), word die gebruik van 'n enkele toestel vir beide meting en beskerming dikwels vermy. Die twee funksies het fundamenteel teenstrydige vereistes.

'n Metings-CT is ontwerp om vroeg te versadig om sensitiewe meters te beskerm.beskerming CT is ontwerpom versadiging te weerstaan ​​om te verseker dat 'n relais 'n fout kan opspoor. 'n Dubbeldoel-CT moet 'n kompromis tussen hierdie twee teenoorgestelde doelwitte maak.

Hierdie kompromie beteken dat 'n dubbeldoel-CT dalk nie een van die twee take so goed soos 'n toegewyde eenheid sal verrig nie. Die ontwerp word meer kompleks en duur. Vir die meeste toepassings is die installering van twee aparte, gespesialiseerde CT's – een vir meting en een vir beskerming – die meer betroubare en koste-effektiewe oplossing. Hierdie benadering verseker dat beide diefaktuurstelselen die veiligheidstelsel funksioneer sonder kompromie.

---

Die keuse tussenmeting- en beskermings-CT'sis 'n duidelike besluit gebaseer op operasionele prioriteit. Een bied presisie vir fakturering, terwyl die ander betroubaarheid tydens 'n fout verseker. Die keuse van die korrekte tipe is ononderhandelbaar vir stelselveiligheid, finansiële akkuraatheid en toerusting se lewensduur. Ingenieurs moet altyd die CT se spesifikasies kruisverwys met die behoeftes van die gekoppelde toestel.

'nfinale verifikasiekontrolelyssluit in:

1. Bepaal Primêre StroomPas die CT-verhouding by die maksimum las aan.
2. Bereken die las: Som die las van alle gekoppelde komponente op.
3. Verifieer AkkuraatheidsklasKies die korrekte klas vir meting of beskerming.

Gereelde vrae

Wat gebeur as 'n CT se sekondêre stroombaan oop gelaat word?

'n Oop sekondêre stroombaan skep 'n gevaarlike hoë spanning. Die primêre stroom word magnetiserende stroom, wat die kern versadig. Hierdie toestand kan die CT vernietig en hou 'n ernstige skokrisiko in.

Veiligheid Eerste:Kortsluit altyd die sekondêre terminale voordat enige instrument van die stroombaan ontkoppel word.

Hoe kies ingenieurs die korrekte CT-verhouding?

Ingenieurs kies 'n verhouding waar die stelsel se normale maksimum stroom naby die CT se primêre gradering is. Hierdie keuse verseker dat die CT binne sy akkuraatste reeks werk. Byvoorbeeld, 'n 90A-las werk goed met 'n 100:5A CT.

Waarom is 'n meet-CT onveilig vir beskerming?

'n Meet-CT versadig vinnig tydens 'n fout. Dit kan nie die werklike foutstroom aan die beskermingsrelais rapporteer nie. Die relais slaag dan nie daarin om die stroombreker uit te skakel nie, wat lei tot toerustingvernietiging en ernstige veiligheidsgevare.

Kan een CT beide meting en beskerming dien?

Spesiale Klas X-stroomkringe kan beide rolle vervul, maar hul ontwerp is 'n kompromie. Vir optimale veiligheid en akkuraatheid installeer ingenieurs tipies twee aparte, toegewyde stroomkringe - een vir meting en een vir beskerming.