Strāvas transformatoru praktisks salīdzinājums mērīšanai un aizsardzībai

Aizsardzības CT precizitāteAizsardzības strāvas transformatora precizitāte nav saistīta ar precīzu aprēķinu, bet gan ar paredzamu veiktspēju kļūmes laikā. Tās precizitāti nosaka "saliktā kļūda" pie noteikta nominālās strāvas daudzkārtņa. Bieži sastopama aizsardzības klase ir5P10.Šis apzīmējums sadalās šādi:

• 5Saliktā kļūda nepārsniegs 5% pie precizitātes robežas.
• PŠis burts apzīmē to kā CT aizsardzības klasi.
• 10Šis ir precizitātes robežfaktors (ALF). Tas nozīmē, ka CT saglabās norādīto precizitāti līdz pat 10 reizēm virs nominālās primārās strāvas.

Īsāk sakot, 5P10 CT garantē, ka tad, kad primārā strāva ir 10 reizes lielāka par normālo nominālo vērtību, uz releju nosūtītais signāls joprojām ir 5% robežās no ideālās vērtības, nodrošinot, ka relejs pieņem pareizu lēmumu par izslēgšanos.

Slodzes un VA vērtējums

Nastair kopējā elektriskā slodze, kas pieslēgta strāvas transformatora sekundārajiem spailēm, mērīta voltampēros (VA) vai omos (Ω). Katra ierīce un vads, kas pieslēgts strāvas transformatoram, palielina šo slodzi. Strāvas transformatora nominālās slodzes pārsniegšana pasliktinās tā precizitāti.

Kopējais slogs irvisu komponentu impedanču summasekundārajā ķēdē:

• CT paša sekundārā tinuma pretestība.
• CT ar ierīci savienojošo vadu pretestība.
• Pievienotās ierīces (skaitītāja vai releja) iekšējā pretestība.

Kopējās slodzes aprēķināšana:Inženieris var aprēķināt kopējo slodzi, izmantojot formulu:Kopējā slodze (Ω) = CT tinums R (Ω) + vads R (Ω) + ierīce Z (Ω)Piemēram, ja CT sekundārā tinuma pretestība ir 0,08 Ω, savienojošo vadu pretestība ir 0,3 Ω un releja impedance ir 0,02 Ω, kopējā ķēdes slodze ir 0,4 Ω. Lai šī vērtība darbotos pareizi, tai jābūt mazākai par CT nominālo slodzi.

Mērīšanas CT parasti ir ar zemu VA vērtējumu (piemēram, 2,5 VA, 5 VA), jo tie nelielos attālumos tiek savienoti ar augstas pretestības, maza patēriņa mērīšanas ierīcēm. Aizsardzības CT ir nepieciešama daudz augstāka VA vērtējuma vērtība (piemēram, 15 VA, 30 VA), jo tiem ir jānodrošina pietiekama jauda, ​​lai darbinātu aizsargreleja zemākas pretestības, lielāka patēriņa spoles, bieži vien pa daudz garākiem kabeļu posmiem. Nepareiza CT slodzes vērtējuma saskaņošana ar faktisko ķēdes slodzi ir bieži sastopams kļūdu avots gan mērīšanas, gan aizsardzības shēmās.

Ceļa punkta sprieguma izpratne

Ceļa punkta spriegums (KPV) ir kritisks parametrs, kas raksturīgs tikai aizsardzības strāvas transformatoriem. Tas nosaka strāvas transformatora lietderīgā darbības diapazona augšējo robežu, pirms tā kodols sāk piesātināties. Šī vērtība ir būtiska, lai nodrošinātu, ka aizsargrelejs saņem uzticamu signālu lielas strāvas kļūmes gadījumā.

Inženieri nosaka KPV no CT ierosmes līknes, kas attēlo sekundārā ierosmes sprieguma un sekundārās ierosmes strāvas attiecību. "Celis" ir punkts uz šīs līknes, kur kodola magnētiskās īpašības dramatiski mainās.

TheIEEE C57.13 standartssniedz precīzu šī punkta definīciju. Datortomogrāfijas gadījumā bez spraugas lūzuma punkts ir vieta, kur līknes pieskare veido 45 grādu leņķi ar horizontālo asi. Datortomogrāfijas gadījumā ar spraugu šis leņķis ir 30 grādi. Šis konkrētais punkts iezīmē piesātinājuma sākumu.

Kad strāvas transformators darbojas zem tā pagrieziena punkta sprieguma, tā kodols atrodas lineārā magnētiskā stāvoklī. Tas ļauj tam precīzi reproducēt pievienotā releja īsslēguma strāvu. Tomēr, tiklīdz sekundārā sprieguma vērtība pārsniedz KPV, kodols nonāk piesātinājuma stāvoklī. Piesātinājums, ko bieži izraisa lielas maiņstrāvas un līdzstrāvas nobīdes īsslēguma laikā, izraisa strāvas transformatora...magnetizējošā pretestība ievērojami samazināsiesTransformators vairs nevar precīzi atspoguļot primāro strāvu uz sekundāro pusi.

Saistība starp KPV un aizsardzības uzticamību ir tieša un izšķiroša:

• Zem ceļa punkta:CT kodols darbojas lineāri. Tas nodrošina precīzu īsslēguma strāvas attēlojumu aizsargrelejam.
• Virs ceļa punkta:Kodols piesātinās. Tas noved pie ievērojama magnetizācijas strāvas pieauguma un nelineāras darbības, kas nozīmē, ka strāvas transformators vairs precīzi neatspoguļo patieso īsslēguma strāvu.
• Releja darbība:Aizsargrelejiem pareizai darbībai ir nepieciešams precīzs signāls. Ja strāvas transformators (CT) pārsātinās, pirms relejs var pieņemt lēmumu, relejs var nespēt noteikt kļūmes patieso apmēru, kā rezultātā var rasties aizkavēta atvienošanās vai pilnīga darbības pārtraukšana.
• Sistēmas drošība:Tāpēc CT lūzuma punkta spriegumam jābūt pietiekami augstākam par maksimālo sekundāro spriegumu, kas sagaidāms kļūmes laikā. Tas nodrošina, ka relejs saņem uzticamu signālu, lai aizsargātu dārgu aprīkojumu.

Inženieri aprēķina nepieciešamo KPV, lai nodrošinātu, ka strāvas transformators paliek nepiesātināts sliktākā iespējamā bojājuma apstākļos. Vienkāršota formula šim aprēķinam ir:

Nepieciešamais KPV ≥ Ja × (Rct + Rb)

Kur:

• If= Maksimālā sekundārā kļūmes strāva (ampēri)
• Rct= CT sekundārā tinuma pretestība (omi)
• Rb= Releja, vadu un savienojumu kopējā slodze (omi)

Galu galā ceļgala spriegums kalpo kā galvenais indikators aizsardzības CT spējai veikt savu drošības funkciju ārkārtējas elektriskās slodzes apstākļos.

Strāvas transformatora datu plāksnīšu apzīmējumu dekodēšana

Strāvas transformatora datu plāksnītē ir kompakts kods, kas nosaka tā veiktspējas iespējas. Šis burtciparu apzīmējums ir saīsināta valoda inženieriem, kas norāda komponenta precizitāti, pielietojumu un darbības ierobežojumus. Šo kodu izpratne ir būtiska, lai izvēlētos pareizo ierīci.

Mērījumu CT klašu interpretācija (piemēram, 0,2, 0,5S, 1)

Mērījumu CT klases nosaka skaitlis, kas apzīmē maksimāli pieļaujamo procentuālo kļūdu pie nominālās strāvas. Mazāks skaitlis norāda uz augstāku precizitātes pakāpi.

• 1. klase:Piemērots vispārējai paneļu mērīšanai, kur augsta precizitāte nav kritiski svarīga.
• 0.5. klase:Izmanto komerciāliem un rūpnieciskiem norēķinu lietojumiem.
• 0.2. klase:Nepieciešams augstas precizitātes ieņēmumu mērīšanai.

Dažās klasēs ir iekļauts burts “S”. Apzīmējums “S” IEC mērījumu CT klasēs, piemēram, 0,2S un 0,5S, apzīmē augstu precizitāti. Šo konkrēto klasifikāciju parasti izmanto tarifu mērīšanas lietojumos, kur precīzi mērījumi ir kritiski svarīgi, īpaši strāvas diapazona apakšējā galā.

Aizsardzības CT klašu tulkošana (piemēram, 5P10, 10P20)

Aizsardzības CT klasēs tiek izmantots trīsdaļīgs kods, kas apraksta to darbību kļūmes laikā. Bieži sastopams piemērs ir5P10.

5P10 koda izklāsts:

• 5Šis pirmais skaitlis ir maksimālā saliktā kļūda procentos (5%) pie precizitātes robežas.
• PBurts “P” tādā klasifikācijā kā 5P10 apzīmē “aizsardzības klasi”. Tas norāda, ka CT galvenokārt ir paredzēts aizsargreleju lietojumiem, nevis precīziem mērījumiem.
• 10Pēdējais skaitlis ir precizitātes robežfaktors (ALF). Tas nozīmē, ka CT saglabās norādīto precizitāti līdz īsslēguma strāvai, kas ir 10 reizes lielāka par tā nominālo vērtību.

Līdzīgi, a10P20CT klases saliktās kļūdas robeža ir 10% un precizitātes robežfaktors ir20Apzīmējumā, piemēram, 10P20, skaitlis "20" apzīmē precizitātes robežfaktoru. Šis koeficients norāda, ka transformatora kļūda saglabāsies pieņemamās robežās, ja strāva ir 20 reizes lielāka par nominālo vērtību. Šī spēja ir ļoti svarīga, lai nodrošinātu aizsargreleju pareizu darbību smagu īsslēguma apstākļu gadījumā.

Lietošanas rokasgrāmata: CT saskaņošana ar uzdevumu

Piemērota strāvas transformatora izvēle nav preferences jautājums, bet gan prasība, ko nosaka pielietojums. Mērīšanas strāvas transformators nodrošina finanšu darījumiem nepieciešamo precizitāti, savukārt aizsardzības strāvas transformators nodrošina aktīvu drošībai nepieciešamo uzticamību. Izpratne par to, kur pielietot katru veidu, ir būtiska pareizai elektrosistēmas projektēšanai un darbībai.

Kad lietot mērīšanas KT

Inženieriem mērīšanas CT jāizmanto jebkurā pielietojumā, kur galvenais mērķis ir precīza elektroenerģijas patēriņa izsekošana. Šīs ierīces ir precīzas rēķinu izrakstīšanas un enerģijas pārvaldības pamats. To konstrukcijas prioritāte ir augsta precizitāte normālas slodzes apstākļos.

Galvenie mērīšanas CT pielietojumi ir šādi:

• Ieņēmumu un tarifu mērīšanaKomunālie uzņēmumi izmanto augstas precizitātes CT (piemēram, 0,2S, 0,5S klases) rēķinu apmaksai mājsaimniecībām, komerciāliem un rūpnieciskiem klientiem. Precizitāte nodrošina godīgus un pareizus finanšu darījumus.
• Energopārvaldības sistēmas (EMS)Iestādes izmanto šos CT, lai uzraudzītu enerģijas patēriņu dažādās nodaļās vai iekārtās. Šie dati palīdz identificēt neefektivitāti un optimizēt enerģijas izmantošanu.
• Jaudas kvalitātes analīzeJaudas kvalitātes analizatoriem ir nepieciešami precīzi ievades dati, lai diagnosticētu tādas problēmas kā harmonikas un sprieguma kritumi. Šiem mērījumiem, īpaši vidēja sprieguma sistēmās, instrumenttransformatora frekvences raksturlīkne ir kritiski svarīga. Mūsdienu analizatoriem var būt nepieciešami uzticami dati.līdz 9 kHz, pieprasot frekvences optimizētus transformatorus, lai uztvertu pilnu harmonisko spektru.

Piezīme par atlasi:Izvēloties CT jaudas mērītājam vai analizatoram, izšķiroša nozīme ir vairākiem faktoriem.

• Izvades saderība: CT izejas vērtībai (piemēram, 333 mV, 5 A) ir jāatbilst skaitītāja ieejas prasībām.
• Ielādes lielumsLai saglabātu precizitāti, CT strāvas stipruma diapazonam jāatbilst paredzamajai slodzei.
• Fiziskā sagatavotība: CT ir fiziski jāpieguļ vadītājam. Elastīgas Rogovska spoles ir praktisks risinājums lielām kopnēm vai šaurām telpām.
• PrecizitāteNorēķinu veikšanai standarta precizitāte ir 0,5 % vai labāka. Vispārējai uzraudzībai var pietikt ar 1 %.

Kad lietot aizsardzības CT

Inženieriem jāizmanto aizsardzības strāvas transformators (CT) visur, kur galvenais mērķis ir aizsargāt personālu un iekārtas no pārslodzes un kļūmēm. Šie CT ir paredzēti, lai tie paliktu darbspējīgi ekstremālu elektrisko notikumu laikā, nodrošinot uzticamu signālu aizsargrelejai.

Bieži sastopamie aizsardzības CT pielietojumi ietver:

• Pārslodzes un zemējuma kļūmju aizsardzībaŠie strāvas transformatori (CT) padod signālus relejiem (piemēram, ANSI ierīcei 50/51), kas nosaka fāzes vai zemējuma kļūmes. Pēc tam relejs atslēdz ķēdes pārtraucēju, lai izolētu kļūmi. Vidēja sprieguma sadales iekārtās, izmantojot speciālunulles secības KTzemējuma bojājumu aizsardzībai bieži ieteicams izmantot atlikušo savienojumutrīsfāžu CTAtlikušais savienojums var izraisīt viltus atvienošanos nevienmērīgas piesātinājuma dēļ motora iedarbināšanas laikā vai fāzes kļūmju dēļ.
• Diferenciālā aizsardzībaŠī shēma aizsargā tādus svarīgus objektus kā transformatorus un ģeneratorus, salīdzinot strāvas, kas ienāk aizsargātajā zonā un iziet no tās. Tai nepieciešami saskaņoti aizsardzības CT komplekti.Mūsdienu digitālie relejivar kompensēt dažādus CT savienojumus (Zvaigžņu vai Delta) un fāzes nobīdes, izmantojot programmatūras iestatījumus, piedāvājot ievērojamu elastību šajās sarežģītajās shēmās.
• Attāluma aizsardzībaŠī shēma, ko izmanto pārvades līnijās, balstās uz aizsardzības CT, lai mērītu kļūmes impedanci. CT piesātinājums var izkropļot šo mērījumu, kā rezultātā relejs nepareizi novērtē kļūmes atrašanās vietu. Tāpēc CT jāprojektē tā, lai mērījuma laikā izvairītos no piesātinājuma.

Saskaņā ar ANSI C57.13 standarta aizsargstrāvas strāvas transformatoram ir jāiztur līdz20 reizestā nominālo strāvu kļūmes laikā. Tas nodrošina, ka tas var piegādāt relejam izmantojamu signālu, kad tas ir visvairāk nepieciešams.

Nepareizas izvēles augstās izmaksas

Nepareiza tipa CT izmantošana ir kritiska kļūda ar nopietnām sekām. Mērīšanas un aizsardzības CT funkcionālās atšķirības nav savstarpēji aizvietojamas, un neatbilstība var izraisīt bīstamas un dārgas sekas.

• Mērīšanas CT izmantošana aizsardzībaiŠī ir visbīstamākā kļūda. Mērīšanas strāvas transformators (CT) ir paredzēts piesātinājumam pie zemām pārslodzes strāvām, lai aizsargātu skaitītāju. Nopietna kļūmes gadījumā tas piesātinās gandrīz acumirklī. Piesātinātais CT nespēs reproducēt augsto kļūmes strāvu, un aizsargrelejs neredzēs notikuma patieso apmēru. Tas var izraisīt aizkavētu atvienošanos vai pilnīgu darbības pārtraukšanu, kā rezultātā var rasties katastrofāli iekārtu bojājumi, ugunsgrēks un risks personālam. Piemēram, CT piesātinājums var izraisīt transformatora diferenciālās aizsardzības releja atslēgšanos.nepareizi darboties, kas ārēja bojājuma laikā izraisa nevēlamu atvienošanos.
• Aizsardzības CT izmantošana mērījumiemŠī izvēle rada finansiālu neprecizitāti. Aizsardzības strāvas transformators (CT) nav paredzēts precīzai darbībai pie normālām darba strāvām. Tā precizitātes klase (piemēram, 5P10) garantē veiktspēju pie tā nominālās vērtības augstiem daudzkārtņiem, nevis pie skalas zemākā gala, kur darbojas lielākā daļa sistēmu. Tā izmantošana norēķiniem būtu kā smilšu grauda mērīšana ar mērauklu. Iegūtie enerģijas rēķini būtu neprecīzi, radot ieņēmumu zaudējumus komunālajiem pakalpojumiem vai pārmaksu patērētājam.

Kritiskas neveiksmes scenārijs:Attāluma aizsardzības shēmās CT piesātinājums izraisa releja mērījumus aaugstāka pretestībanekā faktiskā vērtība. Tas faktiski saīsina releja aizsargājošo darbības rādiusu. Kļūme, kas jānovērš nekavējoties, var tikt uzskatīta par tālāku kļūmi, izraisot aizkavētu atvienošanos. Šī kavēšanās paildzina elektriskās sistēmas slodzi un palielina plašu bojājumu iespējamību.

Galu galā nepareizas CT izvēles izmaksas ievērojami pārsniedz pašas detaļas cenu. Tas izpaužas kā iekārtu bojājumi, darbības dīkstāve, neprecīzi finanšu ieraksti un drošības apdraudējums.

Vai viens datortomogrāfs var kalpot gan mērījumiem, gan aizsardzībai?

Lai gan mērīšanas un aizsardzības CT ir atšķirīgi konstrukcijas elementi, inženieriem dažreiz ir nepieciešama viena ierīce abu funkciju veikšanai. Šī vajadzība noveda pie specializētu divējāda lietojuma transformatoru izstrādes, taču tiem ir nepieciešami īpaši kompromisi.

Divējāda pielietojuma (X klases) datortomogrāfija

Īpaša kategorija, kas pazīstama kāX klases vai PS klases strāvas transformators, var kalpot gan mērīšanai, gan aizsardzībai. Šīs ierīces nav definētas ar standarta precizitātes klasēm, piemēram, 5P10. Tā vietā to veiktspēju nosaka galveno parametru kopums, ko inženieris izmanto, lai pārbaudītu to piemērotību konkrētai aizsardzības shēmai.

Saskaņā ar IEC standartiem, X klases CT veiktspēju nosaka:

• Nominālā primārā strāva
• Apgriezienu attiecība
• Ceļa punkta spriegums (KPV)
• Magnetizācijas strāva pie norādītā sprieguma
• Sekundārā tinuma pretestība pie 75°C

Šīs īpašības ļauj ierīcei nodrošināt augstu mērīšanas precizitāti normālos apstākļos, vienlaikus nodrošinot paredzamu lūzuma punkta spriegumu uzticamai releja darbībai kļūmju laikā. Tos bieži izmanto augstas pretestības diferenciālās aizsardzības shēmās, kur veiktspēja ir jāzina precīzi.

Praktiski ierobežojumi un kompromisi

Neskatoties uz X klases CT esamību, bieži vien tiek izvairīties no vienas ierīces izmantošanas gan mērīšanai, gan aizsardzībai. Abām funkcijām ir principiāli pretrunīgas prasības.

Mērīšanas CT ir paredzēts agrīnai piesātināšanai, lai aizsargātu jutīgus skaitītājus.aizsardzības CT ir izstrādātslai pretotos piesātinājumam un nodrošinātu, ka relejs var noteikt kļūmi. Divējāda lietojuma CT ir jāpanāk kompromiss starp šiem diviem pretējiem mērķiem.

Šis kompromiss nozīmē, ka divējāda lietojuma CT var neveikt nevienu no šiem uzdevumiem tik labi kā atsevišķa ierīce. Konstrukcija kļūst sarežģītāka un dārgāka. Vairumā gadījumu uzticamāks un izmaksu ziņā efektīvāks risinājums ir uzstādīt divus atsevišķus, specializētus CT — vienu mērīšanai un otru aizsardzībai. Šī pieeja nodrošina, ka abinorēķinu sistēmaun drošības sistēma darbojas bez kompromisiem.

---

Izvēle starpmērīšanas un aizsardzības CTir skaidrs lēmums, kas balstīts uz darbības prioritāti. Viens nodrošina precīzu rēķinu izrakstīšanu, bet otrs nodrošina uzticamību kļūmes laikā. Pareiza veida izvēle nav apspriežama sistēmas drošības, finansiālās precizitātes un iekārtu ilgmūžības ziņā. Inženieriem vienmēr ir jāsalīdzina CT specifikācijas ar pievienotās ierīces vajadzībām.

Agalīgā pārbaudes kontrolsarakstsietver:

1. Nosakiet primāro strāvuPielāgojiet strāvas transformatora attiecību maksimālajai slodzei.
2. Aprēķināt slodzi: Summējiet visu pievienoto komponentu slodzi.
3. Pārbaudiet precizitātes klasiIzvēlieties pareizo mērīšanas vai aizsardzības klasi.

Bieži uzdotie jautājumi

Kas notiek, ja CT sekundārā ķēde paliek atvērta?

Atvērta sekundārā ķēde rada bīstami augstu spriegumu. Primārā strāva kļūst par magnetizējošo strāvu, piesātinot serdi. Šis stāvoklis var sabojāt strāvas transformatoru un radīt nopietnu elektrošoka risku.

Drošība pirmajā vietā:Pirms jebkura instrumenta atvienošanas no ķēdes vienmēr izveidojiet īssavienojumu sekundārajiem spailēm.

Kā inženieri izvēlas pareizo CT attiecību?

Inženieri izvēlas koeficientu, kurā sistēmas normālā maksimālā strāva ir tuvu strāvas transformatora primārajai strāvai. Šī izvēle nodrošina, ka strāvas transformators darbojas visprecīzākajā diapazonā. Piemēram, 90 A slodze labi darbojas ar strāvas transformatoru 100:5 A.

Kāpēc mērīšanas CT nav droša aizsardzībai?

Mērīšanas CT ātri piesātinās kļūmes gadījumā. Tas nevar ziņot par patieso īsslēguma strāvu aizsargrelejam. Tad relejs neizdodas atvienot slēdzi, izraisot iekārtu bojājumus un nopietnus drošības apdraudējumus.

Vai viens CT var kalpot gan mērīšanai, gan aizsardzībai?

Speciālie X klases CT var pildīt abas funkcijas, taču to konstrukcija ir kompromiss. Lai nodrošinātu optimālu drošību un precizitāti, inženieri parasti uzstāda divus atsevišķus, speciāli paredzētus CT — vienu mērīšanai un otru aizsardzībai.