Ток трансформаторлары қуат жүйесін қауіпсіз және дәл бақылауға қалай мүмкіндік береді?

1. Ток трансформаторларына кіріспе

A Ток трансформаторы(CT) жоғары бастапқы токтарды пропорционалды төмен, өлшенетін қайталама токтарға түрлендіру үшін электр энергетикалық жүйелерінде қолданылатын маңызды аспаптық трансформатор болып табылады [анықтама: 0]. Бұл түрлендіру операторларға немесе аспаптарға қауіпті ток деңгейлеріне әсер етпестен жоғары вольтты электр желілерін қауіпсіз бақылауға, өлшеуге және қорғауға мүмкіндік береді[сілтеме:1]. Бастапқы тізбек пен қайталама өлшеу құралдары арасындағы электрлік оқшаулауды қамтамасыз ету арқылы,Ток трансформаторларықазіргі заманғы электр жүйесі аспаптарының негізін құрайды[анықтама:2].

Негізгі рөлі АТок трансформаторыүлкен токтарды — бірнеше амперден ондаған мың амперге дейін — релелермен, метрлермен және цифрлық құралдармен үйлесімді 5 А немесе 1 А сияқты стандартталған қайталама мәндерге дейін масштабтау болып табылады[сілтеме:3][анықтама:4]. Бұл масштабтау мүмкіндігі гальваникалық оқшаулаумен біріктірілгенТок трансформаторықосалқы станцияларда, өнеркәсіптік нысандарда және жаңартылатын энергия қондырғыларында таптырмас [анықтама:5].

Жоғары сапаны анықтайтын негізгі атрибуттарТок трансформаторыдәлдік, сызықтық, термиялық тұрақтылық және оқшаулау тұтастығын қамтиды[анықтама:6]. Құйылған шайырдың ішкі конфигурациясында немесе майға батырылған сыртқы дизайнда орналастырылғанына қарамастан,Ток трансформаторықалыпты жүктемеде де, ақаулық жағдайында да өзінің белгіленген өнімділігін сақтауы керек[анықтама:7].

2. Ток трансформаторларының жұмыс істеу принципі

Ток трансформаторларыФарадей заңымен реттелетін электромагниттік индукция принципі бойынша жұмыс істейді[сілтеме:8][анықтама:9]. Бастапқы орам - әдетте бір өту немесе ток өткізгіштің бірнеше айналымы - өлшенетін ток өткізетін желімен тізбектей жалғанады[анықтама:10]. Бұл бастапқы ток трансформатор өзегінде айнымалы магнит ағынын тудырады[анықтама:11].

Бір ядроның айналасында оралған көптеген бұрылыстардан тұратын екінші реттік орам осы өзгермелі магнит ағынын кесіп алады және бастапқы токқа пропорционал екінші реттік токты индукциялайды[анықтама:12][анықтама:13]. Бастапқы токтың қайталама токқа қатынасы айналымдар қатынасымен анықталады, ал номиналды ток қатынасы Kn = I1n / I2n[сілтеме:14] деп белгіленеді. Мысалы, аТок трансформаторы400:5 қатынасында 400 ампер бастапқы токты 5 ампер қайталама токқа түрлендіреді[анықтама:15].

Ашық қайталама тізбекте жұмыс істейтін кернеу трансформаторларынан айырмашылығы,Ток трансформаторларыжұмыс кезінде төмен кедергісі бар тұйық қайталама тізбекті ұстап тұру керек[анықтама:16]. Өйткені екінші реттік ток негізгі ағынға қарсы тұратын магнитсіздендіргіш ағынды тудырады, ядро ​​ағынының тығыздығын қауіпсіз жұмыс ауқымында сақтайды. Егер бастапқы ток жүріп жатқанда екінші реттік тізбек ашылса, магнитсіздендіргіш әсер жоғалып, ядроның қанығуына және қауіпті жоғары кернеулердің пайда болуына әкеліп соғады[сілтеме:17][анықтама:18].

Миниатюралық немесе аспаптықТок трансформаторларыжоғары қуатты жүйелер мен сезімтал өлшеу құралдары арасындағы алшақтықты өтей отырып, зертханалық немесе деректерді жинау қолданбалары үшін миллиампер деңгейіндегі шығыстарды қамтамасыз етеді[сілтеме:19].

3. Ток трансформаторларының классификациясы

Ток трансформаторларыоқшаулау ортасын, орнату әдісін және функционалдық мақсатын қоса алғанда, бірнеше өлшемдер бойынша жіктелуі мүмкін. Осы жіктеулерді түсіну берілген қолданба үшін дұрыс КТ таңдау үшін өте маңызды[сілтеме:20].

3.1 Оқшаулау ортасы бойынша жіктелуі

• Құрғақ түріТок трансформаторы:Лакпен қапталған қарапайым оқшаулағыш материалдарды қолданады[анықтама:21]. Бұл ықшам, техникалық қызмет көрсетуге ыңғайлы және отқа төзімді, бұл оларды ішкі қондырғыларға жарамды етеді[анықтама:22].
• Құйма шайырТок трансформаторы:Эпоксидті шайырмен немесе басқа шайыр қоспаларымен құйылған[анықтама:23]. Бұл құрылыс тамаша механикалық беріктік, ылғалға төзімділік және диэлектрлік қасиеттерді ұсынады[анықтама:24].
• Майға батырылғанТок трансформаторы:Оқшаулағыш қағазбен және маймен оқшауланған[анықтама:25]. Әдетте жоғары салқындату және оқшаулау қажет сыртқы қолданбаларда қолданылады[анықтама:26].
• Газ оқшауланғанТок трансформаторы:Бастапқы оқшаулау газдан тұрады (әдетте SF6)[анықтама:27]. Бұлар әдетте газды оқшауланған тарату құрылғыларында (ГАЖ) кездеседі[анықтама:28].

3.2 Орнату әдісі бойынша жіктеу

• Өткізу түріТок трансформаторы:Панель немесе қабырға арқылы өтуге арналған[анықтама:29]. Бастапқы өткізгіш орталық саңылау арқылы өткізіледі.
• Бағаналы түріТок трансформаторы:Жазықтыққа немесе тірекке орнатылған, негізгі тізбекті өткізгіштің тірегі ретінде қызмет етеді[анықтама:30].
• Жең түріТок трансформаторы:Арнайы бастапқы өткізгіш немесе оқшаулаусыз оқшауланған төлкеге ​​тікелей орнатылады[анықтама:31].
• ШинаТок трансформаторы:Тікелей шинаға орнатылады, шинаның өзі негізгі өткізгіш ретінде әрекет етеді[анықтама:32].

3.3 Функционалдық мақсаты бойынша жіктеу

• ӨлшеуТок трансформаторы:Әдетте 0,2, 0,5 немесе 1,0 сияқты класстармен қалыпты жұмыс диапазонында жоғары дәлдікке арналған[сілтеме:33].
• ҚорғауТок трансформаторы:Көбінесе 5P10 немесе 5P20[сілтеме:34] сияқты сыныптармен көрсетілген ақаулық жағдайында өнімділікті қолдау үшін әзірленген.

4. Дұрыс ток трансформаторын қалай таңдауға болады

Таңдау аТок трансформаторыбірнеше техникалық параметрлерді мұқият бағалауды талап етеді. Келесі факторлар маңызды:

4.1 Бастапқы ток рейтингі

КТ шамадан тыс жүктеме жағдайлары үшін барабар маржамен тізбектің максималды үздіксіз бастапқы токына есептелуі керек. Стандартты бастапқы рейтингтер 5 А-дан 10 000 А-ға дейін [анықтама:35].

4.2 Екінші ток рейтингі

Жалпы қайталама рейтингтер 5 А және 1 А [анықтама:36]. A 1 A қосымшасы жиі ұзын кабельдер үшін қолайлы, себебі ол жүктемені және кернеудің төмендеуін азайтады[анықтама:37].

4.3 Дәлдік класы

Дәлдік класы номиналды ток кезінде рұқсат етілген ең үлкен қатені анықтайды[анықтама:38]. Өлшеу қолданбалары үшін 0,2, 0,5 және 1,0 сыныптары тән. Қорғау үшін 5P10 (10 еселенген номиналды ток кезінде 5% қате) сияқты класстар кең таралған[анықтама:39].

4.4 Жүктілік рейтингі

Жүктеме – VA-де көрсетілген қайталама тізбектің толық кедергісі[сілтеме:40]. Дәлдікті сақтау үшін КТ жүктемесі қосылған жүктемеден асуы керек[анықтама:41].

4.5 Оқшаулау деңгейі

Оқшаулағыш жүйе кернеуіне және кез келген өтпелі асқын кернеулерге төтеп беруі керек. Бұл құрғақ типті, құйма шайырлы, майға батырылған немесе газ оқшауланған КТ сәйкестігін анықтайды[анықтама:42].

5. Энергетикалық жүйелердегі қолданбалар

Ток трансформаторларыэлектр энергетикасының барлық дерлік сегментінде орналастырылған. Олардың негізгі қолданбалары үш кең санатқа бөлінеді:

• Қуат жүйесін өлшеу: Ток трансформаторларынақты есепшоттар мен тұтынуды қадағалауға мүмкіндік беретін кіріс деңгейіндегі энергия есептегіштеріне масштабталған ағымдағы сигналдарды қамтамасыз етеді[сілтеме:43].
• Қорғаныс релесі:КТ ток сигналдарын асқын токты, дифференциалды, жерге тұйықтауды және басқа қалыпсыз жағдайларды анықтайтын қорғаныс релелеріне береді[сілтеме:44][анықтама:45].
• Жүйені бақылау және бақылау:КТ нақты уақыт режимінде SCADA жүйелері үшін токты өлшеуге, жүктемені басқаруға және қуат сапасын талдауға мүмкіндік береді[сілтеме:46].

Коммуналдық қосалқы станцияларда,Ток трансформаторларыкіріс фидерлерге, трансформаторларға және шығыс желілерге орнатылады[анықтама:47]. Өндірістік ортада олар қозғалтқыш токтарын, технологиялық жүктемелерді және бөлінген генерация көздерін бақылайды[анықтама:48]. Күн электр станциялары мен жел турбиналарын қоса алғанда, жаңартылатын энергия жүйелеріне сүйенедіТок трансформаторларыжелілік өзара байланыс және өнімділікті бақылау үшін[сілтеме:49].

Дәстүрлі қуат жүйелерінен басқа,Ток трансформаторларыда кездеседі:

• Деректер орталығының қуат тарату блоктары (PDU)
• Электрлік көлікті зарядтау инфрақұрылымы
• Энергияны басқару жүйелерін құру
• Теміржолдың тартқыш электр жүйелері
• Теңіз және теңіздегі электр қондырғылары

6. Ток трансформаторы және кернеу трансформаторы

Екеуі деТок трансформаторларыжәне кернеу трансформаторлары (ВТ) - электр жүйелерінде қолданылатын аспаптық трансформаторлар, олар әртүрлі функцияларды орындайды[анықтама:50].

Негізгі айырмашылық мынада: аТок трансформаторытокты өлшеуге арналған және жабық қайталама тізбекпен жұмыс істейді, ал кернеу трансформаторы кернеуді өлшейді және ашық дерлік екінші тізбекпен жұмыс істейді[анықтама:61]. Бұл айырмашылық олардың сәйкес қосылу әдістерін, қауіпсіздік мәселелерін және қолданба домендерін белгілейді.

7. Жалпы мәселелер және озық тәжірибелер

Ток трансформаторларыберік құрылғылар, бірақ олар бірнеше белгілі ақаулық режимдеріне бейім. Бұл мәселелерді түсіну сенімді жүйені жобалау және пайдалану үшін өте маңызды.

7.1 Қосалқы тізбекті ашыңыз

Бұл байланысты ең маңызды қауіпТок трансформаторлары. Егер бірінші реттік ток жүріп жатқанда екінші реттік тізбек ашылса, қайталама токтың магнитсіздендіргіш әсері жойылады[анықтама:62]. Өзек ағынының тығыздығы күрт артады, бұл қатты қанығуға және қауіпті жоғары кернеулердің пайда болуына әкеледі — ықтимал жүздеген немесе мыңдаған вольт[сілтеме:63][анықтама:64]. Бұл оқшаулаудың бұзылуына, электр тогының соғуына және жабдықтың зақымдалуына әкелуі мүмкін[сілтеме:65].

• Жалғанған құралдарды алу немесе оларда жұмыс істеу алдында CT қайталама терминалдарын әрқашан қысқа тұйықталыңыз[анықтама:66].
• Барлық КТ қайталама тізбектеріне тұйықтау блоктарын немесе сынақ қосқыштарын орнатыңыз.
• Ешқашан КТ қайталама тізбектеріндегі сақтандырғыштарға немесе ажыратқыштарға сенбеңіз.

7.2 Негізгі қанықтылық

Қанықтылық өзек ағынының тығыздығы B-H қисығының сызықтық аймағынан асқанда орын алады. Бұл шамадан тыс бастапқы ток (ақаулар кезінде) немесе тұрақты ток ығысуы құрамдас бөліктерге байланысты болуы мүмкін[сілтеме:67]. Қанықтылық қайталама ток толқын пішінін бұзады, бұл өлшеу қателіктерін және қорғаныс релелерінің ықтимал дұрыс жұмыс істемеуін тудырады.

7.3 Оқшаулаудың бұзылуы

Уақыт өте келе оқшаулағыш материалдар жылу кернеуіне, ылғалдың түсуіне немесе электр тоғының қартаюына байланысты тозуы мүмкін. Оқшаулаудың тұрақтылығын сынау және визуалды тексерулер ұсынылады[сілтеме:68].

7.4 Орнату және іске қосу бойынша үздік тәжірибелер

• Зат тақтасының деректерін тексеріңіз:CT қатынасы, дәлдік класы, жүктеме және оқшаулау деңгейі жүйе талаптарына сәйкес келетінін растаңыз[сілтеме:69].
• Дұрыс жерге қосуды қамтамасыз етіңіз:Қауіпті индукциялық кернеулерді болдырмау үшін қайталама тізбек бір нүктеде сенімді жерге тұйықталуы керек[анықтама:70].
• Алғашқы инъекциялық сынақтарды орындаңыз:Бұл сынақтар белгілі бастапқы токты енгізу және қайталама шығысты өлшеу арқылы CT қатынасы мен полярлығын тексереді[анықтама:71].
• Сымдар мен полярлықты тексеріңіз:Дұрыс емес полярлық дифференциалды реле дұрыс жұмыс істемеуі және дұрыс емес қуат өлшемдерін тудыруы мүмкін[анықтама:72].
• Оқшаулау сынақтарын жүргізу:Тозуды анықтау үшін орамдар мен жер арасындағы оқшаулау кедергісін өлшеңіз[анықтама:73].

8. Жиі қойылатын сұрақтар