V výkonových obvodoch 380 V s vysokými prúdmi sa podľa PUE používa prevodník špeciálnej konštrukcie nazývaný prúdový transformátor. S jeho pomocou je možné znížiť hodnotu súčasného ukazovateľa o to, koľkokrát je to uvedené v technických charakteristikách. Aby ste pochopili princíp činnosti takýchto prevodníkov, musíte sa oboznámiť s ich návrhom.
Dizajnové prvky
Transformátory elektrického prúdu obsahujú tieto konštrukčné prvky:
- uzavreté jadro (magnetické jadro);
- primárne silové vinutie;
- sekundárna (spúšťacia) cievka.
Primárne vinutie je zapojené do série s riadeným obvodom, takže ním prechádza všetok fázový prúd. Sekundárna cievka je zaťažená na zariadení pripojenom k sieti - ochrannom relé alebo meracom zariadení. V dôsledku rozdielu v počte zákrutov v každej z cievok je súčasná zložka v sekundárnom vinutí znížená na hodnotu určenú transformačným koeficientom.
Pretože odpor záťažových obvodov je zanedbateľný, predpokladá sa, že tieto zariadenia pracujú v režime veľmi blízko skratu.
Zvyčajne majú niekoľko skupín sekundárnych vinutí, z ktorých každé sa používa na vlastné účely. Môžu sa pripojiť k:
- ochranné zariadenia (napríklad napäťové relé);
- meracie a diagnostické zariadenia;
- kontrolné zariadenie.
Odpor výstupných vinutí je prísne normalizovaný, pretože aj malá odchýlka od hodnoty špecifikovanej v TU vedie k zvýšeniu chyby merania alebo k zhoršeniu charakteristík odozvy.
Významným rozdielom medzi CT a ich príslušnými napäťovými transformátormi sú funkcie vykonávané týmito zariadeniami a princíp činnosti. Prúdové transformátory poskytujú predovšetkým ochranu pripojeného zaťaženia a špecifikovanú presnosť meraní. Druhý typ sa vyznačuje čisto prevádzajúcou prevádzkou, ktorá je relevantná iba pre prevádzku v silových obvodoch.
Aktuálna klasifikácia transformátora
Pochopenie toho, na čo je CT určené, pomôže oboznámiť sa so všeobecne akceptovanou klasifikáciou týchto zariadení. Známe príklady prevodných zariadení sa líšia v týchto hlavných funkciách:
- Účel - funkcia, ktorú vykonáva každé konkrétne zariadenie.
- Spôsob inštalácie v mieste prevádzky.
- Konštrukčné prvky vrátane celkového počtu zákrutov v primárnom vinutí.
- Prevádzkové napätie a druh izolácie vodičov.
- Počet fáz transformácie.
Podľa účelu sa známe vzorky CT rozdeľujú na laboratórne, ochranné, meracie a takzvané „stredné“ zariadenia.
Posledná kategória je určená na pripojenie meracích prístrojov alebo na vyrovnávanie prúdových hodnôt v systémoch diferenciálnej ochrany.
Podľa spôsobu inštalácie sa rozlišujú tieto typy:
- len pre vonkajšiu inštaláciu (v skrinkách rozvádzača);
- pre vnútorné inštalačné obvody (vo vnútorných rozvádzačoch);
- prevodníky zabudované do elektrických jednotiek a spínacích zariadení, ktoré zahŕňajú generátory a výkonové transformátory;
- nadzemné zariadenia namontované na vrchnej časti konštrukcie (na puzdrách).
Prenosné vzorky sa používajú na laboratórny výskum, ako aj na inšpekcie a merania.
Podľa konštrukcie primárneho vinutia sú súčasné zariadenia rozdelené na viacotáčkové, jednosmerné a zbernicové modely.V súlade s prevádzkovým napätím obvodov, v ktorých sú tieto zariadenia nainštalované, sa delia na transformátory inštalované v sieťach s napätím do 1000 V a viac.
Podľa druhu použitých izolačných materiálov sa tieto výrobky delia na tieto typy:
- s „suchou“ izoláciou na báze porcelánu alebo epoxidu;
- s ochranou papierového oleja alebo kondenzátora;
- so zloženou náplňou.
Podľa počtu dostupných etáp transformácie sú všetky známe zariadenia inštalované v napájacom obvode jednostupňové a dvojstupňové (ich ďalšie meno je „kaskáda“).
Schémy zapojenia
Rôzne schémy pripojenia prúdových transformátorov sa líšia hlavne v poradí spínania primárneho a sekundárneho vinutia. Prvý z nich je charakterizovaný najjednoduchším sekvenčným začlenením (tzv. „Zapojenie“) do medzery riadenej fázovej zbernice. Ďalšou vecou je sekundárny okruh, ktorý pozostáva z niekoľkých vinutí, ktoré je možné vypnúť podľa nasledujúcich schém:
- „Úplná hviezda, ktorá sa v prípade potreby používa na riadenie aktuálnych parametrov v každej fáze.
- „Hviezda neúplného typu“, ktorá sa používa, keď nie je potrebné ovládať všetky lineárne meracie obvody.
- Schéma stanovenia prúdov „nulovej postupnosti“, ktorá obsahuje riadiace relé.
Na výstupných napájačoch 6 až 10 kV sa kvôli šetreniu často inštalujú nielen tri, ale iba dva meracie transformátory (bez jednej fázy).
V tomto prípade sa sekundárne vinutia zapnú podľa neúplnej schémy hviezd. Spoločný obvod nazývaný „kontrola prúdu s nulovou sekvenciou“ sa vytvára spojením sekundárnych vinutí s úplnou hviezdou. Zároveň je v ňom použité ovládacie relé zahrnuté do spoločného prerušenia vodiča („nula“). S výnimkou tohto typu je prúd prechádzajúci vinutím zložený zo všetkých troch fázových vektorov. Ak sú záťaže vyvážené, v prípade jednofázových alebo dvojfázových skratov je v relé priradená zložka vyplývajúca z nevyváženosti.
Hlavné parametre a vlastnosti prúdových transformátorov
Technické parametre každého prúdového transformátora sú opísané pomocou týchto hlavných ukazovateľov:
- trieda zariadenia;
- Menovité napätie;
- prúdy v primárnych a sekundárnych cievkach;
- transformačný pomer striedavého prúdu (ako pomer);
- prípustná chyba merania pri pripojení elektromeru;
- priepustnosť a prierez magnetického obvodu (jadra);
- veľkosť magnetickej dráhy.
Menovité napätie v kilovoltoch sa zvyčajne uvádza v pase platnom pre každé konkrétne zariadenie. Jeho prevádzková hodnota sa pohybuje od 0,66 do 1150 kV. Podrobnejšie informácie o tomto a ďalších ukazovateľoch nájdete v referenčnej literatúre týkajúcej sa pripojenia transformátorov k elektromerom.
Hodnota menovitého prúdu v primárnej cievke sa načíta aj zo sprievodnej technickej dokumentácie. V závislosti od konkrétneho modelu prevodníka sa tento parameter môže pohybovať od 1,0 do 40 000 ampérov. Hodnoty indexu prúdu v sekundárnej cievke sú obvykle vybrané 1,0 alebo 5,0 ampérov (v závislosti od parametrov primárneho obvodu).
Niekedy na objednávku výrobca vyrába zariadenia so sekundárnymi prúdmi 2,0 alebo 2,5 ampér.
Transformačný pomer (multiplicita) je ukazovateľom pomeru alebo pomeru prúdov primárnych a sekundárnych cievok. Limitný pomer sa chápe ako pomer maximálneho primárneho prúdu k jeho menovitej hodnote za predpokladu, že celková chyba pri pevnom sekundárnom zaťažení nepresiahne 10%. Nominálna konečná multiplicita znamená rovnaký indikátor pri optimálnom zaťažení.Tento parameter charakterizuje možnosť normálneho fungovania ochranných zariadení v núdzových podmienkach.
Aktuálna chyba
Podľa GOST 7746-89 existujú tri typy chýb pre CT - aktuálne, uhlové a plné. Sú to kvantitatívne ukazovatele odchýlok hodnôt sekundárneho prúdu vynásobené nominálnym koeficientom od primárneho ukazovateľa.
Norma predpisuje výpočet takýchto chýb iba v prevádzkovom režime systému v ustálenom stave (s konštantnými parametrami) a iba vtedy, ak sa tvar primárneho prúdu nelíši od sínusového.
Aktuálna chyba uvedená v opise multiplicít charakterizuje relatívny rozdiel medzi efektívnymi hodnotami prúdov vyjadrený v percentách. Jeho uhlový ekvivalent je definovaný ako chyba medzi vektormi dvoch prúdových komponentov: primárna pre primárny obvod a prvá harmonická pre sekundárnu. Na základe týchto dvoch hodnôt sa celková chyba vypočíta ich súčtom podľa vzorca uvedeného v pokynoch.
Hlavným účelom merania prúdových transformátorov je pripojenie meračov energie používaných na údržbu trojfázových elektrických vedení.
