Išsamus srovės transformatorių paaiškinimas: ar tai transformatoriai, ar keitikliai?

Srovės transformatorių fizinė esmė ir inžinerinė topologija

Elektros inžinerijos srityje diskusijos apie tai, ar srovės transformatorius (CT) yra "transformatorius" ar "keitiklis", dažnai kyla dėl painiavos dėl pagrindinių fizinių mechanizmų ir makroskopinių taikymo savybių. Iš griežtos elektromagnetinės teorijos perspektyvos srovės transformatorius iš esmės yra specialus transformatoriaus tipas. Tačiau energetikos sistemų inžinerinėje praktikoje, siekiant pabrėžti jo funkciją paversti dideles sroves į standartines mažas sroves esant tiksliam santykiui, istoriškai jis vadinamas „keitikliu“. Šis terminų dvilypumas atspindi būdingą to paties fizinio įrenginio akcentą įvairiais taikymo matmenimis: kaip transformatorius, tai pasyvus jutimo elementas, pagrįstas magnetinės grandinės jungtimi; kaip keitiklis, tai yra standartizuotų matavimo ir apsaugos jungčių šaltinis elektros sistemoje.

lvzw-35-current-transformer

Skirtingai nuo įprastų įtampos transformatorių, kurie yra varomi „įtampos šaltinio“ ir siekia didelės varžos suderinimo, srovės transformatoriai topologiškai apibrėžiami kaip srovės šaltinio įtaisai. Jo pirminė pusė pasižymi ypač maža serijine varža, o pagrindinis projektavimo principas yra sumažinti papildomą įtampos kritimą ir galios praradimą išmatuotoje pagrindinėje grandinėje. Esant pastovios būsenos veikimo sąlygoms, antrinė srovės transformatoriaus grandinė turi būti prijungta prie itin mažos varžos apkrovos (pvz., atrankos rezistoriaus arba relės ritės), kad ji veiktų beveik -trumpojo- grandinėje. Ši veikimo charakteristika yra esminis inžinerinis skirtumas tarp jos ir įprastų transformatorių. Kai antrinė pusė yra atvira-sujungta, išmagnetinimo amperų-sūkiai išnyksta akimirksniu, o visa sužadinimo magnetomotyvinė jėga pirminėje pusėje sukels gilų šerdies prisotinimą. Tai ne tik sukels pavojingus kelių tūkstančių voltų{10}}aukštos įtampos šuolių antrinėje apvijoje, bet ir sukels stiprų liekamojo magnetizmo efektą, visam laikui sunaikindamas įrangos perdavimo tiesiškumą.

Laikinojo atsako, klaidų mechanizmo ir medžiagų mokslo sąveika

Profesionaliose programose srovės transformatorių našumo įvertinimas negali apsiriboti santykiu ir fazių poslinkiu. Kai elektros sistemoje įvyksta trumpojo-jungimo gedimas, gedimo srovėje dažnai yra didelis periodinis nuolatinės srovės komponentas. Tradicinių elektromagnetinių srovės transformatorių su silicio plieno šerdimis dėl nuolatinės srovės poslinkio veikimo taškas greitai pasislenka į netiesinę įmagnetinimo kreivės sritį, o tai lemia didelį trumpalaikį prisotinimą. Šiuo metu antrinė išvesties bangos forma bus iškraipoma, todėl relės apsaugos įrenginiai, pagrįsti nulinio-kryžiavimo aptikimu arba fazių palyginimu, neveiks arba suges.

Siekiant išspręsti šią problemą, šiuolaikiniai didelio{0}}tikslumo ir apsaugos-srovės transformatoriai patyrė didelių kompromisų ir medžiagų mokslo naujovių. Aukštos-galybės matavimo ir energijos kokybės analizės įrangoje ne tik naudojami šaltai -valcuoti silicio plieno lakštai, turintys didelį soties magnetinio srauto tankį ir mažą koercyvumą, bet ir plačiai naudojami permallo arba amorfinio/nanokristalinio lydinio toroidinės šerdys. Šios medžiagos pasižymi itin dideliu pradiniu pralaidumu ir itin plačiajuosčiu atsaku (apimanti DC iki dešimčių kHz), efektyviai slopina histerezės klaidas ir aukšto-dažnio harmoninius iškraipymus esant nedidelėms apkrovoms. Be to, itin-aukštos įtampos ir išmaniųjų pastočių scenarijuose tradicinės elektromagnetinės struktūros palaipsniui tobulėja prie begydžių Rogovskio ritių ir visų{10}}šviesolaidžių srovės transformatorių. Rogowski ritės naudoja tuščiavidurę šerdį, kad pašalintų magnetinio prisotinimo ir netiesiškumo problemas. Kartu su didelio-tikslumo integravimo grandine jie pasiekia tobulą linijinį perdavimą nuo mikroamperų iki kiloamperų, visiškai pažeidžiant fizinius tradicinių geležies šerdies medžiagų apribojimus.

Pažangiausia{0}}skaitmeninės rekonstrukcijos ir kvantinio tikslumo matavimo paradigma

Visiškai įgyvendinus IEC 61850 standartą, iš naujo apibrėžiamos srovės transformatorių funkcinės ribos. Tradiciniams srovės transformatoriams (CT) reikalingas A/D konvertavimas vietiniame jungiamajame bloke, o naujos-kartos elektroniniai srovės transformatoriai (ECT) ir mažos-galios srovės transformatoriai (LPCT) tiesiogiai integruoja didelio-tikslumo atranką ir skaitmeninį kodavimą aukštos-įtampos pusėje, perduodant duomenis tiesiai į optinės srovės valdymo patalpoje esančią šviesolaidinę vertę. Ši architektūra ne tik iš esmės išsprendžia elektromagnetinių trukdžių ir įžeminimo srovės problemas, kylančias dėl ilgo perdavimo kabeliu, bet ir suteikia nanosekundžių{7}}lygio laiko atskaitą panoraminiam sinchroniniam elektros tinklo fazoriaus matavimui.

Dar labiau trikdo kvantinio tikslumo matavimo technologijos inžinerinis proveržis. Kvantiniai srovės transformatoriai, pagrįsti deimantinio azoto{1}}laisvų vietų (NV) spalvų centrais, yra šios srities priešakyje. Šioje technologijoje atsisakoma tradicinio elektromagnetinės indukcijos kelio, naudojant itin didelį NV spalvų centrų jautrumą silpniems magnetiniams laukams, kad magnetinio lauko pasiskirstymas aplink aukštos-įtampos laidininkus per optinio nuskaitymo mechanizmą būtų tiesiogiai apverstas. Šiuo metu šiuo principu pagrįsti prototipai pasiekė ilgalaikį stabilų veikimą pastotėse, kurių įtampa yra 110 kV ir aukštesnė, o tai žymi oficialų srovės matavimo technologijos perėjimą iš „klasikinės elektromagnetinės eros“ į „kvantinio jutimo erą“.

VTZ-15/T5000-63 patalpų aukštos įtampos generatoriaus grandinės pertraukiklis

VTZ-15/T5000-63 patalpų aukštos įtampos generatoriaus grandinės pertraukiklis yra vakuuminis grandinės pertraukiklis, skirtas 15 kV ir žemesnės įtampos trifazių kintamosios srovės 50 Hz sistemų generatorių išvadams. Jis daugiausia naudojamas pagalbinėse mažų ir vidutinių{4}}hidroelektrinių, šiluminės energijos generatorių, naujų energijos gamybos sistemų ir pramonės objektų grandinėse,-pavyzdžiui, chemijos ir perdirbimo sektoriuose,{6}}kurie veikia su savo elektros energijos gamybos pajėgumais.

VTZ-15/T5000-63 Indoor high voltage generator circuit breaker