ترانسفورماتور جریان چیست؟

ترانسفورماتور جریان برای تاسیستات ولتاژ بالا و ولتاژهای متوسط به کار می‌روند تا نمونه‌ای از اندازه‌ی جریان الکتریکی به رله‌های حفاظتی و واحدها و تجهیزات اندازه‌گیری داده شود و به محوی طراحی میشوند که در ثانویه شان با یک نسبت مشخص به جریان جاری در اولیه، جریان نمونه گیری در ثانویه ایجاد میکنند.

برای مثال در یک مدار ۴۰۰۰ آمپر وجود دارد ما نمی‌توانیم این ۴۰۰۰ آمپر را وارد رله ها و یا تجهیزات اندازه‌گیری کنیم زیرا این جریان بسیار زیاد‌است لذا روی مدار قدرت یک ترانسفورماتور جریان ایجاد میکنیم و از نسبت کاهش یافته آن که نمونه‌ای از جریان قدرت‌است استفاده میکنیم

پروژه های انجام شده توسط شرکت ماه صنعت در ارتباط با ترانسفورماتور را اینجا ببینید 

——————————————————————–

مطالب مرتبط :

ملزومات ترانسفورماتور جریان (CT) در مدارهای قدرت (تئوری و عمل)

ترانسفورماتور جریا

CT به شکل سری وصل می‌شود و وسایل حفاظتی و تجهیزات اندازه‌گیری به ثانویه CT به صورت سری متصل می‌شود که در تصویر 1 نشان داده شده است.

——————————————————————–

مطالب مرتبط :

نگه داری ترانسفورماتور

علمکرد ترانسفورماتورها و محاسبه پارامترهای الکتریکی

رآکتور موازی یا شانت (Shunt Reactors) چیست؟ انواع آن، ساختار و کاربرد ها

کلید هوایی – ساختار – کاربرد و نحوه ی عملکرد کلید هوایی

——————————————————————–

نحوه ی نصب ترانسفورماتور جریان

CT های ولتاژ بالا معمولا در بیرون در پست‌های AIS  نصب‌می‌شود. تصویر 2-

یا داخل در پست‌های GIS  نصب می‌شوند –تصویر 3-

 CT  های MV معمولا در داخل در تابلو‌های MV نصب می‌شوند –تصویر 4.

مدار ثانویه CT باید به زمین متصل‌شود و تنها در یک نقطه این‌اتصال انجام شود. اگر CT ثانویه بدون بار باقی بماند، خطر انفجار وجود دارد.

احتیاط‌های  خاصی باید در زمان‌اتصال CT رعایت گردد تا اطمینان حاصل شود که جهت جریان الکتریکی درست‌است و جریان به درستی از سمت  ثانویه CT ‌به تجهیزات حفاظتی یا اندازه‌گیری وارد می‌شود، چیزی که در تصویر 5 نشان داده‌شده‌است.

برای مثال اگر جهت سی‌تی ها در اتصال‌ستاره درست نباشد مقدار توان اندازه‌گیری شده در کنتور اشتباه‌می‌شود.

(نقاط اتصال در سمت اولیه معمولا با P1 و P2 شناخته‌می‌شوند ) و CT ثانویه (نقاط‌اتصال معولا با S1 و S2 شناخته‌می‌شوند)

با این اتصال، جهت‌های جریان اولیه و ثانویه به شکل زیر‌است:

• P1 به P2
• S1 به S2 (خارجی)

در زمان تست یک CT با استفاده‌از تجهیزات تست Omicron، امکان شناسایی این وجود دارد که آیا CT به درستی متصل شده‌است یا خیر:

• اگر اتصال درست باشد، دستگاه تست زاویه 0° را نشان خواهد‌داد.
• اگر اتصال درست نباشد، دستگاه تست زاویه 180° را نشان خواهد‌داد.

——————————————————————–

ساختار و انواع ترانسفورماتورهای جریان

دو نوع CT تولید‌می‌شود

• “آنلاین” (straight-through) CT (تصویر‌6)- شینه سیم به عنوان سیم پیچ اولیه و برای ثانویه دارای یک  سیم پیچ ثانویه جداست
• “نوع حلقه ای” (دونات) CT (تصویر‌7)

“نوع حلقه ای” CT از یک چنبره آهنی ساخته‌شده‌است که هسته ترانسفورماتور را تشکیل می‌دهد و از حلقه‌های سیم‌پیچ در ثانویه ساخته‌شده‌است. حلقه سی‌تی هادی اولیه را کاملا در بر می گیرد که در اولیه فقط یک دور سیم پیچ ایجاد‌می‌کند.

CT نوع حلقه ای معمولا در کابل‌ها، شینه‌های جریان و بوش ترانسفورماتورها استفاده‌می‌شوند.

معمولا  CT ولتاژ بالا از روغن یا گاز (SF6) به عنوان مواد عایق استفاده‌می‌کند و  CT‌های ولتاژ متوسط از رزین‌‌های ترکیبی استفاده‌می‌کند.

CT ممکن‌است یک یا بیش از یک هسته داشته‌باشد، کاربردهای معمول این هسته‌ها به شرح زیر هستند:

• هسته 1: اندازه‌گیری، اندازه‌گیری انرژی، ثبت
• هسته 2  و  3: حفاظت

استفاده بیش از یک هسته برای حفاظت زمانی منطقی‌است که تاسیسات الکتریکی ما دو مجموعه حفاظتی داشته‌باشد، اصلی و پشتیبان.

——————————————————————–

ویژگی و مشخصات ترانسفورماتورهای جریان

ویژگی‌های الکتریکی اصلی CT به شرح زیر‌است:

• ولتاژ مجاز (بیشترین ولتاژ که CT می‌تواند تحمل کند)
• جریان اصلی مجاز
• نسبت تبدیل
• کلاس‌دقت(Accuracy Class)
• قدرت یا همان بِردن CT (Burden Power)
• Rating factor (RF) یا عامل مجاز
• منحنی مغناطیسی

براساس استاندارد IEC 61869-2، جمله 5.201،جریان‌های نامی اولیه CT به این ترتیب‌است: 10 – 12,5 – 15 – 20 – 25 – 30 – 40 – 50 – 60 – 75 A و مضرب‌های ۱۰ از آنها.

نسبت یک CT، ارتباط بین مقادیر جریان‌های اولیه و ثانویه‌است، مقادیر ثانویه معمول 1 A و 5 A‌است.

بعضی از CT‌ها سیم‌پیچ‌های اولیه خاص دارند که نسبت تبدیل  دوگانه را امکان‌پذیر می‌کنند، این کار برای پیش بینی توسعه‌ی تاسیسات الکتریکی انجام‌می‌شود (مثال: 200-400/1 A)-به تصویر‌8 نگاه کنید.

——————————————————————–

کلاس‌دقت سی‌تی :

کلاس‌دقت CT درصد خطای قابل قبول در سی‌تی‌است و مرتبط با بِردنِ سی‌تی ، توان ظاهری  VA‌است که از هسته ثانویه (یا همان بار در ثانویه) کشیده‌میشود و به همین دلیل‌است که‌دقت در سی‌تی مهم میباشد براساس استاندارد IEC، معمول‌ترین‌دقت و بِردنِ (Burden) CT به شرح زیر‌است:

• سی‌تی اندازه‌گیری:  2 یا  5/2.5
• اندازه‌گیری: 5/10 VA
• حفاظت: PX, 5P10, 10P10, 5 P20 or 10P20/ 15 VA or 30 VA: اولین عدد (“5” و “10”) مربوط به بیشترین خطای مجاز سی‌تی است و عدد دوم (“10” و “20”) مربوط به مقدار جریانی‌است که سی‌تی تا آن اندازه دقت دارد (محدودیت دقت سی‌تی) (ALF) و نشان دهنده ظرفیت هسته‌های سی‌تی  هستند که می‌تواند جریان اتصال‌کوتاه مورد نظر را بدون اشباع شدن هسته و در رنج خطای سی‌تی تولید کند. “P” نیز به معنای حفاظت‌است.

کلاس PX دقیق ترین کلاس‌است و معمولا برای حفاظت‌های اصلی می‌باشد. این کلاس‌دقتی  بر اساس IEC در سال 1966 در در الحاقیه شماره ۱  که بعد از استاندارد 60044‌است ایجاد‌شد و به آن کلاس X  می‌گویند.

سی‌تی یک رآکتانس با نفوذ کم‌است که دانش ویژگی‌های القا ثانویه، مقاومت سیم‌پیچ ثانویه، مقاومت بِردن ثانویه و نسبت دورها برای ارزیابی عملکرد آن در ارتباط با سیستم رله حفاظتی کافی می‌باشد.

خصوصیات کلاس‌دقتی PX مربوط به CT به شرح زیر‌است:

• جریان اولیه مجاز
• نسبت (بیشترین خطا: 25%)
• ولتاژ نقطه زانو
• جریان مغناطیسی
• مقاومت ثانویه (در 7۵ درجه)

دقت‌های معمول و بِردن ها علاوه بر محدودیت‌های خطا، براساس استاندارد IEC61869 در جدول 1 نشان داده‌شده‌اند.

جدول 1: صحت‌ها و بارهای معمول CT و محدودیت‌های خطا

——————————————————————–

RF  یا عامل‌مجاز (Rating factor)که

 یکی از ویژگی اندازه‌گیری و هسته‌های اندازه‌گیری انرژی‌است، مقداری‌است  که جریان بار اولیه ممکن‌است از جریان مجاز نوشته شده روی پلاک سی‌تی افزایش پیدا کند بدون این که دمای‌مجاز سی‌تی از حد مجازش بیشتر نشود را نشان‌می‌دهد و می‌توان گفت که نشان دهنده ظرفیت سرریز سی‌تی است. مقدار معمول RF هم 1.5‌است.

برخلاف آن، کمترین جریان اولیه CT که می‌تواند به درستی اندازه‌گیری شود، “بار سبک (light load)” یا 10% جریان مجاز‌است. عامل‌مجاز CT بسیار وابسته به دمای محیط است. اکثر CT عامل مجاز برای 35 و 55 درجه دارند. مقدار معمول RF نیز 1.5‌است.

همچنین در یک CT، منحنی مغناطیسی مشابه با تصویر‌9‌است.

برای این که CT به درستی در حداکثر جریان‌های خطا کار کند، باید در بخش خطی منحنی مغناطیسی کار کند که زیر نقطه‌ای‌است که در آن اشباع رخ می‌دهد و به آن نقطه زانو می‌گویند.

——————————————————————–

نقطه زانو

نقطه زانو را نقطه‌ای می‌گویند که در آن 10% افزایش در ولتاژ باعث 50% افزایش در جریان مغناطیسی‌می‌شود.

ولتاژ نقطه زانو کمتر در سی‌تی های نوع اندازه‌گیری قابل اعمال‌است و دقت اندازه‌گیری در سی‌تی های مخصوص اندازه‌گیری بیشتر‌است و پهنای باند اندازه‌گیری جریان محدود و معمولا 1.2 تا 1.5 از جریان مجاز‌است. برای مثال یک سی‌تی اندازه‌گیری 400 به 5 دارای دقت اندازه‌گیری تا 600 آمپر‌است.

با این حال، مفهوم ولتاژ نقطه زانو برای سی‌تی های‌حفاظت مهم‌است چون در معرض جریان‌های 20 تا 30 برابر جریان مجاز‌در هنگام خطاها هستند و در حفاظت دیفرانسیل این مورد خیلی مهم‌می‌شود.

در سی‌تی های حفاظت برای مثال 5P20 در صورت‌اتصال کوتاه، این سی‌تی باید دقت اندازه‌گیری ۵ درصدی در ۲۰ برابر جریان نامی سی‌تی داشته‌باشد و اگر هسته ی سی‌تی به اشباع برود جریان خطای اشتباه در رله های حفاظتی خوانده میشود.

نقطه‌ای روی منحنی مغناطیسی که در آن  CT عمل میکند وابسته به مقاومت مدار ثانویه CT است.

Burden ‌ یا بردن سی‌تی مقدار VA است که سی‌تی می‌تواند بدون اشباع هسته تامین کند. برای مثال سیم مقداری تلفات دارد و مقدرای توان هم در تجهیز اندازه‌گیری مصرف میشود. Burden ‌ در سی‌تی ما باید توانایی تامین مجموع توان تلف‌شده در سیم و تجهیز اندازه‌گیری و رله ها را داشته‌باشد.