Úvod
Prúdový transformátor (CT) je dôležitý prístrojový transformátor používaný na meranie, monitorovanie a ochranu elektrických systémov. Jeho hlavnou funkciou je transformovať vysoký primárny prúd na nižší sekundárny prúd, ktorý možno bezpečne pripojiť k meračom, monitorovacím zariadeniam a ochranným relé.
Pre výber správneho CT pre elektrickú aplikáciu je dôležité pochopiť jeho základné charakteristiky. Tieto charakteristiky určujú, ako presne a spoľahlivo funguje CT za normálnych prevádzkových podmienok a pre ochranné aplikácie aj počas abnormálnych alebo poruchových podmienok.
Medzi najdôležitejšie charakteristiky patrí prúdový pomer, menovitý primárny a sekundárny prúd, trieda presnosti, záťaž, frekvencia, úroveň izolácie, budiaca charakteristika, saturačný výkon, polarita a typ aplikácie.
1. Prúdový transformačný pomer
Súčasný transformačný pomer je jednou z najzákladnejších charakteristík CT.
Predstavuje vzťah medzi menovitým primárnym prúdom a menovitým sekundárnym prúdom.
Napríklad CT s menovitým prúdom 500/5A je navrhnutý tak, aby poskytoval približne 5A sekundárny prúd, keď je primárny prúd 500A za menovitých podmienok.
Ďalšie bežné pomery zahŕňajú 100/5A, 200/5A, 400/5A, 600/5A a 1000/5A.
Pomer by sa mal zvoliť podľa predpokladaného primárneho prúdu a požiadaviek pripojených meracích alebo ochranných zariadení.
2. Menovitý primárny prúd
Menovitý primárny prúd je hodnota primárneho prúdu, pre ktorú je CT navrhnutý na prevádzku za špecifikovaných podmienok.
Normálne sa vyjadruje v ampéroch.
Napríklad pri 600/5A CT je menovitý primárny prúd 600A.
Výber vhodného menovitého primárneho prúdu je dôležitý, pretože CT by mal zodpovedať očakávanému elektrickému zaťaženiu a prevádzkovým podmienkam.
Ak je CT výrazne predimenzované pre aktuálnu záťaž, výkon merania nemusí byť pre niektoré aplikácie optimálny. Ak primárny prúd pravidelne prekračuje menovitú hodnotu CT, stávajú sa dôležité úvahy o teplote a presnosti.
3. Menovitý sekundárny prúd
Menovitý sekundárny prúd je prúd, ktorý má CT poskytnúť, keď primárny prúd dosiahne svoju menovitú hodnotu.
Bežné sekundárne hodnoty zahŕňajú 1A a 5A.
Napríklad:
* 400/5A CT → 5A menovitý sekundárny prúd
* 1000/5A CT → 5A menovitý sekundárny prúd
* 400/1A CT → 1A menovitý sekundárny prúd
Sekundárne hodnotenie musí byť kompatibilné s pripojeným meračom, relé alebo monitorovacím zariadením.
4. Trieda presnosti
Trieda presnosti popisuje očakávaný výkon merania CT za špecifikovaných prevádzkových podmienok.
Rôzne aplikácie vyžadujú rôzne úrovne presnosti.
Meracie CT sú navrhnuté tak, aby poskytovali presné meranie prúdu pre merače energie a monitorovacie systémy.
Ochranné CT sú navrhnuté tak, aby udržiavali primeraný výkon počas poruchových stavov, takže ochranné relé môžu prijímať užitočné informácie o prúde.
Vhodná trieda presnosti by sa preto mala zvoliť podľa účelu CT.
5. Záťaž
Záťaž je ďalšou dôležitou vlastnosťou.
Predstavuje záťaž pripojenú k sekundárnemu okruhu CT a vo všeobecnosti zahŕňa impedanciu meračov, relé, káblov, svoriek a iných sekundárnych zariadení.
Ak skutočná záťaž presiahne menovitú záťaž CT, CT si nemusí zachovať svoju špecifikovanú presnosť alebo výkon.
Z tohto dôvodu by sa pri výbere CT malo zvážiť pripojené sekundárne zariadenie a dĺžka kábla.
6. Hodnotenie frekvencie
Menovitá frekvencia udáva frekvenciu, pre ktorú je CT navrhnutý.
Bežné frekvencie-systému napájania zahŕňajú 50 Hz a 60 Hz.
CT by mal byť vhodný pre frekvenciu elektrického systému, v ktorom je inštalovaný.
Frekvencia ovplyvňuje magnetické správanie jadra, a preto môže ovplyvniť výkon CT.
7. Úroveň izolácie
Úroveň izolácie je obzvlášť dôležitá pre stredno{0}} a vysokonapäťové{1}} CT.
Izolačný systém CT musí odolať bežnému prevádzkovému napätiu a príslušnému elektrickému namáhaniu systému.
Izolačný výkon závisí od konštrukcie CT, materiálov, podmienok prostredia a úrovne napätia.
Správna izolácia je nevyhnutná pre spoľahlivú a bezpečnú prevádzku.
8. Charakteristiky budenia
Charakteristiky budenia opisujú vzťah medzi napätím aplikovaným na sekundárny prvok CT a budiacim prúdom požadovaným magnetickým jadrom.
Poskytujú užitočné informácie o magnetickom správaní CT.
Charakteristiky excitácie sú obzvlášť dôležité pre ochranné CT, pretože môžu pomôcť určiť bod, v ktorom sa jadro blíži k saturácii.
Testovanie charakteristík budenia môže tiež pomôcť identifikovať určité problémy s magnetickým obvodom.
9. Výkon sýtosti
CT by malo mať vhodné saturačné charakteristiky pre zamýšľanú aplikáciu.
K nasýteniu dochádza, keď magnetické jadro už nemôže udržiavať proporcionálny vzťah medzi magnetickým tokom a excitáciou.
Počas poruchy môže byť primárny prúd veľmi vysoký. Ak sa CT nadmerne saturuje, tvar vlny sekundárneho prúdu sa môže skresliť.
Pri meracích aplikáciách môže saturácia spôsobiť chyby merania.
Pri ochranných aplikáciách môže nadmerná saturácia ovplyvniť prúdový signál prijímaný ochrannými relé.
Preto sa pri výbere ochranného CT musí zvážiť výkon saturácie.
10. Polarita
Polarita CT identifikuje relatívny smer prúdu na primárnych a sekundárnych svorkách.
Správna polarita je dôležitá, keď sú CT pripojené k meračom, ochranným relé alebo viacerým obvodom CT.
Nesprávna polarita môže spôsobiť nesprávne meranie výkonu alebo nežiaduce správanie v určitých schémach ochrany.
Svorky CT sú preto normálne označené, aby indikovali ich polaritu a orientáciu pripojenia.
11. Primárna a sekundárna konfigurácia
Prúdové transformátory sú dostupné v rôznych fyzických a elektrických konfiguráciách.
Bežné vzory zahŕňajú:
* Typ zvonenia-CT
* Okno-typu CT
* Rozdelenie-jadra CT
* Lištový-typ CT
* CT typu rany-
* Toroidné CT
Vhodný dizajn závisí od usporiadania vodičov, dostupného inštalačného priestoru, úrovne prúdu a požiadaviek aplikácie.
Napríklad delené-jadro CT môže byť užitočné pri dodatočných aplikáciách, kde nie je možné jednoducho odpojiť existujúci vodič.
12. Rozsah merania
Užitočný rozsah merania je ďalšou dôležitou charakteristikou CT.
CT by sa malo vybrať tak, aby jeho zamýšľaný prevádzkový prúd spadal do rozsahu, v ktorom môže poskytnúť vhodnú presnosť.
Pre meracie aplikácie môže byť rozsah merania obzvlášť dôležitý, pretože skutočné zaťaženie sa môže počas dňa výrazne líšiť.
Výber vhodného pomeru pomáha zaistiť, že CT môže poskytnúť užitočné merania v očakávanom prevádzkovom rozsahu.
13. Tepelný výkon
Prúd pretekajúci CT produkuje teplo a CT musí byť schopný bezpečne fungovať v rámci svojich špecifikovaných tepelných limitov.
Tepelný výkon závisí od faktorov, ako je primárny prúd, sekundárna záťaž, okolitá teplota, usporiadanie vodičov a vetranie.
CT inštalované vo vysokoteplotnej skrini rozvádzača môže byť vystavené iným teplotným podmienkam ako v prípade nainštalovaného v dobre-vetranom prostredí.
Preto by sa pri výbere malo zvážiť prevádzkové prostredie.
14. Mechanické a environmentálne vlastnosti
Výkon CT závisí aj od podmienok, v ktorých je transformátor inštalovaný.
Medzi dôležité environmentálne faktory patria:
* Teplota
* Vlhkosť
* Prach
* Znečistenie
* Vibrácie
* Korózia
* Nadmorská výška
* Vnútorná alebo vonkajšia inštalácia
Mechanická konštrukcia by mala byť vhodná aj pre prostredie inštalácie.
Napríklad vonkajšie aplikácie môžu vyžadovať CT s vhodným krytom a ochranou životného prostredia.
15. Aplikácia merania alebo ochrany
Jednou z najdôležitejších vlastností je zamýšľaná aplikácia.
Merací CT je optimalizovaný na presné meranie.
Ochranné CT je navrhnuté tak, aby poskytovalo vhodný výkon počas vysokého-prúdu a porúch.
Tieto dva typy môžu mať rôzne konštrukcie jadra, charakteristiky presnosti a požiadavky na výkon.
Preto by sa CT nemalo nikdy vyberať len na základe aktuálneho pomeru. Musí sa zvážiť aj zamýšľaná aplikácia.
16. Bezpečnosť sekundárneho okruhu
Sekundárny okruh je ďalšou dôležitou charakteristikou prevádzky CT.
Keď tečie primárny prúd, sekundárny CT by mal byť správne pripojený k určenej záťaži alebo by sa s ním malo manipulovať podľa schválených postupov pri skratovaní.
Sekundárny CT pod napätím by sa nemal náhodne otvárať, pretože sa môže vyvinúť nebezpečné napätie.
Správne sekundárne zapojenie, uzemnenie, identifikácia svoriek a postupy údržby sú preto nevyhnutné pre bezpečnú prevádzku.
Ako vybrať CT na základe jeho charakteristík
Pri výbere prúdového transformátora by používatelia mali vyhodnotiť niekoľko charakteristík spoločne:
1. Menovitý primárny prúd
2. Menovitý sekundárny prúd
3. Pomer prúdu
4. Trieda presnosti
5. Záťaž
6. Frekvencia
7. Úroveň izolácie
8. Charakteristiky nasýtenia
9. Typ inštalácie
10. Podmienky prostredia
11. Požiadavky na meranie alebo ochranu
12. Pripojené zariadenie
Zohľadnenie všetkých týchto parametrov pomáha zaistiť, že CT zodpovedá elektrickému systému a poskytuje spoľahlivý výkon.
Záver
Základné charakteristiky prúdového transformátora určujú, ako dobre môže merať, monitorovať a podporovať ochranu elektrického systému.
Medzi dôležité charakteristiky patrí pomer CT, menovitý primárny prúd, menovitý sekundárny prúd, trieda presnosti, záťaž, frekvenčný výkon, úroveň izolácie, budiace charakteristiky, saturačný výkon, polarita, tepelný výkon a fyzická konštrukcia.
Správne CT by sa malo vyberať podľa celej aplikácie a nie podľa jedného parametra. Zosúladením charakteristík CT s elektrickým systémom, pripojeným zariadením a inštalačným prostredím môžu používatelia dosiahnuť presnejšie merania, spoľahlivé monitorovanie a účinnú elektrickú ochranu.