Podrobna razlaga tokovnih transformatorjev: Ali so to transformatorji ali pretvorniki? - Blog

Fizikalno bistvo in inženirska topologija tokovnih transformatorjev

Na področju elektrotehnike razprava o tem, ali je tokovni transformator (CT) "transformator" ali "pretvornik", pogosto izvira iz zmede glede njegovih osnovnih fizikalnih mehanizmov in makroskopskih aplikacijskih značilnosti. Z vidika stroge elektromagnetne teorije je tokovni transformator v bistvu posebna vrsta transformatorja. Da bi poudarili svojo funkcijo pretvarjanja velikih tokov v standardne majhne tokove z natančnim razmerjem, pa se v praksi inženiringa elektroenergetskih sistemov zgodovinsko imenuje "pretvornik". Ta dvojnost v terminologiji odraža značilen poudarek iste fizične naprave v različnih dimenzijah uporabe: kot transformator je pasivni zaznavni element, ki temelji na sklopki magnetnega vezja; kot pretvornik je vir standardiziranih merilnih in zaščitnih povezav v EES.

lvzw-35-current-transformer

Za razliko od običajnih napetostnih transformatorjev, ki jih poganja "napetostni vir" in si prizadevajo za ujemanje visoke impedance, so tokovni transformatorji topološko definirani kot naprave tokovnega vira. Njegova primarna stran ima izredno nizko serijsko impedanco, osnovno načelo zasnove pa je zmanjšanje dodatnega padca napetosti in izgube moči na izmerjenem glavnem tokokrogu. V stacionarnih pogojih delovanja mora biti sekundarni tokokrog tokovnega transformatorja priključen na obremenitev z izredno nizko impedanco (kot je vzorčni upor ali tuljava releja), da ostane v stanju skoraj{3}}kratkega{4}}vezja. Ta delovna značilnost je najbolj temeljna inženirska razlika med njim in navadnimi transformatorji. Ko je sekundarna stran odprt-krog, razmagnetni amper-zavoji takoj izginejo in celotna magnetomotorna sila vzbujanja na primarni strani bo povzročila globoko nasičenje jedra. To ne bo povzročilo samo nevarnih visoko{10}}napetostnih konic več tisoč voltov v sekundarnem navitju, temveč bo sprožilo tudi resen učinek preostalega magnetizma, ki bo trajno uničil linearnost prenosa opreme.

Vzajemno delovanje med prehodnim odzivom, mehanizmom napak in znanostjo o materialih

V profesionalnih aplikacijah ocenjevanje zmogljivosti tokovnih transformatorjev ne more biti omejeno na razmerje in fazni zamik. Ko v elektroenergetskem sistemu pride do napake kratkega{1}}vezja, tok napake pogosto vsebuje veliko aperiodično enosmerno komponento. Pri tradicionalnih elektromagnetnih tokovnih transformatorjih s jedri iz silicijevega jekla DC prednapetost povzroči, da se delovna točka hitro premakne v nelinearno območje magnetizacijske krivulje, kar povzroči hudo prehodno nasičenje. Na tej točki bo sekundarna izhodna valovna oblika pokazala popačenje izrezovanja, kar bo povzročilo nedelovanje ali okvaro relejnih zaščitnih naprav, ki se zanašajo na zaznavanje prehoda skozi nič-ali fazno primerjavo.

Da bi rešili to težavo, so bili sodobni visoko{0}}natančni in zaščitni-tokovni transformatorji podvrženi pomembnim kompromisom in inovacijam v znanosti o materialih. Poleg uporabe hladno{3}}valjane pločevine iz silicijevega jekla z visoko nasičeno gostoto magnetnega pretoka in nizko koercitivnostjo vrhunska-oprema za merjenje in analizo kakovosti električne energije široko vključuje toroidna jedra iz permaloja ali amorfne/nanokristalne zlitine. Ti materiali imajo izjemno visoko začetno prepustnost in ultra-širokopasovni odziv (ki pokriva enosmerni tok do desetine kHz), kar učinkovito zavira histerezne napake in visoko-frekvenčno harmonično popačenje pod majhnimi obremenitvami. Poleg tega se za scenarije ultra-visoke napetosti in pametnih postaj tradicionalne elektromagnetne strukture postopoma razvijajo v smeri tuljav Rogowski brez jedra in vseh-tokovnih transformatorjev z optičnimi vlakni. Tuljave Rogowskega uporabljajo votlo jedro za odpravo težav z magnetno nasičenostjo in nelinearnostjo. V kombinaciji z-natančnim integrirnim vezjem dosegajo popoln linearni prenos od mikroamperov do kiloamperov in popolnoma odpravijo fizične omejitve tradicionalnih materialov železnega jedra.

Vrhunska-paradigma digitalne rekonstrukcije in kvantno natančnega merjenja

S popolno implementacijo standarda IEC 61850 se funkcionalne meje tokovnih transformatorjev redefinirajo. Tradicionalni tokovni transformatorji (CT) zahtevajo A/D pretvorbo v lokalni združilni enoti, medtem ko elektronski tokovni transformatorji naslednje-generacije (ECT) in tokovni transformatorji nizke{3}}moči (LPCT) neposredno integrirajo visoko-natančno vzorčenje in digitalno kodiranje na visoko-napetostni strani, s čimer prenašajo podatke neposredno v nadzorno sobo prek optičnih vlaken v SV (vzorčena vrednost). sporočila. Ta arhitektura ne le temeljito rešuje težave z elektromagnetnimi motnjami in ozemljitvenim tokom, ki jih povzroča prenos po dolgem kablu, ampak tudi zagotavlja nanosekundno-referenčno časovno raven za panoramsko sinhrono fazorsko merjenje električnega omrežja.

Še bolj moteč je inženirski preboj v tehnologiji kvantnega natančnega merjenja. Kvantni tokovni transformatorji, ki temeljijo na diamantnih dušikovih-barvnih središčih (NV), predstavljajo ospredje tega področja. Ta tehnologija opušča tradicionalno elektromagnetno indukcijsko pot in uporablja izjemno visoko občutljivost barvnih centrov NV na šibka magnetna polja za neposredno obračanje porazdelitve magnetnega polja okoli visoko{3}}napetostnih vodnikov prek mehanizma optičnega odčitavanja. Trenutno so prototipi, ki temeljijo na tem principu, dosegli dolgoročno-stabilno delovanje v transformatorskih postajah z napetostnimi nivoji 110 kV in več, kar označuje uradni prehod trenutne merilne tehnologije iz »klasične elektromagnetne dobe« v »dobo kvantnega zaznavanja«.

VTZ-15/T5000-63 notranji visokonapetostni generatorski odklopnik

VTZ-15/T5000-63 notranji visokonapetostni generatorski odklopnik je vakuumski odklopnik, zasnovan za generatorske izhode v 15 kV in nižjih, tri-faznih sistemih AC 50 Hz. Uporablja se predvsem v tovarniških pomožnih tokokrogih majhnih do srednje velikih-hidroelektričnih generatorskih enot, generatorjev toplotne energije, novih sistemov za proizvodnjo energije in industrijskih objektov-, kot so tisti v kemičnem in predelovalnem sektorju-, ki delujejo s svojimi zmogljivostmi lastne proizvodnje električne energije.

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