ترانسفورماتورهای جریان (CTs) وسایل ضروری هستند که برای کاهش جریان های اولیه بالا به سطوح قابل اندازه گیری برای اندازه گیری و حفاظت استفاده می شوند. آزمایش منظم اتصال مناسب، نسبت مشخص شده و قطبیت، یکپارچگی عایق، و توانایی انجام مطابق طراحی اولیه و پس از یک دوره سرویس را تأیید می کند. آزمایش میدانی CT ها بسیار مهم است زیرا مشکلات شناسایی نشده می تواند منجر به اندازه گیری نادرست، عملکرد نادرست رله حفاظتی یا حتی خرابی فاجعه بار تجهیزات شود.
آماده سازی ایمنی قبل از آزمایش
قبل از شروع هر آزمایش، مدار ثانویه CT باید به طور ایمن اتصال کوتاه شود تا از ایجاد ولتاژهای خطرناک خطرناک جلوگیری شود. تمام سیم کشی های ثانویه و اتصالات زمین باید در صورت نیاز برای آزمایش های خاص جدا شوند. سمت اولیه باید به طور کامل تخلیه و ایزوله شود. پرسنل باید از PPE مناسب استفاده کنند و از رویههای lockout/tagout پیروی کنند.
رویه های تست کلیدی
آزمایشات میدان اصلی برای CT شامل چندین مرحله است. اندازه گیری مقاومت عایق (IR) با استفاده از یک میگر با ولتاژ 2.5 کیلوولت یا 5 کیلوولت، بسته به کلاس ولتاژ انجام می شود. حداقل مقدار قابل قبول عموماً (kV + 1) MΩ برای اولیه به زمین و اولیه به ثانویه است، در حالی که ثانویه به زمین و هسته به هسته باید حداقل 1 MΩ باشد. بررسی قطبیت از یک سلول DC و یک میلیمتر برای تأیید رابطه H1-X1 استفاده میکند و از مثبت بودن S1 در صورت مثبت بودن P1 اطمینان حاصل میکند. تأیید نسبت شامل تزریق یک جریان شناخته شده به جریان اولیه و اندازه گیری خروجی ثانویه برای تأیید نسبت مشخص شده است.
آزمایشهای اضافی شامل اندازهگیری مقاومت سیمپیچ، آزمایش مشخصه تحریک و اندازهگیری بار است. آزمایش تحریک رابطه بین ولتاژ اعمال شده و جریان تحریک را ترسیم می کند و بینشی در مورد سلامت هسته و رفتار اشباع ارائه می دهد.
استانداردها و فرکانس تست
IEEE C57.13.1 راهنمایی جامعی در مورد روش های آزمایش میدانی برای رله CT ها، پوشش مقاومت عایق، تست های نسبت، بررسی قطبیت، مقاومت سیم پیچ، آزمایش های تحریک و اندازه گیری بار ارائه می دهد. آزمایشها باید پس از راهاندازی، پس از اصلاحات عمده سیمکشی، و در فواصل معمول - معمولاً هر 10 سال یکبار برای آزمایشهای تحریک و عایق در شرایط خدمات عادی انجام شود. یک رویکرد سیستماتیک به تست CT هم دقت اندازه گیری و هم قابلیت اطمینان حفاظت را در طول عمر تجهیزات تضمین می کند.
چگونه دقت ترانسفورماتور جریان را بررسی کنیم؟
دقت ترانسفورماتور جریان با دو پارامتر اصلی تعریف می شود: خطای نسبت (خطای جریان) و جابجایی فاز. این خطاها به این دلیل به وجود می آیند که جریان تحریک بخشی از جریان اولیه را مصرف می کند، بنابراین خروجی ثانویه هرگز یک کپی دقیق از جریان اولیه نیست. بررسی دقت CT برای صورتحساب منصفانه انرژی و هماهنگی حفاظت قابل اعتماد ضروری است.
روش مقایسه استاندارد
شناخته شده ترین روش، روش مقایسه مشخص شده در IEC 61869-2 است. این روش از یک CT استاندارد دقیق تری به عنوان مرجع استفاده می کند و خطای CT آزمایش شده با مقایسه پاسخ آنها در شرایط تحریک یکسان به دست می آید. هر دو CT جریان اولیه یکسانی دارند و خروجیهای ثانویه آنها با استفاده از مقایسهکننده جریان دقیق یا تحلیلگر CT مقایسه میشوند. این تفاوت خطای نسبت و جابجایی فاز را ایجاد می کند. در حالی که این روش بسیار دقیق است، نیاز به یک منبع جریان بزرگ و یک محیط اندازه گیری کنترل شده دارد.
روش های جایگزین در محل
یک رویکرد جایگزین، خطای CT را با اندازهگیری ضریب تصحیح چرخش و امپدانس مغناطیسی تعیین میکند. اندازه گیری امپدانس مغناطیسی اساساً معادل روش جریان تحریک است که به منابع جریان بالا نیاز ندارد. این فرآیند فقط به یک ابزار اندازه گیری امپدانس و یک میلی ولت متر نیاز دارد که اندازه گیری خطای CT در محل را عملی می کند. یکی دیگر از تکنیکهای نوظهور کالیبراسیون فعال در محل با استفاده از لغو جریان پسزمینه و تزریق جریان نامی است که میتواند خطاها را از 1% تا 120% جریان نامی بدون قطع منبع تغذیه اندازهگیری کند.
کلاس های دقت و معیارهای پذیرش
برای اندازه گیری CT ها، کلاس 0.2 به خطای نسبت کمتر یا مساوی 0.5 ± درصد و خطای فاز کمتر یا مساوی 30 ± دقیقه نیاز دارد. برای CTهای حفاظتی، خطای مرکب در جریان اولیه حد دقت نامی نباید برای دستگاههای کلاس 5P از 10% تجاوز کند. منحنی خطای 10 درصد حداکثر بار ثانویه مجاز را برای عوامل محدود دقت مختلف ایجاد می کند و اطمینان می دهد که CT در شرایط خطا اشباع نمی شود.
ملاحظات عملی
بررسی دقت باید در زمان راه اندازی و پس از آن به صورت دوره ای انجام شود. برای حفظ دقت مشخص، بار ثانویه نباید از VA نامی تجاوز کند. بارهای غنی از هارمونیک می توانند دقت را کاهش دهند، زیرا افزایش اعوجاج شکل موج خطاهای نسبت و فاز را افزایش می دهد. سیستمهای کالیبراسیون دیجیتال مدرن با استفاده از تبدیل موجک و الگوریتمهای جبران دما میتوانند خطای اندازهگیری را به میزان قابل توجهی از کلاس 0.5 به 0.2 کاهش دهند، با نرخ بهبود خطا به 62.3٪ تا 79.1٪.
چگونه عایق ترانسفورماتور جریان را آزمایش کنیم؟
آزمایش عایق یک روش تشخیصی اساسی برای ترانسفورماتورهای جریان است، زیرا خرابی عایق می تواند منجر به اتصال کوتاه، فلاش اوور و آسیب فاجعه بار تجهیزات شود. تست مقاومت عایق کیفیت عایق بین قسمت های مختلف CT را اندازه گیری می کند و معمولاً با استفاده از مگاهم متر (مگر) انجام می شود.
راه اندازی و روش تست
قبل از شروع، تمام سیم های ثانویه CT و ارت ثانویه را جدا کنید. این آزمایش شامل اندازه گیری مقاومت عایق بین سه جفت است: اولیه به زمین، اولیه به ثانویه و ثانویه به زمین. برای آزمایش های اولیه به زمین و اولیه به ثانویه، یک میگر 2.5 کیلوولت یا 5 کیلوولت بسته به کلاس ولتاژ CT باید کافی باشد. حداقل مقدار قابل قبول به عنوان (kV + 1) MΩ محاسبه می شود - برای مثال، یک CT 11 کیلوولت باید 12 MΩ یا بالاتر را نشان دهد. برای آزمایش های ثانویه به زمین و هسته به هسته، می توان از یک میگر 500 ولت یا 1 کیلوولت با حداقل مقدار قابل قبول 1 MΩ استفاده کرد. این آزمایشات باید برای هر هسته ثانویه تکرار شود.
تفسیر نتایج
مقاومت عایق کم نشان دهنده ورود رطوبت، آلودگی یا تخریب عایق است. مقدار قابل توجهی کمتر از حداقل محاسبه شده نشان می دهد که CT برای کار ایمن نیست و باید خشک، تمیز یا تعویض شود. افزایش ارزشهای مقاومت عایق در طول زمان دادههای ارزشمندی را برای تعمیر و نگهداری پیشبینیکننده فراهم میکند - کاهش تدریجی نشانگر پیر شدن عایق است که ممکن است در نهایت شکست بخورد.
تست های عایق اضافی
فراتر از تست IR، ارزیابی جامع عایق شامل آزمایش تلفات دی الکتریک (طنز دلتا) و اندازه گیری تخلیه جزئی است. برای تجهیزات 35 کیلوولت و بالاتر، دلتای قهوهای مایل به زرد باید کمتر یا مساوی 2.0 باشد. تست های مقاومت فرکانس برق 1.5 برابر ولتاژ نامی برای یک دقیقه اعمال می شود و تخلیه جزئی برای تجهیزات 110 کیلو ولت و بالاتر باید کمتر یا مساوی 50 pC باشد.
فرکانس و استانداردها
طبق دستورالعملهای IEEE C57.13.1 و FIST، آزمایشهای مقاومت عایق باید هنگام راهاندازی، پس از اصلاحات عمده سیمکشی و حداقل هر 10 سال در طول سرویس معمولی انجام شود. در محیط های سخت مانند مناطق ساحلی یا شیمیایی، فواصل آزمایش باید کوتاه شود - تشخیص هر گونه نشت روغن در CT های پر از روغن باید آزمایش فوری و برنامه ریزی جایگزین را آغاز کند.
چگونه قطبیت ترانسفورماتور جریان را آزمایش کنیم؟
آزمایش قطبیت یک روش میدانی بحرانی است که رابطه صحیح بین سیمپیچهای اولیه و ثانویه ترانسفورماتور جریان را تأیید میکند. قطبیت نادرست می تواند باعث شود رله های حفاظتی به درستی کار نکنند و به طور بالقوه منجر به خاموش شدن غیرضروری یا قطع نشدن در هنگام خطا شود. این آزمایش تأیید میکند که علامتهای قطبیت CT (معمولاً P1/P2 در اولیه و S1/S2 در ثانویه) دقیقاً جهت آنی جریان جریان را منعکس میکنند.
روش ضربه زدن تزریق DC
رایج ترین روش میدانی از یک سلول DC (1.5 ولت یا 3 ولت) و یک میلیآمتر یا AVO متر استفاده میکند که در محدوده mA تنظیم شده است. روش به شرح زیر است: به طور لحظه ای ترمینال مثبت سلول را به ترمینال P1 سیم پیچ اولیه وصل کنید در حالی که متر متصل شده در پایانه های ثانویه را مشاهده کنید. انحراف مثبت (در جهت عقربه های ساعت) نشان می دهد که S1 وقتی P1 مثبت است مثبت است. هنگامی که سلول قطع می شود، متر باید یک انحراف منفی (در خلاف جهت عقربه های ساعت) نشان دهد که قطبیت صحیح را تأیید می کند.
اقدامات احتیاطی مهم
قبل از انجام آزمایش، مایع اولیه باید به طور کامل تخلیه شود. باتری نباید برای مدت طولانی به باتری اصلی متصل شود، زیرا می تواند باعث گرم شدن و آسیب احتمالی شود. در CT های چند هسته ای، سایر هسته هایی که تحت آزمایش نیستند باید اتصال کوتاه داشته باشند. برای اطمینان از تأیید کامل، آزمایش باید برای همه هستهها تکرار شود.
روش های جایگزین
مجموعه های تست خودکار به طور فزاینده ای برای تأیید قطبیت استفاده می شوند. این دستگاه ها یک سیگنال شناخته شده را تزریق می کنند و به طور خودکار قطبیت را بر اساس پاسخ اندازه گیری شده تعیین می کنند و خطای انسانی را کاهش می دهند و روند آزمایش را سرعت می بخشند. روش ضربه زنی تزریق DC به دلیل سادگی و هزینه کم به طور گسترده در این زمینه مورد استفاده قرار می گیرد و فقط به ابزار اولیه نیاز دارد.
تأیید علامت گذاری قطبیت
فراتر از آزمایش الکتریکی، علائم قطبیت روی پلاک CT و جعبه ترمینال باید به صورت بصری تأیید شود. علامت گذاری نادرست یا گم شده می تواند منجر به خطای سیم کشی در هنگام نصب شود. آزمایش باید در حین راه اندازی، پس از هر سیم کشی مجدد و هر زمان که مشکوک به عملکرد نادرست رله حفاظتی باشد، انجام شود. IEEE C57.13.1 به طور خاص شامل بررسی قطبیت به عنوان یکی از آزمایش های میدانی ضروری برای رله کردن CT ها می شود. قطبیت مناسب برای طرحهای حفاظت دیفرانسیل، رلههای جهتی و اندازهگیری توان اساسی است - یک CT معکوس میتواند کل سیستم حفاظتی را به خطر بیندازد.
چگونه یک تست نسبت ترانسفورماتور جریان را انجام دهیم؟
آزمایش نسبت تأیید می کند که یک ترانسفورماتور جریان جریان ثانویه صحیحی را برای جریان اولیه معین تولید می کند و تأیید می کند که نسبت چرخش واقعی با رتبه پلاک مطابقت دارد. نسبت نادرست منجر به خطاهای اندازه گیری می شود و می تواند باعث ناهماهنگی رله حفاظتی شود. این آزمایش در هنگام راه اندازی، پس از سیم کشی مجدد و زمانی که مشکوک به عدم تطابق اندازه گیری است ضروری است.
روش تزریق اولیه
مستقیم ترین روش شامل تزریق یک جریان شناخته شده به سیم پیچ اولیه و اندازه گیری جریان ثانویه حاصل است. یک مجموعه تست جریان بالا برای تامین جریان اولیه استفاده می شود، معمولاً در مقداری نزدیک به جریان اولیه نامی برای بهترین دقت. جریان ثانویه اندازه گیری شده با مقدار مورد انتظار محاسبه شده از نسبت پلاک مقایسه می شود. به عنوان مثال، یک CT 200:5 باید دقیقاً 5 A در ثانویه تولید کند که 200 A از طریق اولیه جریان می یابد. هر گونه انحراف فراتر از کلاس دقت مشخص شده نشان دهنده یک مشکل است.
روش تزریق ثانویه
هنگامی که تزریق اولیه غیر عملی باشد (به دلیل نیاز به جریان بالا)، می توان از تزریق ثانویه استفاده کرد. ولتاژ شناخته شده ای به سیم پیچ ثانویه اعمال می شود در حالی که اصلی باز مانده است. ولتاژ القایی در پایانه های اولیه همراه با جریان تحریک اندازه گیری می شود و ضریب اصلاح چرخش و نسبت محاسبه می شود. این روش فقط به یک ابزار اندازه گیری امپدانس و یک میلی ولت متر نیاز دارد که نیاز به منبع جریان بزرگ را از بین می برد.
تایید نسبت با سی تی آنالایزر
آنالایزرهای مدرن CT با انجام یک سری اندازه گیری از جمله مقاومت سیم پیچ، ویژگی های تحریک و تأیید نسبت، تست نسبت را خودکار می کنند. این ابزار نسبت واقعی را محاسبه می کند و آن را با مقدار پلاک مقایسه می کند. منحنی خطای 10 درصد را نیز می توان برای تأیید اینکه خطای ترکیبی در محدوده قابل قبولی در محدوده عملیاتی باقی می ماند ایجاد کرد.
معیارهای پذیرش و مستندات
برای اندازه گیری CT ها، خطای نسبت باید در محدوده کلاس دقت باشد - معمولاً 0.5% برای کلاس 0.2 یا ±1.0% برای کلاس 0.5. برای CT های حفاظتی، خطای ترکیبی در ضریب حد دقت نباید بسته به کلاس از 5٪ یا 10٪ تجاوز کند. نتایج باید ثبت و با آزمون های قبلی مقایسه شود تا روندها مشخص شود.
چگونه یک ترانسفورماتور جریان را عیب یابی کنیم؟
عیب یابی ترانسفورماتور جریان شامل شناسایی سیستماتیک علت اصلی رفتار غیرعادی است، خواه به صورت قرائت نادرست، گرمای بیش از حد، صدای غیرعادی یا خرابی کامل ظاهر شود. یک رویکرد ساختاریافته تضمین می کند که مشکلات به طور دقیق تشخیص داده شده و با خیال راحت حل می شوند.
مرحله 1: بازرسی بصری
با یک معاینه بصری کامل شروع کنید. آسیب فیزیکی به محفظه CT، بوش های ترک خورده یا شکسته، علائم داغ شدن بیش از حد (تغییر رنگ، بوی سوختگی)، نشت روغن در واحدهای پر از روغن و اتصالات شل یا خورده را بررسی کنید. برای CT های با هسته تقسیم شده، سطوح جفت شدن هسته را از نظر وجود آشغال یا شکافی که عدم تمایل مغناطیسی را افزایش می دهد، بررسی کنید.
مرحله 2: اندازه گیری های الکتریکی
مقاومت مدار ثانویه را با استفاده از یک مولتی متر اندازه گیری کنید تا پایانه های شل یا سیم های شکسته را تشخیص دهید. یک مدار ثانویه باز می تواند ولتاژهای خطرناکی ایجاد کند و باید فوراً برطرف شود. مقاومت عایق را بررسی کنید تا از ورود رطوبت یا تخریب عایق جلوگیری شود. نسبت اندازه گیری شده را با پلاک نام مقایسه کنید تا صحت را بررسی کنید.
مرحله 3: تجزیه و تحلیل سیگنال
سیگنال خروجی CT را از نظر اعوجاج، نویز یا نوسانات نامنظم بررسی کنید. تداخل سیگنال، رابط های شل، و داده های اندازه گیری نوسان از رایج ترین مشکلاتی هستند که در حین کار با آن مواجه می شوند. هارمونیک ها، به ویژه هارمونیک 3 که بیش از 15 درصد از پایه است، ممکن است اشباع هسته را نشان دهد.
مرحله 4: ارزیابی بار و بارگذاری
بار ثانویه کل (مقاومت کابل به اضافه امپدانس دستگاه متصل) را محاسبه کرده و آن را با VA نامی مقایسه کنید. بار بیش از حد، هسته CT را به سمت اشباع سوق می دهد، جریان تحریک و خطای کلی را افزایش می دهد. یک CT بیش از حد ممکن است در هنگام خطا اشباع شود و باعث عملکرد نادرست رله شود.
مرحله 5: تجزیه و تحلیل علل ریشه ای
بر اساس علائم و اندازه گیری ها، علت اصلی را تعیین کنید. علل شایع شامل شل شدن اتصالات، تخریب عایق، اشباع هسته، اعوجاج هارمونیک، سیم کشی نادرست یا آسیب فیزیکی است. تمام یافته ها را مستند کنید و اقدامات اصلاحی را از سفت کردن ترمینال تا جایگزینی کامل CT انجام دهید.
مشکلات رایج ترانسفورماتورهای فعلی چیست؟
ترانسفورماتورهای جریان، در حالی که قوی و قابل اعتماد هستند، در معرض چندین مشکل مکرر در کاربردهای میدانی هستند. درک این مسائل رایج، تعمیر و نگهداری پیشگیرانه و حل سریعتر را در هنگام بروز مشکلات امکان پذیر می کند.
مدار باز مدار ثانویه
این یکی از خطرناک ترین عیب های CT است. هنگامی که مدار ثانویه به دلیل شل شدن ترمینال یا سیم شکسته باز می شود، جریان اولیه کاملاً به جریان مغناطیسی تبدیل می شود و باعث اشباع شدید هسته می شود. این باعث ایجاد ولتاژهای خطرناک خطرناکی در پایانه های باز می شود که می تواند سیم پیچ CT را از بین ببرد، به تجهیزات متصل آسیب برساند و خطر ایمنی جدی برای پرسنل ایجاد کند.
اشباع هسته
اشباع زمانی اتفاق می افتد که جریان اولیه از محدوده عملیاتی خطی CT فراتر رود و باعث اشباع شدن هسته و تغییر شکل جریان ثانویه شود. دلایل آن عبارتند از جریان های بیش از حد خطا، جبران DC در جریان اولیه، شار باقی مانده از خطاهای قبلی، و بارگذاری بیش از حد مدار ثانویه. سیتیهای اشباع سیگنالهای ثانویه با تحریف شدید تولید میکنند که منجر به عملکرد نادرست رله یا قطع نشدن آن میشود.
تخریب عایق
قرار گرفتن طولانی مدت در معرض رطوبت، گرد و غبار، چرخه دما، و رویدادهای اضافه ولتاژ باعث تخریب عایق سی تی می شود. این امر به صورت کاهش مقاومت عایق، تخلیه جزئی و در نهایت خرابی عایق ظاهر می شود. CT های پر از روغن به ویژه در برابر نشت روغن آسیب پذیر هستند که می تواند منجر به خرابی فاجعه بار شود.
خطاهای نسبت و فاز
خطاها می توانند در طول زمان به دلیل شلوارهای سیم پیچ، تخریب هسته یا تغییرات بار ایجاد شوند. خطای بیش از حد اندازه گیری معمولاً به دلیل عدم تطابق امپدانس خروجی، ناسازگاری پاسخ فرکانس یا افت طولانی پالس ایجاد می شود. عوامل خارجی مانند بارهای غنی از هارمونیک نیز در افزایش خطاهای نسبت و فاز نقش دارند.
مسائل مکانیکی و تاسیساتی
CT های هسته تقسیم شده زمانی که سطوح جفت کننده هسته به درستی تمیز و تراز نشده باشند، مستعد مشکلات شکاف هوا هستند. شکاف بیش از 0.2 میلی متر می تواند خطای نسبت را به بیش از 1.5 ± درصد کاهش دهد، بسیار بیش از 0.5 مورد نیاز کلاس. اتصالات شل، سیم کشی نادرست و انحراف زاویه نصب نیز از مسائل رایج هستند.
چرا ترانسفورماتور جریان بیش از حد گرم می شود؟
گرمای بیش از حد ترانسفورماتور جریان یک وضعیت جدی است که می تواند منجر به خرابی عایق، آسیب سیم پیچ و تخریب کامل CT شود. شناسایی علت اصلی برای اجرای درمان صحیح ضروری است.
مدار باز مدار ثانویه
شدیدترین علت گرمای بیش از حد CT یک مدار ثانویه باز است. هنگامی که ثانویه باز است در حالی که جریان اولیه جریان دارد، تمام جریان اولیه تبدیل به جریان مغناطیسی می شود. این باعث می شود که هسته به شدت اشباع شود و تلفات آهن به طور چشمگیری افزایش یابد (هیسترزیس و تلفات جریان گردابی). CT به سرعت گرم می شود و عایق می تواند سوخته یا از بین برود. هسته همچنین ممکن است مغناطیس باقیمانده قابل توجهی را حفظ کند و به طور دائم خطای CT را افزایش دهد.
اضافه بار و جریان اولیه بیش از حد
هنگامی که جریان اولیه از جریان حرارتی نامی CT تجاوز می کند، افزایش چگالی شار و تلفات مس (I²R) گرمای بیش از حد تولید می کند. اضافه بار طولانی مدت باعث می شود که چگالی شار هسته به اشباع یا فوق اشباع برسد و خطاهای CT افزایش یابد و باعث افزایش غیرعادی دما شود. این امر به ویژه در سیستم های توزیع که رشد بار با ارتقاء CT مطابقت ندارد مشکل ساز است.
بار ثانویه بیش از حد
بار ثانویه بیش از VA نامی، CT را مجبور می کند ولتاژ بیشتری تولید کند، که باعث افزایش جریان تحریک و تلفات هسته می شود. توان اضافی تلف شده در مدار بار و درون CT خود دمای کار را افزایش می دهد. این شرایط اغلب پنهان است زیرا CT ممکن است تست های کارخانه را با بار کم پشت سر بگذارد اما در سرویس واقعی با بار کامل متصل شود، بیش از حد گرم شود.
تلفات ناشی از هارمونیک
بارهای غیرخطی، هارمونیک ها را به شکل موج جریان وارد می کنند و تلفات جریان گردابی و هیسترزیس را در هسته افزایش می دهند. جریان های هارمونیک می توانند باعث گرمایش موضعی شوند، حتی زمانی که جریان اصلی در حد مجاز باشد. هارمونیک سوم به ویژه مشکل ساز است زیرا به شار می افزاید به گونه ای که تلفات را افزایش می دهد.
تخریب عایق
عایق خراب یا آلوده به رطوبت استحکام دی الکتریک را کاهش داده و جریان نشتی را افزایش می دهد که باعث تولید گرما می شود. با گذشت زمان، این یک چرخه خود شتاب ایجاد می کند که در آن گرما بیشتر عایق را تخریب می کند و منجر به خرابی نهایی می شود.
تشخیص و درمان
تصویربرداری حرارتی مادون قرمز مؤثرترین ابزار برای تشخیص افزایش غیرعادی دما است - افزایش دمای طبیعی CT باید کمتر از 40 کلوین باشد. اگر گرمای بیش از حد تشخیص داده شد، فوراً مدارهای ثانویه باز را بررسی کنید، بار ثانویه را اندازه گیری کنید و سطوح جریان اولیه را تأیید کنید. اقدامات اصلاحی شامل سفت کردن اتصالات، کاهش بار، نصب CT با درجه بندی بالاتر، یا جایگزینی واحدهای تخریب شده است.
چرا یک ترانسفورماتور جریان خوانش نادرست تولید می کند؟
خوانش نادرست از یک ترانسفورماتور جریان می تواند ناشی از دلایل مختلفی باشد، از خطاهای نصب تا تخریب تجهیزات. تشخیص دقیق نیاز به درک خود CT و کل زنجیره اندازه گیری دارد.
خطاهای نسبت و فاز
منبع اصلی خطای اندازه گیری CT جریان تحریک است - بخشی از جریان اولیه که به جای تبدیل شدن به جریان ثانویه، هسته را مغناطیسی می کند. از آنجایی که جریان تحریک بخش کوچکی از جریان اولیه را مصرف می کند، خروجی ثانویه همیشه کمی کمتر از مقدار ایده آل است. این باعث ایجاد خطای نسبت (خطای بزرگی) و جابجایی فاز می شود (جریان ثانویه دقیقاً در فاز با جریان اولیه نیست).
عدم تطابق بار ثانویه
هنگامی که بار متصل (کابلها، مترها، رلهها) از VA نامی CT فراتر رود، افزایش ولتاژ در سراسر سیمپیچ ثانویه جریان تحریک بیشتری میکشد و خطاهای نسبت و فاز را افزایش میدهد. یک CT کالیبره شده در آزمایشگاه با لیدهای کوتاه و بار کم ممکن است خطاهای قابل توجهی را در میدان با بار واقعی متصل نشان دهد.
اعوجاج هارمونیک
بارهای غیرخطی مانند درایوهای فرکانس متغیر، مبدلها و بالاستهای الکترونیکی هارمونیکهایی را تزریق میکنند که شکل موج فعلی را مخدوش میکنند. CT های طراحی شده برای عملیات سینوسی، خطاها را با جریان های غنی از هارمونیک افزایش می دهند. ارزیابی تجربی نشان داده است که در حالی که دقت CT در شرایط نزدیک به سینوسی بالا است، با افزایش اعوجاج شکل موج و جریان بار بدتر میشود. محتوای هارمونیک بالاتر THD را افزایش می دهد و باعث جابجایی فاز بین جریان های اولیه و ثانویه می شود.
اشباع هسته
هنگامی که هسته CT اشباع می شود - چه از جریان خطا، چه از طریق DC offset یا شار باقی مانده - شکل موج جریان ثانویه به شدت مخدوش می شود. نیم چرخه منفی ممکن است قطع شود یا به طور کامل حذف شود و باعث شود دستگاه اندازه گیری مقادیر RMS نادرست را ثبت کند. اشباع همچنین یک جزء DC در ثانویه تولید می کند که می تواند ابزارهای متصل را تحت تأثیر قرار دهد.
مشکلات نصب و اتصال
قطبیت نادرست، سیم کشی ثانویه معکوس، یا زمین نامناسب می تواند باعث اشتباه خواندن شود. برای CT های هسته تقسیم شده، یک سطح جفت شدن هسته نامرتب یا آلوده یک شکاف هوای موثر ایجاد می کند که جریان مغناطیسی و خطا را به شدت افزایش می دهد. زاویه نصب نادرست می تواند باعث عدم تقارن مدار مغناطیسی شود.
مغناطیس باقیمانده
پس از یک خطای بزرگ، هسته CT ممکن است مغناطیس باقیمانده (مانند) را حفظ کند. این امر نقطه عملیاتی روی منحنی BH را جابجا می کند و به طور موثر نوسان شار موجود و افزایش خطا را کاهش می دهد. مغناطیس زدایی برای بازیابی دقت معمولی مورد نیاز است.
چرا یک ترانسفورماتور جریان اشباع می شود؟
اشباع زمانی اتفاق می افتد که چگالی شار مغناطیسی در هسته CT از حد اشباع ماده بیشتر شود و باعث می شود که هسته توانایی خود را برای تبدیل خطی جریان از دست بدهد. پس از اشباع، جریان ثانویه دیگر رابطه متناسب با جریان اولیه را حفظ نمی کند و باعث ایجاد اعوجاج شدید شکل موج و خطاهای اندازه گیری می شود.
جریان بیش از حد اولیه و جریان های خطا
شایع ترین علت اشباع جریان اولیه بیش از ضریب حد دقت نامی CT است. در طول یک اتصال کوتاه، جریان خطا می تواند به 10 تا 20 برابر یا بیشتر از جریان نامی برسد. در حالی که CT ممکن است برای مقاومت در برابر این جریان ها از نظر حرارتی طراحی شده باشد، هسته ممکن است به صورت مغناطیسی اشباع شود. ترانسفورماتورهای جریان معمولاً برای حمل تا 20 برابر جریان نامی بدون بیش از 10 درصد خطای مرکب طراحی می شوند، اما اگر جریان خطا شامل اجزای AC یا DC قابل توجهی باشد، همچنان ممکن است اشباع رخ دهد.
آفست DC در جریان های خطا
جریان های خطا اغلب حاوی یک جزء DC در حال پوسیدگی هستند، به ویژه زمانی که خطا در نزدیکی یک تقاطع ولتاژ صفر رخ می دهد. این آفست DC شار هسته را به یک جهت هدایت می کند و نوسان شار موجود در آن جهت را کاهش می دهد و باعث اشباع اولیه می شود. شدت به نسبت X/R سیستم و نقطه به موج شروع خطا بستگی دارد.
شار باقی مانده
CT های هسته آهنی می توانند پس از حذف جریان اولیه، چگالی شار مغناطیسی زیادی را حفظ کنند. این شار باقیمانده، نقطه عملیاتی روی منحنی BH را سوگیری میکند، بنابراین حتی جریانهای متوسط نیز میتوانند هسته را به سمت اشباع سوق دهند. پس از رفع عیب و قبل از مغناطیس زدایی CT یک نگرانی خاص است.
بار ثانویه بیش از حد
بار بیشتر ولتاژی را که CT باید تولید کند افزایش می دهد. این هسته CT را با افزایش جریان تحریک مورد نیاز به سمت اشباع سوق می دهد. منحنی خطای 10 درصد حداکثر بار ثانویه مجاز را برای عوامل حدی دقت مختلف تعریف می کند تا خطای ترکیبی را در محدوده نگه دارد.
پیشگیری و کاهش
استراتژیهای جلوگیری از اشباع CT شامل افزایش اندازه هسته، استفاده از CTهای فاکتور حد دقت بالاتر، کاهش بار ثانویه، استفاده از CTهای عملکرد گذرا (کلاس TPY) برای برنامههای با ریسک ماندگاری بالا، استفاده از هستههای شکاف هوا برای خطیسازی، و اعمال اقدامات ضد باقیمانده است. روشهای تشخیص از تکنیکهای پردازش سیگنال برای شناسایی فاصله اشباع و بازسازی سیگنال فعلی در طول دورههای اشباع استفاده میکنند.
چگونه یک ترانسفورماتور جریان را حفظ کنیم؟
تعمیر و نگهداری منظم برای اطمینان از اینکه ترانسفورماتورهای جریان به طور دقیق و قابل اعتماد در طول عمر مفید خود ادامه می دهند، ضروری است. یک برنامه تعمیر و نگهداری ساختاریافته بازرسی های بصری، آزمایش های الکتریکی و نظارت بر وضعیت را برای شناسایی مشکلات قبل از ایجاد خرابی ترکیب می کند.
بازرسی های بصری معمولی
بازرسی ماهانه یا سه ماهه بصری باید CT خارجی را از نظر آسیب فیزیکی، ترک، تغییر رنگ و علائم گرمای بیش از حد بررسی کند. برای CT های پر از روغن، نشت روغن را بررسی کنید و سطح روغن را بررسی کنید. اتصالات ترمینال را از نظر سفتی و خوردگی بررسی کنید. برای CT های هسته تقسیم شده، بررسی کنید که سطوح جفت کننده هسته تمیز و به درستی تراز شده باشند. سطح CT را به صورت دوره ای تمیز کنید تا از گرد و غبار و آلودگی بر عملکرد عایق جلوگیری شود.
ترموگرافی مادون قرمز
تصویربرداری حرارتی مادون قرمز یک ابزار تشخیصی غیرتهاجمی موثر برای تشخیص افزایش غیرعادی دما است. افزایش دمای طبیعی سی تی باید کمتر از 40 کلوین باشد. اسکن باید سالانه یا بیشتر در تاسیسات حیاتی انجام شود. مقایسه دما بین CT های مشابه و داده های دمای روند روند در طول زمان به شناسایی مشکلات در حال توسعه کمک می کند.
تست برق
تست های الکتریکی دوره ای ستون فقرات نگهداری CT را تشکیل می دهند. تست های مقاومت عایق یکپارچگی عایق را تأیید می کند و رطوبت را تشخیص می دهد. تست های نسبت و قطبیت صحت و سیم کشی صحیح را تایید می کنند. تست های تحریک ویژگی های سلامت و اشباع هسته را ارزیابی می کنند. اندازه گیری مقاومت سیم پیچ ثانویه اتصالات سست و تخریب هادی را تشخیص می دهد. طبق دستورالعملهای FIST، این آزمایشها باید در زمان راهاندازی، پس از اصلاحات عمده سیمکشی و در فواصل حداکثر 10 سال در طول سرویس عادی انجام شود.
تأیید بار
کل بار ثانویه باید اندازه گیری و با VA رتبه بندی شده مقایسه شود. با گذشت زمان، ممکن است دستگاههای اضافی به مدار ثانویه اضافه شوند که باعث افزایش بار فراتر از امتیاز CT و ایجاد اشباع در هنگام خطا میشود. تأیید بار دوره ای تضمین می کند که این مشکل پنهان زود تشخیص داده شود.
حفاظت از محیط زیست
در محیط های خشن - مناطق ساحلی، کارخانه های شیمیایی، مکان های با رطوبت بالا - CT ها نیاز به حفاظت بیشتری دارند. ترکیبات آب بندی، موانع رطوبت، و تمیز کردن منظم به افزایش عمر مفید کمک می کند. نشت روغن در CT های پر شده با روغن باید آزمایش فوری و برنامه ریزی جایگزینی را آغاز کند.
هر چند وقت یکبار باید ترانسفورماتور جریان را آزمایش کرد؟
فرکانس تست ترانسفورماتورهای جریان به عوامل مختلفی از جمله بحرانی بودن نصب، شرایط محیطی، توصیه های سازنده و استانداردهای قابل اجرا بستگی دارد. یک رویکرد مبتنی بر ریسک، هزینه آزمایش را در مقابل پیامدهای شکست متعادل می کند.
راه اندازی و تست پس از کار
تمام CT ها باید در راه اندازی اولیه به طور کامل آزمایش شوند. آزمایشها شامل مقاومت عایق، قطبیت، تأیید نسبت، مقاومت سیمپیچ، ویژگیهای تحریک و اندازهگیری بار است. پس از هر گونه تغییر عمده سیمکشی یا اختلال در مدارهای ثانویه، CTهای آسیبدیده باید دوباره آزمایش شوند تا یکپارچگی تأیید شود.
تست دوره ای روتین
در شرایط عادی سرویس، فواصل آزمایش معمول معمولاً 10 سال برای آزمایشهای مقاومت عایق و آزمایشهای تحریک است. برنامه تعمیر و نگهداری FIST آزمایش های تحریک و تست مقاومت عایق را هر 10 سال یک بار برای نصب های معمولی توصیه می کند. با این حال، CT هایی که به صورت خارجی با ترانسفورماتورهای ابزار مستقل نظارت می شوند ممکن است به هیچ وجه نیاز به تعمیر و نگهداری دوره ای نداشته باشند.
برنامه های تست تسریع شده
آزمایش های مکرر در شرایط خاص تضمین می شود. برای CT در محیط های خشن - رطوبت بالا، اسپری نمک، قرار گرفتن در معرض مواد شیمیایی، یا اعوجاج هارمونیک بالا - فواصل آزمایش باید به 5 سال یا کمتر کاهش یابد. CTهای پر از روغن باید سالانه از نظر نشتی و وضعیت بوش بررسی بصری شوند. در تأسیساتی که CT برای طرحهای حفاظتی حیاتی است، آزمایش سالانه یا دوسالانه ممکن است توجیه شود.
تست مبتنی بر شرایط
گرایش به سمت تعمیر و نگهداری مبتنی بر شرایط از نظارت مستمر یا دوره ای برای تعیین اینکه چه زمانی آزمایش واقعاً مورد نیاز است، استفاده می کند. روش های کالیبراسیون آنلاین می توانند دقت CT را بدون قطع برق ارزیابی کنند و خطاها را از 1٪ تا 120٪ جریان نامی اندازه گیری کنند. ترموگرافی مادون قرمز یک ابزار غربالگری ساده و مقرون به صرفه را ارائه می دهد که می تواند ماهانه یا فصلی با حداقل هزینه انجام شود.
الزامات مقرراتی و استاندارد
IEEE C57.13.1 و IEC 60044-1 چارچوب فنی را برای آزمایش CT ارائه می کنند، در حالی که مقررات محلی (مانند DL/T 596 در چین) فواصل آزمایش اجباری را مشخص می کنند. رعایت این استانداردها هم ایمنی و هم دقت اندازه گیری را تضمین می کند.
چه چیزی باعث خطاهای اندازه گیری ترانسفورماتور جریان می شود؟
خطاهای اندازه گیری ترانسفورماتور جریان از منابع متعددی سرچشمه می گیرد، هم داخلی برای طراحی CT و هم خارجی برای محیط عملیاتی آن. درک این علل برای انتخاب CT های مناسب، طراحی سیستم های اندازه گیری و تفسیر نتایج اندازه گیری ضروری است.
جریان تحریک - منبع خطای اساسی
تمام CT های الکترومغناطیسی دارای خطای ذاتی ناشی از جریان تحریک هستند. جریان اولیه به دو جزء تقسیم می شود: جریان ثانویه و جریان تحریکی که هسته را مغناطیسی می کند. از آنجایی که جریان تحریک در خروجی ثانویه ظاهر نمی شود، جریان ثانویه همیشه کمی کمتر از مقدار ایده آل است. این باعث ایجاد خطای نسبت (تفاوت بزرگی) و جابجایی فاز (تفاوت زمانی بین تلاقی های صفر جریان اولیه و ثانویه) می شود.
اثرات بار
بار ثانویه مستقیماً بر خطای CT تأثیر می گذارد. امپدانس بار بالاتر نیاز به ولتاژ ثانویه بالاتری دارد که به نوبه خود جریان تحریک بیشتری می کشد و خطاهای نسبت و فاز را افزایش می دهد. دقت CT معمولاً در یک بار خاص مشخص می شود. عملیات با بار متفاوت، ویژگی های خطا را تغییر می دهد. با گذشت زمان، دستگاههای اضافی اضافه شده به مدار ثانویه میتوانند بار را فراتر از VA رتبهبندی کنند و دقت را کاهش دهند.
فرکانس و اثرات هارمونیک
CT ها برای یک محدوده فرکانسی خاص، معمولاً 50 یا 60 هرتز طراحی شده اند. عملکرد در فرکانس های غیرمجاز، امپدانس هسته و ویژگی های خطا را تغییر می دهد. جریان های غنی از هارمونیک ناشی از بارهای غیرخطی به ویژه مشکل ساز هستند - مطالعات تجربی نشان داده اند که دقت CT با افزایش اعوجاج شکل موج، با نسبت و خطاهای فاز بزرگتر در محتوای هارمونیک بالاتر بدتر می شود. تضعیف ثابت مقادیر RMS در شرایط غیر خطی منجر به دست کم گرفتن مقادیر واقعی جریان می شود.
اثرات دما
تغییرات دما بر مقاومت سیم پیچ ها و خواص مغناطیسی هسته تأثیر می گذارد و باعث رانش خطا می شود. دمای بالا مقاومت سیم پیچ را افزایش می دهد که ویژگی های بار و خطا را تغییر می دهد. سیستمهای کالیبراسیون دیجیتال مدرن از الگوریتمهای جبران دما استفاده میکنند که میتوانند خطا را از کلاس 0.5 به 0.2 کاهش دهند و به نسبت سرکوب رانش دما 24.8 دسیبل دست یابند.
خطاهای مربوط به نصب
مسائل نصب مانند قطبیت نادرست، جفت گیری ضعیف هسته در CT های هسته تقسیم شده و تداخل الکترومغناطیسی از هادی های مجاور باعث ایجاد خطا می شود. یک CT هسته تقسیم شده با شکاف هوایی بیش از 0.2 میلی متر می تواند خطای نسبت به بیش از 1.5 ± درصد کاهش یابد، بسیار بیشتر از محدودیت های کلاس 0.5.
چگونه می توان دقت اندازه گیری ترانسفورماتور جریان را بهبود بخشید؟
بهبود دقت اندازه گیری CT شامل ترکیبی از انتخاب مناسب، نصب دقیق، کالیبراسیون منظم و استفاده از تکنیک های جبران پیشرفته است. هر رویکرد به جنبه های مختلف مشکل خطا می پردازد.
انتخاب و اندازه مناسب
انتخاب یک CT با کلاس دقت مناسب برای کاربرد اساسی است. برنامه های اندازه گیری معمولاً به CT های کلاس 0.2 یا 0.5 نیاز دارند، در حالی که برنامه های حفاظتی از کلاس های 5P یا 10P استفاده می کنند. انتخاب یک CT با درجه VA کافی و یک درجه جریان اولیه نزدیک به جریان عملیاتی مورد انتظار، تضمین می کند که CT در خطی ترین منطقه خود عمل می کند. بزرگ کردن CT (با استفاده از درجه بندی اولیه بسیار بالاتر از حد مورد نیاز) دقت را در جریان های کم کاهش می دهد زیرا هسته در سطح شار کم کار می کند.
مدیریت بار
نگه داشتن بار ثانویه در VA رتبه بندی شده بسیار مهم است. از کابل های با مقاومت کم استفاده کنید، طول کابل را به حداقل برسانید و دستگاه های متصل با امپدانس ورودی بالا را انتخاب کنید. مدار ثانویه را به صورت دورهای بررسی کنید تا مطمئن شوید که هیچ دستگاه دیگری اضافه نشده است که بار بیش از امتیاز را افزایش دهد. منحنی خطای 10% را می توان برای تعیین حداکثر بار مجاز برای یک ضریب حد دقت معین استفاده کرد.
کالیبراسیون و جبران
کالیبراسیون منظم در برابر یک CT استاندارد تضمین می کند که خطاها شناخته شده و قابل جبران هستند. سیستمهای کالیبراسیون دیجیتال مدرن از الگوریتمهای پیشرفته از جمله فیلتر کردن نویز تبدیل موجک، جبران دما و تصحیح فاز استفاده میکنند. این سیستم ها توانایی کاهش خطای اندازه گیری جامع از 0.5 به 0.2 را با نرخ بهبود خطا از 62.3٪ تا 79.1٪ نشان داده اند. روش های تصحیح خطای فاز مبتنی بر SVM می توانند خطاهای فاز ناشی از جریان تحریک را با دقت و پایداری بالا پیش بینی و تصحیح کنند.
جبران هارمونیک
برای تاسیسات با اعوجاج هارمونیک قابل توجه، استفاده از تکنیک های جبران هارمونیک باعث بهبود دقت می شود. تشخیص خطای بلادرنگ همراه با الگوریتمهای جبران هارمونیک و مدلسازی پیشبینی مبتنی بر هوش مصنوعی میتواند قابلیت اطمینان CT را در شبکههای قدرت غنی از اعوجاج افزایش دهد.
بهترین روش های نصب
از قطبیت صحیح، اتصال به زمین مناسب فقط در یک نقطه، تمیز کردن سطوح جفت هسته برای CT های تقسیم هسته و حداقل تداخل الکترومغناطیسی از هادی های مجاور اطمینان حاصل کنید. برای کاربردهای حیاتی، استفاده از CT های یکپارچه با حفاظت از اندازه گیری مبتنی بر هسته های ترکیبی و حسگرهای میدان مغناطیسی را در نظر بگیرید که می توانند به طور همزمان الزامات دقت را برای اندازه گیری و حفاظت برآورده کنند.
چه زمانی باید ترانسفورماتور جریان را تعویض کرد؟
تعیین زمان مناسب برای تعویض ترانسفورماتور جریان مستلزم متعادل کردن کاهش عملکرد، ریسک ایمنی، عوامل اقتصادی و بحرانی بودن عملیات است. جایگزینی منابع ضایعات خیلی زود؛ جایگزینی خیلی دیر خطرات خرابی تجهیزات، عدم دقت اندازه گیری و خطرات ایمنی را به همراه دارد.
معیارهای جایگزینی مبتنی بر سن
عمر مفید مورد انتظار یک ترانسفورماتور جریان با احتمال خرابی کم تقریباً 40 سال است. برنامه های جایگزینی مبتنی بر سن معمولاً از این به عنوان آستانه اسمی استفاده می کنند، اما تصمیمات جایگزین واقعی باید شرایط عملیاتی خاص را در نظر بگیرند. CT ها در محیط های خشن یا در معرض حوادث مکرر جریان بیش از حد ممکن است خیلی زودتر به پایان عمر خود برسند.
محرک های کاهش عملکرد
یک CT زمانی باید جایگزین شود که دقت آن از حد مجاز برای کاربرد آن کاهش یافته باشد و نتوان آن را از طریق کالیبراسیون یا تعمیر بازیابی کرد. برای اندازه گیری CT ها، زمانی که خطای نسبت از حد کلاس (± 0.5٪ برای کلاس 0.2، ± 1.0٪ برای کلاس 0.5) با وجود بار و نصب مناسب فراتر رود، جایگزینی نشان داده می شود. مقاومت عایق که به زیر حداقل مقدار قابل قبول کاهش یافته است - یا روند نزولی ثابتی را نشان می دهد - نشان دهنده تخریب عایق است که نیاز به تعویض دارد.
شرایط بحرانی ایمنی
شرایط خاص جایگزینی فوری را الزامی می کند. نشت روغن در CT های پر از روغن باید آزمایش فوری و برنامه ریزی جایگزینی را آغاز کند زیرا این واحدها ممکن است به طور فاجعه باری از کار بیفتند. آسیب های فیزیکی مانند بوش های ترک خورده یا شکسته، کیس های برآمده یا شواهد قوس داخلی نیاز به تعویض فوری دارد. CT که یک خطای شدید با آسیب احتمالی هسته یا مغناطیس باقیمانده را تجربه کرده است باید ارزیابی شود و احتمالاً جایگزین شود، زیرا مغناطیس زدایی ممکن است به طور کامل دقت را بازیابی نکند.
منسوخ شدن و ارتقاء
CT ها ممکن است نیاز به تعویض داشته باشند زمانی که تغییرات سیستم نیاز به رتبه بندی های متفاوتی داشته باشد. رشد بار که از درجه حرارت مداوم CT فراتر می رود، افزودن دستگاه های محافظ جدید که بار را فراتر از رتبه VA CT افزایش می دهد، یا تغییرات در سطوح خطای سیستم که از ضریب حد دقت CT فراتر می رود، محرک های رایج برای جایگزینی ارتقا هستند.
نظارت بر وضعیت و ارزیابی ریسک
یک رویکرد عملی از دادههای نظارت بر وضعیت، تصویربرداری حرارتی و آزمایشهای دورهای برای طبقهبندی CTها به دستههای خوب (نه بحرانی)، متوسط و بد (بسیار بحرانی) استفاده میکند. اولویت جایگزینی بر اساس این طبقه بندی همراه با بحرانی بودن مدار ارائه شده اختصاص داده می شود. CTها در مدارهای حفاظتی حیاتی باید در اولین نشانه تخریب جایگزین شوند، در حالی که CTهای اندازه گیری غیر بحرانی ممکن است با نظارت بیشتر به کار خود ادامه دهند.


