مقدمه
ترانسفورماتور جریان (CT) جزء مهمی است که در اندازه‌گیری، نظارت و سیستم‌های حفاظتی الکتریکی استفاده می‌شود. این اجازه می دهد تا جریان های الکتریکی بالا به جریان های ثانویه کمتر و استاندارد تبدیل شوند که می توانند به طور ایمن توسط متر، دستگاه های نظارتی و رله های حفاظتی اندازه گیری شوند.
ترانسفورماتورهای جریان به طور گسترده در سیستم های توزیع برق، تجهیزات صنعتی، تابلو برق، اندازه گیری انرژی، ژنراتورها و سیستم های حفاظت الکتریکی استفاده می شوند. مزایای آنها فراتر از کاهش صرف جریان است. آنها عایق الکتریکی را فراهم می کنند، از اندازه گیری دقیق پشتیبانی می کنند، طراحی سیستم را ساده می کنند و به تجهیزات حفاظتی اجازه می دهند شرایط غیرعادی فعلی را نظارت کنند.
هنگامی که یک ترانسفورماتور جریان به درستی انتخاب و نصب شود، می‌تواند اندازه‌گیری جریان قابل اعتماد و خدمات طولانی‌مدت- ارائه دهد و در عین حال نظارت و محافظت از سیستم‌های الکتریکی را آسان‌تر کند. (IEEE Technology Navigator)
1. اندازه گیری ایمن جریان بالا
یکی از بزرگترین مزایای ترانسفورماتور جریان این است که امکان اندازه گیری جریان های بالا را بدون اتصال یک ابزار اندازه گیری استاندارد به طور مستقیم به هادی جریان بالا می دهد.
برای مثال، یک سیستم الکتریکی ممکن است صدها یا هزاران آمپر را حمل کند. اکثر کنتورهای استاندارد را نمی توان مستقیماً به چنین مداری وصل کرد. CT می تواند جریان اولیه بالا را به جریان ثانویه پایین تر، معمولاً 1 A یا 5 A بسته به کاربرد، تبدیل کند.
سپس تجهیزات اندازه‌گیری می‌توانند به جای اینکه مستقیماً جریان اولیه بالا را کنترل کنند، با این جریان کمتر کار کنند.
این باعث می شود CT ها به ویژه در کارخانه های صنعتی، پست ها، تابلوهای توزیع و سیستم های الکتریکی تجاری بزرگ مفید باشند.
2. عایق الکتریکی
مزیت مهم دیگر جداسازی الکتریکی بین مدار برق اولیه و مدار اندازه گیری یا حفاظت ثانویه است.
سمت اولیه یک CT را می توان به یک سیستم الکتریکی-جریان یا ولتاژ بالا- متصل کرد، در حالی که سمت ثانویه سیگنال جریان کمتری را به کنتورها یا تجهیزات حفاظتی ارائه می دهد. این آرایش به جداسازی ابزارهای حساس از مدار برق اولیه کمک می کند.
جداسازی الکتریکی به‌ویژه در کاربردهای{0} ولتاژ بالا و صنعتی ارزشمند است زیرا تجهیزات اندازه‌گیری و حفاظت نیازی به اتصال مستقیم به جریان اولیه کامل ندارند. (IEEE Technology Navigator)
با این حال، جداسازی تمام خطرات الکتریکی را از بین نمی برد. CT ها باید بر اساس دستورالعمل های سازنده و الزامات ایمنی الکتریکی قابل اجرا نصب، اتصال به زمین و عملکرد شوند.
3. اندازه گیری دقیق جریان
یک ترانسفورماتور جریان به درستی انتخاب شده می تواند اندازه گیری دقیق جریان را برای کاربردهای اندازه گیری و نظارت ارائه دهد.
CT ها با کلاس های دقت متفاوتی برای کاربردهای مختلف تولید می شوند. CT های اندازه گیری برای ارائه اطلاعات دقیق جریان در شرایط عملیاتی مشخص طراحی شده اند، در حالی که CT های حفاظتی برای بازتولید جریان مناسب در شرایط غیرعادی و خطا طراحی شده اند.
دقت تحت تأثیر عواملی مانند نسبت CT، بار، دما، مشخصات هسته، شرایط نصب و کلاس دقت انتخابی قرار می گیرد.
بنابراین برای کاربردهایی مانند اندازه‌گیری انرژی و پایش توان، انتخاب یک کلاس دقت مناسب ضروری است.
4. خروجی ثانویه استاندارد شده
ترانسفورماتورهای جریان امکان استفاده از تجهیزات استاندارد اندازه گیری و حفاظتی را حتی زمانی که جریان های اولیه بسیار متفاوت است را ممکن می سازد.
به عنوان مثال، بسیاری از برنامه های CT از درجه بندی های ثانویه 1 A یا 5 A استفاده می کنند. یک CT مناسب می تواند سطوح مختلف جریان اولیه را به این مقادیر ثانویه استاندارد تبدیل کند.
این استانداردسازی طراحی سیستم را ساده می‌کند زیرا تولیدکنندگان نیازی به تولید ابزارهای اندازه‌گیری مجزای-جریان بالا برای هر جریان اولیه ممکن ندارند.
همچنین CT ها را با طیف وسیعی از مترها، رله های حفاظتی، آنالایزرهای قدرت و سیستم های مانیتورینگ سازگار می کند. (IEEE Technology Navigator)
5. پشتیبانی از حفاظت الکتریکی
ترانسفورماتورهای جریان اجزای ضروری در بسیاری از سیستم های حفاظتی هستند.
رله‌های حفاظتی از سیگنال‌های CT برای نظارت بر جریان و تشخیص شرایط الکتریکی غیرعادی استفاده می‌کنند. بسته به طراحی سیستم، CT ها می توانند اطلاعات فعلی را برای عملکردهای حفاظتی بیش از حد، دیفرانسیل، زمین-و سایر عملکردهای حفاظتی ارائه دهند.
هنگامی که جریان غیرعادی رخ می دهد، سیستم حفاظتی می تواند از سیگنال CT برای تعیین اینکه آیا مدار باید قطع شود یا خیر استفاده کند.
CTهای حفاظتی متفاوت از CTهای اندازه گیری طراحی شده اند زیرا باید عملکرد مناسب را در شرایط فعلی خطای{0} بالا حفظ کنند. بنابراین انتخاب CT مناسب برای کاربرد حفاظتی بسیار مهم است. (IEEE Technology Navigator)
6. گزینه های نصب انعطاف پذیر
ترانسفورماتورهای جریان در چندین طرح، از جمله نوع حلقه، نوع میله، نوع زخم، نوع حلقوی، و نوع هسته‌ای تقسیم{0} موجود هستند.
این تنوع انعطاف پذیری را برای سیستم های الکتریکی مختلف فراهم می کند.
به عنوان مثال، یک CT هسته‌ای با تقسیم{0} زمانی می‌تواند مفید باشد که یک هادی به راحتی در طول یک پروژه مقاوم‌سازی قطع نشود، مشروط به الزامات ایمنی و نصب برنامه.
CT های حلقوی و حلقوی معمولاً در جایی استفاده می شوند که هادی یا کابل می تواند از دهانه CT عبور کند. میله‌های{1}}نوع CT می‌توانند برای کاربردهایی که شامل شینه‌ها یا رساناهای جریان بالا هستند مناسب باشند.
بنابراین، کاربران می توانند طرح CT را با توجه به اندازه هادی، فضای نصب، سطح جریان و الزامات اندازه گیری انتخاب کنند.
7. کمتر مورد نیاز ابزار دقیق
بدون CT، اندازه‌گیری جریان بسیار زیاد مستقیماً می‌تواند به تجهیزات تخصصی اندازه‌گیری{0} جریان بالا نیاز داشته باشد.
CT این نیاز را با تبدیل جریان اولیه به سیگنال ثانویه کوچکتر تغییر می دهد.
این اجازه می دهد تا از مترهای نسبتا فشرده و تجهیزات نظارتی در برنامه هایی که شامل جریان های اولیه بسیار بزرگتر هستند استفاده شود.
در نتیجه، اندازه‌گیری مبتنی بر CT{0}}می‌تواند ابزار دقیق را ساده‌سازی کند و پیچیدگی اتصال دستگاه‌های اندازه‌گیری به مدارهای- جریان بالا را کاهش دهد.
8. مناسب برای اندازه گیری و مانیتورینگ
ترانسفورماتورهای جریان به طور گسترده ای در اندازه گیری انرژی الکتریکی و نظارت بر توان استفاده می شوند.
آنها سیگنال های جریانی را ارائه می دهند که می توانند با اطلاعات ولتاژ برای محاسبه پارامترهای الکتریکی مانند توان و انرژی ترکیب شوند.
در تاسیسات صنعتی، CT ها همچنین می توانند برای نظارت بر فیدرها، موتورها، ژنراتورها، مدارهای توزیع و سایر بارهای الکتریکی مورد استفاده قرار گیرند.
با نظارت مداوم جریان، اپراتورها می توانند تغییرات در شرایط بار را شناسایی کرده و اطلاعات مفیدی برای مدیریت انرژی و نظارت بر تجهیزات به دست آورند.
9. قابلیت اطمینان طولانی مدت
یک CT به درستی مشخص شده یک دستگاه الکترومغناطیسی غیرفعال است و می‌تواند عملکرد قابل اعتمادی را برای سال‌های طولانی در شرایط نام‌گذاری شده خود ارائه دهد.
از آنجایی که CT های استاندارد برای عملکرد اصلی تبدیل جریان خود به منبع تغذیه جداگانه نیاز ندارند، می توان آنها را در بسیاری از سیستم های الکتریکی با زیرساخت های پشتیبانی نسبتا ساده ادغام کرد.
با این حال، قابلیت اطمینان همچنان به انتخاب صحیح، نصب، تطبیق بار، شرایط محیطی، الزامات عایق و بازرسی منظم در صورت لزوم بستگی دارد.
10. طیف گسترده ای از برنامه های کاربردی
یکی از مهمترین مزایای ترانسفورماتورهای جریان، تطبیق پذیری آنهاست.
سی تی را می توان در موارد زیر استفاده کرد:
* اندازه گیری انرژی الکتریکی
* توزیع برق
* اتوماسیون صنعتی
* کلید
* حفاظت از ژنراتور
* نظارت بر موتور
* حفاظت از ترانسفورماتور
* حفاظت در برابر جریان اضافه
* حفاظت از خطای زمین{0}}
* سیستم های انرژی خورشیدی
* نظارت بر کیفیت برق
* مدیریت انرژی ساختمان
این گستره کاربرد وسیع، فناوری CT را هم برای سیستم‌های نظارت ساده و هم برای سیستم‌های حفاظت الکتریکی پیچیده مناسب می‌سازد. (IEEE Technology Navigator)
محدودیت های مهمی که باید در نظر بگیرید
اگرچه ترانسفورماتورهای جریان دارای مزایای زیادی هستند، اما محدودیت هایی نیز دارند.
نسبت CT باید به درستی برای جریان عملیاتی مورد انتظار انتخاب شود. یک نسبت نامناسب می تواند عملکرد اندازه گیری را کاهش دهد.
بار ثانویه نیز باید در محدوده توانایی مشخص شده CT باقی بماند. بار بیش از حد می تواند بر دقت تأثیر بگذارد و ممکن است به اشباع کمک کند.
مهمتر از همه، یک سی تی ثانویه پر انرژی هرگز نباید در مدار- باز گذاشته شود. ولتاژهای ثانویه خطرناک زمانی می توانند ایجاد شوند که جریان اولیه جریان داشته باشد و مدار ثانویه باز باشد. در طول تعمیر و نگهداری باید ترتیبات اتصال کوتاه و روش های کار ایمن رعایت شود. (IEEE Technology Navigator)
نتیجه گیری
ترانسفورماتورهای جریان چندین مزیت مهم برای سیستم های الکتریکی مدرن ارائه می دهند. آنها اندازه‌گیری جریان‌های بالا را با استفاده از ابزارهای استاندارد جریان کم{1} ممکن می‌سازند، ایزوله الکتریکی بین مدارهای اولیه و ثانویه را فراهم می‌کنند، اندازه‌گیری دقیق را پشتیبانی می‌کنند و سیگنال‌های جریان را به رله‌های حفاظتی می‌رسانند.
ساختار انعطاف پذیر آنها همچنین به CT ها اجازه می دهد تا در توزیع برق، تابلو برق، تجهیزات صنعتی، اندازه گیری انرژی، سیستم های انرژی تجدید پذیر و حفاظت الکتریکی استفاده شوند.
برای به دست آوردن این مزایا، CT باید به درستی با توجه به جریان اولیه، درجه ثانویه، کلاس دقت، بار، سطح عایق، روش نصب و الزامات کاربرد انتخاب شود.
برای سیستم‌های الکتریکی حرفه‌ای، انتخاب ترانسفورماتور جریان مناسب تنها مربوط به اندازه‌گیری جریان نیست- بلکه در مورد بهبود قابلیت اطمینان اندازه‌گیری، نظارت بر سیستم و حفاظت الکتریکی نیز هست.