مقدمه
ترانسفورماتورهای جریان (CTs) نقش مهمی در سیستم های توزیع برق مدرن دارند. آنها اجازه می‌دهند که جریان‌های الکتریکی بالا در تجهیزات توزیع اندازه‌گیری، نظارت شوند و توسط سیستم‌های حفاظتی بدون اتصال مستقیم رساناهای جریان بالا به ابزارهای اندازه‌گیری معمولی یا دستگاه‌های کنترل استفاده شوند.
در یک سیستم توزیع برق، ترانسفورماتورهای جریان را می توان در تابلو برق، تابلوهای توزیع، پست ها، مدارهای تغذیه کننده، سیستم های حفاظتی و تجهیزات اندازه گیری انرژی یافت. با تبدیل جریان اولیه به یک جریان ثانویه استاندارد کمتر، یک CT یک رابط عملی بین مدارهای الکتریکی با قدرت بالا و تجهیزات اندازه‌گیری یا حفاظتی سطح پایین- ایجاد می‌کند.
بنابراین نقش CT به اندازه گیری جریان محدود نمی شود. همچنین می تواند از حفاظت الکتریکی، مدیریت انرژی، نظارت بر سیستم، تشخیص عیب و کنترل عملیاتی پشتیبانی کند.
1. اندازه گیری جریان در سیستم های توزیع
یکی از نقش های اصلی ترانسفورماتور جریان آسان تر کردن جریان بالا برای اندازه گیری است.
مدارهای توزیع می توانند جریان هایی را حمل کنند که برای اتصال مستقیم به کنتورهای استاندارد بسیار زیاد است. CT جریان را به مقدار ثانویه مناسب مانند 1A یا 5A بسته به طراحی سیستم کاهش می دهد.
برای مثال، یک CT 600/5A می‌تواند جریان ثانویه تقریباً 5A را هنگامی که جریان اولیه تحت شرایط مشخص به 600A می‌رسد، ارائه دهد.
سپس جریان ثانویه پایین را می توان به تجهیزات اندازه گیری مناسب متصل کرد.
این به اپراتورها اجازه می دهد تا بار الکتریکی را بدون قرار دادن جریان زیاد مستقیماً به ابزار اندازه گیری نظارت کنند.
2. حمایت از اندازه گیری انرژی
ترانسفورماتورهای جریان به طور گسترده ای برای اندازه گیری انرژی الکتریکی استفاده می شوند.
در ساختمان‌های تجاری، تأسیسات صنعتی، پست‌ها و سایر سیستم‌های توزیع، سی‌تی‌ها می‌توانند برای اندازه‌گیری جریان و محاسبه توان الکتریکی و مصرف انرژی به کنتورهای انرژی متصل شوند.
CT باید دقت اندازه گیری مناسب برای کاربرد مورد نظر داشته باشد.
انتخاب نسبت صحیح CT نیز مهم است. اگر نسبت CT با جریان بار مورد انتظار مطابقت نداشته باشد، سیستم اندازه گیری ممکن است عملکرد مطلوب را ارائه نکند.
برای کاربردهای اندازه گیری انرژی، عواملی مانند کلاس دقت، بار، جریان عملیاتی و الزامات کنتور متصل باید در نظر گرفته شوند.
3. ارائه سیگنال های جریان به رله های حفاظتی
یکی دیگر از نقش های مهم CT ها در توزیع برق، پشتیبانی از وسایل حفاظتی است.
رله های حفاظتی به اطلاعاتی در مورد جریان عبوری از مدارهای الکتریکی نیاز دارند. یک CT سیگنال جریان کاهش یافته ای را ارائه می دهد که می تواند توسط سیستم حفاظتی پردازش شود.
اگر شرایط غیرعادی مانند اتصال کوتاه یا جریان بیش از حد شدید رخ دهد، سیستم حفاظتی می‌تواند از سیگنال‌های CT برای شناسایی وضعیت و شروع یک اقدام حفاظتی مناسب استفاده کند.
CT مورد استفاده برای حفاظت باید دارای ویژگی های مناسب برای طرح حفاظتی خاص باشد، به ویژه در شرایط خطای فعلی{0} بالا.
4. تشخیص شرایط فعلی غیر طبیعی
CT ها می توانند به سیستم های توزیع کمک کنند تا شرایط فعلی غیرعادی را تشخیص دهند.
مثالها عبارتند از:
* جریان اضافه
* اتصال کوتاه
* عدم تعادل فاز
* گسل های زمین
* شرایط بار غیرعادی
خود CT معمولاً تصمیم نهایی حفاظت را نمی گیرد. در عوض، اطلاعات جاری را در اختیار کنتورها، سیستم های نظارتی یا رله های حفاظتی قرار می دهد.
این دستگاه ها سیگنال فعلی را تجزیه و تحلیل می کنند و تعیین می کنند که آیا یک وضعیت غیر طبیعی وجود دارد یا خیر.
5. نظارت بر مدارهای فیدر
فیدرهای توزیع نیروی الکتریکی را از تجهیزات توزیع به بارهای پایین دست حمل می کنند.
CT ها را می توان بر روی مدارهای فیدر برای نظارت بر جریان جریان نصب کرد.
با نظارت بر جریان فیدر، اپراتورها می توانند اطلاعاتی در مورد سطوح بار و شرایط سیستم به دست آورند.
این اطلاعات می تواند برای موارد زیر مفید باشد:
* مدیریت بار
* نظارت بر تجهیزات
* نگهداری پیشگیرانه
* تجزیه و تحلیل خطا
* مدیریت انرژی
برای سیستم‌های توزیع بزرگ‌تر، نظارت بر فیدرهای متعدد می‌تواند تصویر واضح‌تری از نحوه توزیع برق در سراسر تاسیسات ارائه دهد.
6. پشتیبانی از توزیع برق سه فاز
بسیاری از سیستم‌های توزیع برق از شبکه‌های الکتریکی سه فاز-استفاده می‌کنند.
سی تی را می توان روی هر فاز برای اندازه گیری جریان فاز نصب کرد.
نصب‌های CT سه فاز-می‌توانند پشتیبانی کنند:
* اندازه گیری جریان
* اندازه گیری انرژی
* پایش فاز
* سیستم های حفاظتی
* تجزیه و تحلیل کیفیت توان
شناسایی صحیح فاز و قطبیت زمانی که چندین CT در یک سیستم سه فاز نصب می شود مهم است.
سیم کشی نادرست می تواند منجر به اندازه گیری های نادرست شود یا بر عملکردهای حفاظتی خاصی تأثیر بگذارد.
7. یکپارچه سازی با Switchgear
کلید یک مکان رایج برای ترانسفورماتورهای جریان است.
CT ها را می توان در اطراف هادی ها نصب کرد یا در مجموعه های تابلو برق ادغام کرد تا سیگنال های جریان را به کنتورها و دستگاه های حفاظتی ارائه دهد.
در یک سیستم تابلو برق، CT ها می توانند از عملکردهای اندازه گیری و حفاظتی پشتیبانی کنند.
ابعاد فیزیکی، الزامات عایق، درجه جریان اولیه، درجه ثانویه، دقت و ترتیب نصب همگی باید در هنگام انتخاب CT برای تابلو در نظر گرفته شوند.
8. پشتیبانی از حفاظت پست
ترانسفورماتورهای جریان نیز از اجزای مهم پست های برق هستند.
پست‌ها ممکن است دارای مدارهای{0}}با جریان بالا باشند که به اندازه‌گیری و حفاظت قابل اعتماد نیاز دارند.
CT ها می توانند سیگنال های جاری را برای سیستم های حفاظتی مانند:
* حفاظت در برابر جریان اضافه
* حفاظت دیفرانسیل
* حفاظت از ترانسفورماتور
* حفاظت از فیدر
* حفاظت شین
طرح‌های حفاظتی مختلف الزامات CT متفاوتی دارند.
به همین دلیل، انتخاب CT باید بر اساس طراحی سیستم حفاظتی کامل{0}}به جای نسبت جریان اسمی باشد.
9. کمک به مدیریت بار
اندازه گیری دقیق جریان می تواند به اپراتورها در درک نحوه توزیع بارهای الکتریکی کمک کند.
به عنوان مثال، در یک تاسیسات صنعتی، CT ها را می توان بر روی فیدرهای اصلی یا مدارهای تجهیزات نصب کرد.
جریان اندازه گیری شده را می توان برای شناسایی موارد زیر استفاده کرد:
* تجهیزات-بالا
* تغییرات بار
* بارگذاری فاز ناهموار
* شرایط اضافه بار بالقوه
* الگوهای مصرف انرژی
این اطلاعات می تواند از مدیریت بار بهتر و برنامه ریزی سیستم الکتریکی پشتیبانی کند.
10. پشتیبانی از نظارت از راه دور
سیستم های توزیع برق مدرن به طور فزاینده ای از نظارت دیجیتال و سیستم های مدیریت انرژی- استفاده می کنند.
CT می‌تواند سیگنال‌های فعلی را به تجهیزات نظارتی سازگار ارائه کند، که سپس می‌تواند داده‌ها را به یک سیستم کنترل یا پلت‌فرم{0}}مدیریت انرژی منتقل کند.
این امکان نظارت بر بارهای الکتریکی را بدون بررسی دستی مدارهای جداگانه فراهم می کند.
هنگامی که داده‌های CT با سایر اندازه‌گیری‌های الکتریکی یکپارچه می‌شوند، می‌توانند به اپراتورها در درک عملکرد سیستم و شناسایی سریع‌تر شرایط غیرعادی کمک کنند.
11. بهبود دید سیستم الکتریکی
یک سیستم توزیع را نمی توان به طور موثر بدون اطلاعات قابل اعتماد در مورد جریان جاری مدیریت کرد.
CT ها نقطه اندازه گیری مهمی را بین مدار برق{0}بالا و سیستم نظارت فراهم می کنند.
با نصب CT در مکان های استراتژیک، کاربران می توانند نظارت کنند:
* جریان اصلی ورودی
* جریان فیدر
* جریان ترانسفورماتور
* جریان موتور
* جریان ژنراتور
* بارهای تجهیزات فردی
این امر دید بهتری از نحوه حرکت برق در شبکه توزیع ایجاد می کند.
12. ملاحظات مهم انتخاب CT
هنگام انتخاب یک CT برای یک سیستم توزیع برق، چندین پارامتر باید ارزیابی شود.
جریان اولیه
جریان اولیه نامی باید با جریان عملیاتی مورد انتظار و الزامات سیستم مطابقت داشته باشد.
جریان ثانویه
رتبه‌بندی‌های ثانویه رایج 1A و 5A هستند. مقدار انتخاب شده باید با دستگاه متصل سازگار باشد.
کلاس دقت
کلاس دقت باید با کاربرد مطابقت داشته باشد، به خصوص زمانی که CT برای اندازه گیری انرژی استفاده می شود.
بار
بار نامی CT باید برای مدار ثانویه کامل، از جمله کابل ها و تجهیزات متصل مناسب باشد.
سطح عایق
درجه عایق CT باید برای سطح ولتاژ و محیط نصب مناسب باشد.
ویژگی های اشباع
کاربردهای حفاظتی به عملکرد اشباع مناسب نیاز دارند تا CT بتواند اطلاعات جریان مفیدی را در طول شرایط خطا ارائه دهد.
پیکربندی فیزیکی
CT باید متناسب با فضای نصب موجود و ترتیب هادی باشد.
ملاحظات ایمنی
ترانسفورماتورهای جریان باید همیشه طبق دستورالعمل سازنده و الزامات ایمنی الکتریکی قابل اجرا نصب و نگهداری شوند.
توجه ویژه باید به مدار ثانویه شود. یک سی تی ثانویه پرانرژی نباید به طور اتفاقی باز بماند زیرا ممکن است ولتاژ خطرناک ایجاد شود.
شناسایی صحیح ترمینال، قطبیت، زمین، سیم کشی و روش های آزمایش ضروری است.
برای سیستم‌های توزیع ولتاژ متوسط- و-، نصب و آزمایش باید توسط پرسنل واجد شرایط انجام شود.
نتیجه گیری
نقش ترانسفورماتور جریان در توزیع توان بسیار فراتر از اندازه گیری ساده جریان است.
CT ها سیگنال های جریان کاهش یافته را برای انرژی سنج ها، سیستم های مانیتورینگ و رله های حفاظتی ارائه می دهند. آنها از نظارت فیدر، اندازه‌گیری سه فاز، حفاظت از تابلو، حفاظت پست، مدیریت بار، و نظارت مدرن انرژی از راه دور پشتیبانی می‌کنند.
CT صحیح باید با توجه به جریان اولیه، درجه بندی ثانویه، دقت مورد نیاز، بار، سطح عایق، ویژگی های اشباع، طراحی فیزیکی و کاربرد انتخاب شود.
هنگامی که ترانسفورماتورهای جریان به درستی انتخاب، نصب و نگهداری می شوند، اطلاعات قابل اعتمادی را ارائه می دهند که به سیستم های توزیع برق کمک می کند تا ایمن، کارآمد و قابل پیش بینی عمل کنند.