Jak funguje proudový transformátor?

V procesu využívání energetických systémů se často vyskytují případy, kdy je nutné transformovat některé elektrické veličiny na jejich analogy a indikátory je třeba odpovídajícím způsobem změnit v požadovaném poměru, pro který se obvykle používá. transformátor napětí. Pomocí proudového transformátoru můžete simulovat některé procesy v elektrických instalacích a také učinit proces měření bezpečnější.

Provoz proudový transformátor vychází ze zákona elektromagnetické indukce. Tento zákon funguje v elektrických a magnetických polích, které se mění ve tvaru harmonických proměnných sinusových veličin.

Transformátor napětí transformuje počáteční hodnotu vektoru proudu, který teče v silovém obvodu, na konečnou, menší hodnotu, při zachování požadovaného poměru hodnoty modulu a zachování přesné hodnoty úhlu.

Jak je konstruován proudový transformátor?

Následující obrázek schematicky ukazuje procesy probíhající v proudový transformátor při přeměně elektřiny.

Primárním výkonovým vinutím protéká proud I1 s počtem závitů ω1 a překonává jeho celkový odpor Z1. Kolem cívky se objeví magnetický tok F1, který je fixován pomocí magnetického obvodu umístěného kolmo k vektoru I1. Toto uspořádání umožňuje přeměnit elektrickou energii na energii magnetickou s minimálními ztrátami.

Při protnutí kolmých závitů vinutí ω2 v nich tok F1 vytvoří elektromotorickou sílu E2, jejím působením se v sekundárním vinutí objeví proud I2, který překoná celkový odpor cívky Z2 a zátěže Zn připojené na výstupu. . Během procesu klesá napětí U2 na svorkách sekundárního okruhu.

Transformační koeficient K1 lze vypočítat dělením vektoru I1 vektorem I2. To je jeden z hlavních parametrů proudové transformátory, zjišťuje se dříve, než začnou zařízení navrhovat, a měří se v provozních transformátorech. Jako u každého přístroje se však skutečné hodnoty liší od teoretických. Pro zohlednění takových chyb existuje speciální metrologická charakteristika nebo třída přesnosti proudového transformátoru.

Na rozdíl od výpočtů, kdy provoz proudového transformátoru v životě nejsou velikosti proudů ve vinutí konstantní, takže transformační poměr se počítá na základě jmenovitých hodnot. Pokud je například transformační poměr 1000/5, znamená to, že v primárním vinutí protéká proud 1 kA a v sekundárním vinutí působí zátěž 5 A Na základě těchto hodnot můžete pochopit, jak dlouho proudový transformátor vydrží.

Magnetický tok F2, vznikající v důsledku sekundárního proudu I2, snižuje hodnotu toku F1 v magnetickém obvodu. Objevující se v procesu transformátorový tok ft se vypočítá jako geometrický součet vektorů Ф1 a Ф2.

Kde a jak se používají proudové transformátory?

Nejrůznější typy proudových transformátorů používá se v elektronických zařízeních od malých až po zařízení o velikosti několika metrů. Obvykle jsou klasifikovány podle jejich vlastností použití.

Klasifikace proudových transformátorů:

• pro měření (s jejich pomocí se do měřicích zařízení přivádí elektrický proud);
• pro ochranu (jsou připojeny k ochranným obvodům);
• pro laboratorní aplikace (takové proudové transformátory mají vysokou třídu přesnosti);
• pro opakované transformace (střední).

Při provozu zařízení se používají následující proudové transformátory:

• pro vnější instalaci (venku);
• pro vnitřní instalaci (pro uzavřené instalace);
• namontované uvnitř těla zařízení;
• faktury (umístí se na pouzdro);
• přenosný (pro měření na různých místech).

Podle provozního napětí zařízení se proudové transformátory dělí na:

• vysokonapěťové (s napětím nad 1000 V);
• se jmenovitým napětím nejvýše 1 kV.

Existují další divize proudových transformátorů na typy, včetně způsobu izolačních materiálů, počtu transformačních stupňů a dalších charakteristik.

K čemu slouží proudové transformátory?

Nejčastěji se proudové transformátory používají v měřicích obvodech pro měření elektřiny, přenosné proudové transformátory se obvykle používají pro měření a jištění vedení nebo výkonových autotransformátorů.

Následující obrázek ukazuje umístění proudových transformátorů pro každou fázi vedení a instalaci sekundárních okruhů ve svorkovnici u venkovního rozvaděče 110 kV pro výkonový autotransformátor.

Proudové transformátory pro venkovní rozvaděče-330 kV slouží ke stejnému účelu, ale vzhledem ke složitosti konstrukce jsou rozměrově mnohem větší, protože jsou určeny pro zařízení s vyšším napětím.

Energetické zařízení často používá vestavěné konstrukce proudových transformátorů, jsou umístěny přímo na těle silového předmětu.

Jejich konstrukce zahrnuje sekundární vinutí s přívody, které jsou umístěny kolem vysokonapěťového vstupu v utěsněném pouzdře. Kabely od svorky proudového transformátoru připojené ke svorkovnicím tam upevněným.

В proudové transformátoryTransformátorový olej, vyznačující se vysokým napětím, se obvykle používá jako izolátor. Na následujícím obrázku je varianta tohoto provedení pro proudové transformátory řady TFZM pro provoz při napětí 35 kV.

Při napětích nepřesahujících 10 kV se pro izolaci mezi vinutími při výrobě těla zařízení používají pevné dielektrické materiály.

Například, transformátor napětí značky TPL-10, používané v KRUN, uzavřených rozváděčích a dalších typech rozváděčů.

Následující zjednodušené schéma ukazuje příklad zapojení sekundárního proudového obvodu jednoho z ochranných žil REL 511 pro jistič vedení 110 kV.

Jak pochopit, že proudový transformátor je poškozen a najít chyby?

Kdy transformátor napětí je pod zátěží, může být narušen elektrický odpor izolace vinutí nebo jejich vodivost. K tomu dochází v důsledku vystavení tepelnému přehřátí, náhodnému mechanickému poškození nebo nesprávné montáži.

Při provozu proudového transformátoru se s největší pravděpodobností vyskytnou problémy s izolací, které mají za následek zkraty vinutí mezi závity a pokles přenášeného výkonu. To může také způsobit únik náhodně vytvořenými obvody, což může mít za následek zkrat.

Aby bylo možné detekovat místa, kde byla konstrukce nesprávně sestavena, transformátor napětí je třeba pravidelně kontrolovat pomocí termokamery. Pak bude možné včas odhalit a opravit závady v podobě například zlomených kontaktů a snížit přehřívání zařízení.

Pro nepřítomnost zkratů jsou zařízení kontrolována odborníky z laboratoří ochrany relé pomocí:

• čtení charakteristik proud-napětí;
• zatížení proudového transformátoru z externího zdroje;
• měření hlavních charakteristik zařízení v provozním diagramu.

Analyzují také hodnotu transformačního koeficientu.

Při všech pracích se měří poměr mezi vektory primárních a sekundárních proudů ve velikosti. Jejich úhlové odchylky se v tomto případě neměří, protože jde o vysoce přesná zařízení pro měření fáze pro testování proudové transformátory v metrologických laboratořích neexistuje.

Vysokonapěťové zkoušky dielektrických vlastností provádějí specialisté z laboratoře izolačních služeb.