Az áramtranszformátorok részletes magyarázata: transzformátorok vagy átalakítók? - Blog

Az áramváltók fizikai lényege és műszaki topológiája

Az elektrotechnika területén a vita arról, hogy az áramváltó (CT) „transzformátor” vagy „átalakító”, gyakran abból fakad, hogy a mögöttes fizikai mechanizmusok és a makroszkopikus alkalmazási jellemzők zavarosak. Szigorú elektromágneses elméleti szempontból az áramváltó alapvetően egy speciális transzformátortípus. Az energiarendszer-mérnöki gyakorlatban azonban, hogy hangsúlyozzák a nagy áramok pontos arányú, szabványos kis áramokká alakító funkcióját, történelmileg "átalakítónak" nevezik. Ez a terminológiai kettősség ugyanazon fizikai eszköz jellegzetes hangsúlyait tükrözi különböző alkalmazási méretekben: transzformátorként mágneses áramkör csatoláson alapuló passzív érzékelő elem; konverterként a szabványos mérési és védelmi kapcsolatok forrása az energiarendszerben.

lvzw-35-current-transformer

Ellentétben a hagyományos feszültségtranszformátorokkal, amelyeket "feszültségforrás" hajt meg, és nagy impedanciájú illesztésre törekszenek, az áramváltókat topológiailag áramforrásként definiálják. Elsődleges oldala rendkívül alacsony soros impedanciát mutat, és a fő tervezési elv az, hogy minimalizálja a mért főáramkör további feszültségesését és teljesítményveszteségét. Állandó-állapotú működési feltételek mellett az áramváltó szekunder áramkörét egy rendkívül alacsony impedanciájú terheléshez (például mintavevő ellenálláshoz vagy relé tekercshez) kell csatlakoztatni, hogy közel -rövid-áramköri üzemállapotban maradjon. Ez a működési jellemző a legalapvetőbb műszaki különbség közte és a hagyományos transzformátorok között. Ha a másodlagos oldal nyitott-áramkörbe kerül, a demagnetizáló amper-fordulatok azonnal eltűnnek, és a teljes gerjesztő magnetomotoros erő az elsődleges oldalon mély magtelítést okoz. Ez nemcsak veszélyes, több ezer voltos{10}}voltos feszültségcsúcsokat idéz elő a szekunder tekercsben, hanem súlyos maradék mágneses hatást is kivált, ami végleg tönkreteszi a berendezés átviteli linearitását.

Az átmeneti válasz, a hibamechanizmus és az anyagtudomány közötti kölcsönhatás

Professzionális alkalmazásokban az áramváltók teljesítményének értékelése nem korlátozódhat az arányra és a fáziseltolódásra. Ha egy áramrendszerben rövidzárlati hiba lép fel, a hibaáram gyakran tartalmaz egy nagy időszakos egyenáram-komponenst. A szilíciumacél maggal rendelkező hagyományos elektromágneses áramváltóknál az egyenáramú előfeszítés miatt a működési pont gyorsan eltolódik a mágnesezési görbe nemlineáris tartományába, ami súlyos tranziens telítéshez vezet. Ezen a ponton a másodlagos kimeneti hullámforma vágási torzítást mutat, ami miatt a nulla-keresztezésre vagy fázis-összehasonlításra támaszkodó relévédelmi eszközök nem működnek vagy hibásan működnek.

A probléma megoldása érdekében a modern, nagy-precíziós és védelmi-minőségű áramváltók jelentős kompromisszumokon és innovációkon mentek keresztül az anyagtudományban. A magas telítettségű mágneses fluxussűrűséggel és alacsony koercitivitással rendelkező, hidegen-hengerelt szilícium acéllemezek mellett a csúcsminőségű-mérő- és energiaminőség-elemző berendezések széles körben tartalmaznak permalloy vagy amorf/nanokristályos ötvözet toroid magokat. Ezek az anyagok rendkívül nagy kezdeti áteresztőképességgel és ultraszéles sávú válaszjellel rendelkeznek (egyenáramról több tíz kHz-ig terjednek), hatékonyan elnyomják a hiszterézishibákat és a nagy-frekvenciás harmonikus torzulásokat kis terhelés mellett. Ezenkívül az ultra-nagyfeszültségű és intelligens alállomási forgatókönyvek esetében a hagyományos elektromágneses szerkezetek fokozatosan a mag nélküli Rogowski-tekercsek és az összes{10}}száloptikai áramtranszformátor irányába fejlődnek. A Rogowski tekercsek üreges magot használnak a mágneses telítettség és a nemlinearitási problémák kiküszöbölésére. A nagy pontosságú integráló áramkörrel kombinálva tökéletes lineáris átvitelt érnek el mikroampertől kiloamperig, teljesen megtörve a hagyományos vasmag anyagok fizikai korlátait.

A digitális rekonstrukció és kvantumprecíziós mérés élvonalbeli{0}}paradigmája

Az IEC 61850 szabvány teljes körű megvalósításával az áramváltók funkcionális határai újra meghatározásra kerülnek. A hagyományos áramváltók (CT-k) A/D átalakítást igényelnek egy helyi egyesítő egységben, míg a következő -generációs elektronikus áramváltók (ECT) és a kis-teljesítményű áramtranszformátorok (LPCT) közvetlenül integrálják a nagy-precíziós mintavételezést és a digitális kódolást a nagy-feszültségű oldalon, és az adatokat közvetlenül a száloptikai vezérlőteremben lévő optikai értéküzeneten keresztül továbbítják. Ez az architektúra nemcsak alapvetően megoldja a hosszú kábelátvitel okozta elektromágneses interferencia- és földelési áramproblémákat, hanem nanoszekundumos{7}}szintű időreferenciát is biztosít az áramhálózat panoráma szinkron fázisméréséhez.

Még bomlasztóbb a mérnöki áttörés a kvantumprecíziós méréstechnikában. A gyémánt nitrogén{1}}üresedési (NV) színközpontokon alapuló kvantumáram-transzformátorok jelentik a terület élvonalát. Ez a technológia felhagy a hagyományos elektromágneses indukciós úttal, kihasználva az NV színközpontok rendkívül nagy érzékenységét a gyenge mágneses mezőkre, hogy egy optikai kiolvasó mechanizmuson keresztül közvetlenül megfordítsa a mágneses tér eloszlását a nagyfeszültségű vezetők körül. Jelenleg az ezen az elven alapuló prototípusok hosszú távú stabil működést értek el a 110 kV-os és magasabb feszültségszintű alállomásokon, ami az árammérési technológia formális átmenetét jelzi a „klasszikus elektromágneses korszakból” a „kvantumérzékelés korszakába”.

VTZ-15/T5000-63 beltéri nagyfeszültségű generátor megszakító

VTZ-15/T5000-63 beltéri nagyfeszültségű generátor megszakító egy vákuummegszakító, amelyet 15 kV-os és alacsonyabb feszültségű, háromfázisú AC 50 Hz-es rendszerek generátorkimeneteihez terveztek. Elsősorban kis és közepes méretű vízerőművek, hőerőművek, új energiatermelő rendszerek és ipari létesítmények,-például a vegyiparban és a feldolgozóiparban- működő segédáramköreiben használják, amelyek saját energiatermelő képességükkel működnek.

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