Transformer semasa — prinsip operasi dan aplikasi

Apabila bekerja dengan sistem tenaga, selalunya perlu menukar kuantiti elektrik tertentu kepada analog yang serupa dengannya dengan nilai berubah secara berkadar. Ini membolehkan anda mensimulasikan proses tertentu dalam pemasangan elektrik dan membuat pengukuran dengan selamat.

Operasi pengubah arus (CT) adalah berdasarkan hukum aruhan elektromagnetberoperasi dalam medan elektrik dan magnet yang berbeza-beza dalam bentuk harmonik magnitud sinusoidal berselang-seli.

Ia menukar nilai utama vektor semasa yang mengalir dalam litar kuasa kepada nilai terkurang sekunder, mengikut perkadaran modulus dan penghantaran sudut tepat.

Prinsip operasi pengubah semasa

Demonstrasi proses yang berlaku semasa penjelmaan tenaga elektrik di dalam pengubah dijelaskan oleh rajah.

Arus I1 mengalir melalui belitan primer kuasa dengan bilangan lilitan w1, mengatasi impedansnya Z1.Fluks magnet F1 terbentuk di sekeliling gegelung ini, yang ditangkap oleh litar magnet yang terletak berserenjang dengan arah vektor I1. Orientasi ini memastikan kehilangan tenaga elektrik yang minimum apabila ia ditukar kepada tenaga magnet.

Melintasi lilitan belitan w2 yang terletak berserenjang, fluks F1 mendorong di dalamnya daya gerak elektrik E2, di bawah pengaruhnya arus I2 timbul dalam belitan sekunder, mengatasi impedans gegelung Z2 dan beban keluaran yang disambungkan Zn. Dalam kes ini, penurunan voltan U2 terbentuk di terminal litar sekunder.

Kuantiti K1 dipanggil, ditentukan oleh nisbah pekali transformasi vektor I1 / I2... Nilainya ditetapkan semasa reka bentuk peranti dan diukur dalam struktur siap sedia. Perbezaan antara penunjuk model sebenar dan nilai yang dikira dinilai oleh ciri metrologi - kelas ketepatan pengubah semasa.

Dalam operasi sebenar, nilai arus dalam gegelung bukanlah nilai tetap. Oleh itu, pekali transformasi biasanya ditunjukkan oleh nilai nominal. Sebagai contoh, ungkapannya 1000/5 bermakna dengan arus kendalian utama 1 kiloampere, beban 5 ampere akan bertindak dalam lilitan sekunder. Nilai ini digunakan untuk mengira prestasi jangka panjang pengubah semasa ini.

Fluks magnet F2 daripada arus sekunder I2 mengurangkan nilai fluks F1 dalam litar magnetik. Dalam kes ini, fluks daripada pengubah Ф yang dicipta di dalamnya ditentukan oleh penjumlahan geometri bagi vektor Ф1 dan Ф2.

Faktor berbahaya semasa operasi pengubah semasa

Keupayaan untuk dipengaruhi oleh potensi voltan tinggi sekiranya berlaku kegagalan penebat

Oleh kerana litar magnetik TT diperbuat daripada logam, mempunyai kekonduksian yang baik dan menyambung secara magnetik belitan terlindung (utama dan sekunder) antara satu sama lain, terdapat peningkatan risiko kejutan elektrik kepada kakitangan atau kerosakan peralatan jika lapisan penebat pecah.

Untuk mengelakkan situasi sedemikian, pembumian salah satu terminal sekunder pengubah digunakan untuk mengalirkan potensi voltan tinggi merentasinya sekiranya berlaku kemalangan.

Terminal ini sentiasa ditanda pada perumah peranti dan ditunjukkan pada gambar rajah sambungan.

Kemungkinan terjejas oleh potensi voltan tinggi sekiranya berlaku kegagalan litar sekunder

Kesimpulan dari belitan sekunder ditandakan dengan «I1» dan «I2», jadi arah arus yang mengalir adalah kutub, bertepatan dalam semua belitan. Apabila pengubah beroperasi, ia mesti sentiasa disambungkan kepada beban.

Ini dijelaskan oleh fakta bahawa arus yang melalui belitan primer mempunyai kuasa berpotensi tinggi (S = UI), yang diubah menjadi litar sekunder dengan kerugian yang rendah, dan apabila ia terganggu, komponen semasa berkurangan secara mendadak kepada nilai. kebocoran melalui persekitaran, tetapi pada masa yang sama penurunan itu meningkatkan tegasan pada bahagian yang pecah.

Potensi pada kenalan terbuka penggulungan sekunder semasa laluan arus dalam gelung primer boleh mencapai beberapa kilovolt, yang sangat berbahaya.

Oleh itu, semua litar sekunder pengubah arus mesti sentiasa dipasang dengan selamat dan litar pintas shunt mesti sentiasa dipasang pada belitan atau teras yang dikeluarkan daripada perkhidmatan.

Reka bentuk penyelesaian yang digunakan dalam litar pengubah semasa

Setiap pengubah arus, sebagai peranti elektrik, direka untuk menyelesaikan masalah tertentu semasa operasi pemasangan elektrik. Industri ini menghasilkan pelbagai jenis yang besar. Walau bagaimanapun, dalam beberapa kes, apabila menambah baik struktur, lebih mudah untuk menggunakan model siap pakai dengan teknologi yang terbukti daripada mereka bentuk semula dan mengeluarkan yang baharu.

Prinsip mencipta TT pusingan tunggal (dalam litar utama) adalah asas dan ditunjukkan dalam foto di sebelah kiri.

Di sini penggulungan utama, ditutup dengan penebat, diperbuat daripada bas garis lurus L1-L2 yang melalui litar magnet pengubah, dan sekunder dililit dengan pusingan di sekelilingnya dan disambungkan kepada beban.

Prinsip mencipta CT berbilang pusingan dengan dua teras ditunjukkan di sebelah kanan. Di sini dua transformer pusingan tunggal diambil dengan litar sekundernya dan beberapa lilitan belitan kuasa dilalui melalui litar magnetnya. Dengan cara ini, bukan sahaja kuasa ditingkatkan, tetapi bilangan litar yang disambungkan keluaran ditingkatkan lagi.

Ketiga-tiga prinsip ini boleh diubah dengan cara yang berbeza. Sebagai contoh, penggunaan beberapa gegelung yang sama di sekeliling litar magnet tunggal adalah meluas untuk mencipta litar sekunder bebas yang berasingan yang beroperasi secara autonomi. Ini dipanggil nukleus. Dengan cara ini, perlindungan suis atau talian (transformer) dengan tujuan yang berbeza disambungkan kepada litar semasa satu pengubah arus.

Pengubah arus gabungan dengan litar magnet yang kuat, digunakan dalam mod kecemasan peralatan, dan yang biasa, direka untuk pengukuran pada parameter rangkaian nominal, berfungsi dalam peranti peralatan kuasa.Gegelung yang dililit pada rebar digunakan untuk mengendalikan peranti pelindung, manakala gegelung konvensional digunakan untuk mengukur arus atau kuasa / rintangan.

Mereka dipanggil seperti ini:

• gegelung pelindung ditanda dengan indeks «P» (geganti);

• pengukuran yang ditunjukkan oleh nombor kelas ketepatan metrologi TT, contohnya «0.5».

Penggulungan pelindung semasa operasi biasa pengubah semasa menyediakan pengukuran vektor arus primer dengan ketepatan 10%. Dengan nilai ini, mereka dipanggil "sepuluh peratus".

Ralat pengukuran

Prinsip menentukan ketepatan pengubah membolehkan anda menilai litar setaranya yang ditunjukkan dalam foto. Di dalamnya, semua nilai kuantiti primer secara bersyarat dikurangkan kepada tindakan dalam gelung sekunder.

Litar setara menerangkan semua proses yang beroperasi dalam belitan, dengan mengambil kira tenaga yang dibelanjakan untuk memmagnetkan teras dengan arus I.

Gambar rajah vektor yang dibina berdasarkannya (segi tiga SB0) menunjukkan bahawa I2 semasa berbeza daripada nilai I'1 dengan nilai I ke arah kita (magnetisasi).

Lebih besar sisihan ini, lebih rendah ketepatan pengubah semasa. Untuk mengambil kira ralat pengukuran CT, konsep berikut diperkenalkan:

• ralat semasa relatif dinyatakan sebagai peratusan;

• ralat sudut dikira daripada panjang lengkok AB dalam radian.

Nilai mutlak sisihan vektor arus primer dan sekunder ditentukan oleh segmen AC.

Reka bentuk industri biasa transformer semasa dihasilkan untuk beroperasi dalam kelas ketepatan yang ditakrifkan oleh ciri-ciri 0.2; 0.5; 1.0; 3 dan 10%.

Aplikasi praktikal transformer semasa

Sebilangan besar model mereka boleh didapati dalam kedua-dua peranti elektronik kecil yang terletak dalam bekas kecil dan dalam peranti tenaga yang menduduki dimensi penting beberapa meter. Mereka dibahagikan mengikut ciri-ciri operasi.

Klasifikasi transformer semasa

Dengan persetujuan, mereka dibahagikan kepada:

• pengukuran, pemindahan arus kepada alat pengukur;
• dilindungi, disambungkan kepada litar pelindung semasa;
• makmal, dengan kelas ketepatan yang tinggi;
• perantaraan yang digunakan untuk penukaran semula.

Semasa mengendalikan kemudahan, TT digunakan:

• pemasangan luar luar;

• untuk pemasangan tertutup;

• peralatan terbina dalam;

• dari atas - masukkan lengan;

• mudah alih, membolehkan anda mengambil ukuran di tempat yang berbeza.

Mengikut nilai voltan operasi peralatan TT terdapat:

• voltan tinggi (lebih daripada 1000 volt);

• untuk nilai voltan nominal sehingga 1 kilovolt.

Juga, transformer semasa dikelaskan mengikut kaedah bahan penebat, bilangan langkah transformasi dan ciri-ciri lain.

Selesai tugasan

Transformer arus pengukur luaran digunakan untuk pengendalian litar elektrik untuk mengukur tenaga elektrik, pengukuran dan perlindungan talian atau autotransformer kuasa.

Foto di bawah menunjukkan lokasinya untuk setiap fasa talian dan pemasangan litar sekunder dalam kotak terminal alat suis 110 kV untuk autotransformer kuasa.

Tugas yang sama dilakukan oleh pengubah semasa suis luaran-330 kV, tetapi memandangkan kerumitan peralatan voltan yang lebih tinggi, mereka mempunyai dimensi yang lebih besar.

Pada peralatan kuasa, reka bentuk tertanam pengubah semasa sering digunakan, yang diletakkan terus pada selongsong loji kuasa.

Mereka mempunyai belitan sekunder dengan plumbum diletakkan di sekeliling sesendal voltan tinggi dalam perumah bertutup. Kabel dari pengapit CT disalurkan ke kotak terminal yang dilampirkan di sini.

Transformer arus voltan tinggi dalaman paling kerap menggunakan minyak pengubah khas sebagai penebat. Contoh reka bentuk sedemikian ditunjukkan dalam foto untuk pengubah semasa siri TFZM yang direka untuk beroperasi pada 35 kV.

Sehingga dan termasuk 10 kV, bahan dielektrik pepejal digunakan untuk penebat antara belitan dalam pembuatan kotak.

Contoh pengubah semasa TPL-10 yang digunakan dalam KRUN, suis tertutup dan jenis suis lain.

Contoh menyambungkan litar arus sekunder salah satu teras perlindungan REL 511 untuk pemutus litar 110 kV ditunjukkan dengan gambar rajah yang dipermudahkan.

Kerosakan pengubah semasa dan cara mencarinya

Transformer semasa yang disambungkan kepada beban boleh memecahkan rintangan elektrik penebat belitan atau kekonduksiannya di bawah pengaruh terlalu panas haba, pengaruh mekanikal yang tidak disengajakan atau disebabkan oleh pemasangan yang lemah.

Dalam peralatan operasi, penebat paling kerap rosak, mengakibatkan litar pintas belokan ke belokan (pengurangan kuasa dihantar) atau berlakunya arus bocor melalui litar litar pintas yang dibuat secara rawak.

Untuk mengenal pasti tempat pemasangan litar kuasa yang berkualiti rendah, pemeriksaan litar kerja dengan pencitra terma dijalankan secara berkala.Berdasarkan mereka, kecacatan kenalan patah segera dikeluarkan, terlalu panas peralatan dikurangkan.

Ketiadaan penutupan dari pusingan ke pusingan diperiksa oleh pakar perlindungan geganti dan makmal automasi:

• mengambil ciri voltan semasa;

• mengecas pengubah daripada sumber luaran;

• pengukuran parameter utama dalam skema kerja.

Mereka juga menganalisis nilai pekali transformasi.

Dalam semua kerja, nisbah antara vektor arus primer dan sekunder dianggarkan mengikut magnitud. Sisihan sudut mereka tidak dilakukan kerana kekurangan alat pengukur fasa ketepatan tinggi yang digunakan untuk memeriksa transformer semasa di makmal metrologi.

Ujian voltan tinggi sifat dielektrik diberikan kepada pakar makmal perkhidmatan penebat.