Μια λεπτομερής εξήγηση των μετασχηματιστών ρεύματος: Είναι μετασχηματιστές ή μετατροπείς; - Ιστολόγιο

Η φυσική ουσία και η μηχανική τοπολογία των μετασχηματιστών ρεύματος

Στον τομέα της ηλεκτρικής μηχανικής, η συζήτηση σχετικά με το εάν ένας μετασχηματιστής ρεύματος (CT) είναι "μετασχηματιστής" ή "μετατροπέας" συχνά πηγάζει από σύγχυση σχετικά με τους υποκείμενους φυσικούς μηχανισμούς και τα μακροσκοπικά χαρακτηριστικά εφαρμογής του. Από μια αυστηρή σκοπιά της ηλεκτρομαγνητικής θεωρίας, ένας μετασχηματιστής ρεύματος είναι ουσιαστικά ένας ειδικός τύπος μετασχηματιστή. Ωστόσο, στην πρακτική της μηχανικής συστημάτων ισχύος, για να τονιστεί η λειτουργία του να μετατρέπει μεγάλα ρεύματα σε τυπικά μικρά ρεύματα σε ακριβή αναλογία, αναφέρεται ιστορικά ως "μετατροπέας". Αυτή η δυαδικότητα στην ορολογία αντανακλά τη χαρακτηριστική έμφαση της ίδιας φυσικής συσκευής σε διαφορετικές διαστάσεις εφαρμογής: ως μετασχηματιστής, είναι ένα παθητικό αισθητήριο στοιχείο που βασίζεται στη σύζευξη μαγνητικού κυκλώματος. Ως μετατροπέας, είναι η πηγή τυποποιημένων ζεύξεων μέτρησης και προστασίας στο σύστημα ισχύος.

lvzw-35-current-transformer

Σε αντίθεση με τους συμβατικούς μετασχηματιστές μετασχηματισμού τάσης, οι οποίοι οδηγούνται από μια "πηγή τάσης" και επιδιώκουν αντιστοίχιση υψηλής σύνθετης αντίστασης, οι μετασχηματιστές ρεύματος ορίζονται τοπολογικά ως συσκευές πηγής ρεύματος. Η κύρια πλευρά του παρουσιάζει εξαιρετικά χαμηλή σύνθετη αντίσταση σειράς και η βασική αρχή σχεδιασμού είναι η ελαχιστοποίηση της πρόσθετης πτώσης τάσης και της απώλειας ισχύος στο μετρούμενο κύριο κύκλωμα. Υπό συνθήκες λειτουργίας σταθερής-κατάστασης, το δευτερεύον κύκλωμα του μετασχηματιστή ρεύματος πρέπει να συνδεθεί σε φορτίο με εξαιρετικά χαμηλή αντίσταση (όπως αντίσταση δειγματοληψίας ή πηνίο ρελέ) για να διατηρείται σε κατάσταση λειτουργίας σχεδόν-βραχυκυκλώματος-. Αυτό το χαρακτηριστικό λειτουργίας είναι η πιο θεμελιώδης διαφορά μηχανικής μεταξύ αυτού και των συνηθισμένων μετασχηματιστών. Μόλις ανοίξει η δευτερεύουσα πλευρά-κυκλοφορήσει, το απομαγνητιστικό αμπέρ-εξαφανίζεται αμέσως και ολόκληρη η μαγνητοκινητική δύναμη διέγερσης στην κύρια πλευρά θα προκαλέσει βαθύ κορεσμό του πυρήνα. Αυτό όχι μόνο θα προκαλέσει επικίνδυνες αιχμές υψηλής{10}τάσης αρκετών χιλιάδων βολτ στη δευτερεύουσα περιέλιξη, αλλά θα προκαλέσει επίσης ένα σοβαρό φαινόμενο υπολειπόμενου μαγνητισμού, καταστρέφοντας μόνιμα τη γραμμικότητα μετάδοσης του εξοπλισμού.

Η αλληλεπίδραση μεταξύ παροδικής απόκρισης, μηχανισμού σφάλματος και επιστήμης υλικών

Σε επαγγελματικές εφαρμογές, η αξιολόγηση της απόδοσης των μετασχηματιστών ρεύματος δεν μπορεί να περιοριστεί στην αναλογία και τη μετατόπιση φάσης. Όταν παρουσιάζεται σφάλμα βραχυκυκλώματος σε ένα σύστημα ισχύος, το ρεύμα σφάλματος περιέχει συχνά ένα μεγάλο απεριοδικό στοιχείο DC. Για τους παραδοσιακούς μετασχηματιστές ηλεκτρομαγνητικού ρεύματος με πυρήνες από χάλυβα πυριτίου, η προκατάληψη DC προκαλεί ταχεία μετατόπιση του σημείου λειτουργίας στη μη γραμμική περιοχή της καμπύλης μαγνήτισης, οδηγώντας σε σοβαρό παροδικό κορεσμό. Σε αυτό το σημείο, η δευτερεύουσα κυματομορφή εξόδου θα παρουσιάσει παραμόρφωση αποκοπής, με αποτέλεσμα οι συσκευές προστασίας ρελέ που βασίζονται σε μηδενική-ανίχνευση διασταύρωσης ή σύγκριση φάσεων να μην λειτουργούν ή να δυσλειτουργούν.

Για την αντιμετώπιση αυτού του προβλήματος, οι σύγχρονοι μετασχηματιστές ρεύματος υψηλής-ακρίβειας και προστασίας- έχουν υποστεί σημαντικούς συμβιβασμούς και καινοτομίες στην επιστήμη των υλικών. Εκτός από τη χρήση ελασμάτων ψυχρής-έλασης από χάλυβα πυριτίου με υψηλή πυκνότητα μαγνητικής ροής κορεσμού και χαμηλή καταναγκαστική ικανότητα, ο εξοπλισμός ανάλυσης υψηλής ποιότητας μέτρησης και ποιότητας ισχύος περιλαμβάνει ευρέως δακτυλιοειδείς πυρήνες από μόνιμο κράμα ή άμορφο/νανοκρυσταλλικό κράμα. Αυτά τα υλικά διαθέτουν εξαιρετικά υψηλή αρχική διαπερατότητα και εξαιρετικά{6}}απόκριση ευρείας ζώνης (καλύπτοντας συνεχές ρεύμα έως δεκάδες kHz), καταστέλλοντας αποτελεσματικά τα σφάλματα υστέρησης και την αρμονική παραμόρφωση υψηλής{{7} συχνότητας υπό ελαφρά φορτία. Επιπλέον, για σενάρια υπερ-υψηλής τάσης και έξυπνων υποσταθμών, οι παραδοσιακές ηλεκτρομαγνητικές δομές εξελίσσονται σταδιακά προς τα πηνία Rogowski χωρίς πυρήνα και όλους τους μετασχηματιστές ρεύματος οπτικών ινών. Τα πηνία Rogowski χρησιμοποιούν έναν κοίλο πυρήνα για να εξαλείψουν προβλήματα μαγνητικού κορεσμού και μη γραμμικότητας. Σε συνδυασμό με ένα κύκλωμα ολοκλήρωσης υψηλής

Ένα πρωτοποριακό-παράδειγμα ψηφιακής ανασυγκρότησης και μέτρησης κβαντικής ακρίβειας

Με την πλήρη εφαρμογή του προτύπου IEC 61850, τα λειτουργικά όρια των μετασχηματιστών ρεύματος επανακαθορίζονται. Οι παραδοσιακοί μετασχηματιστές ρεύματος (CT) απαιτούν μετατροπή A/D σε μια τοπική μονάδα συγχώνευσης, ενώ οι ηλεκτρονικοί μετασχηματιστές ρεύματος επόμενης γενιάς (ECT) και οι μετασχηματιστές ρεύματος χαμηλής{3} ισχύος (LPCT) ενσωματώνουν απευθείας δειγματοληψία υψηλής (Δειγματική τιμή) μηνύματα. Αυτή η αρχιτεκτονική όχι μόνο επιλύει θεμελιωδώς τα προβλήματα ηλεκτρομαγνητικής παρεμβολής και ρεύματος γείωσης που προκαλούνται από τη μακροχρόνια καλωδιακή μετάδοση, αλλά παρέχει επίσης μια αναφορά χρόνου σε επίπεδο νανοδευτερόλεπτου{7} για πανοραμική σύγχρονη μέτρηση φάσης του δικτύου ισχύος.

Ακόμη πιο ενοχλητική είναι η μηχανική ανακάλυψη στην τεχνολογία μέτρησης κβαντικής ακρίβειας. Οι κβαντικοί μετασχηματιστές ρεύματος που βασίζονται σε χρωματικά κέντρα-κενού αζώτου διαμαντιού (NV) αντιπροσωπεύουν την πρώτη γραμμή αυτού του πεδίου. Αυτή η τεχνολογία εγκαταλείπει την παραδοσιακή διαδρομή ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής, χρησιμοποιώντας την εξαιρετικά υψηλή ευαισθησία των κέντρων χρώματος NV σε αδύναμα μαγνητικά πεδία για να αναστρέφει άμεσα την κατανομή του μαγνητικού πεδίου γύρω από αγωγούς υψηλής{{3}τάσης μέσω ενός μηχανισμού οπτικής ανάγνωσης. Επί του παρόντος, τα πρωτότυπα που βασίζονται σε αυτήν την αρχή έχουν επιτύχει μακροπρόθεσμη-σταθερή λειτουργία σε υποσταθμούς με επίπεδα τάσης 110 kV και άνω, σηματοδοτώντας την επίσημη μετάβαση της τεχνολογίας μέτρησης ρεύματος από την "κλασική ηλεκτρομαγνητική εποχή" στην "εποχή της κβαντικής ανίχνευσης".

Διακόπτης κυκλώματος εσωτερικής γεννήτριας υψηλής τάσης VTZ-15/T5000-63

Διακόπτης κυκλώματος εσωτερικής γεννήτριας υψηλής τάσης VTZ-15/T5000-63 είναι ένας διακόπτης κενού που έχει σχεδιαστεί για εξόδους γεννήτριας στα 15 kV και χαμηλότερα, τρι-συστήματα AC 50 Hz. Χρησιμοποιείται κυρίως σε βοηθητικά κυκλώματα εγκαταστάσεων μικρού έως μεσαίου μεγέθους-υδροηλεκτρικών μονάδων παραγωγής ενέργειας, γεννητριών θερμικής ενέργειας, νέων συστημάτων παραγωγής ενέργειας και βιομηχανικών εγκαταστάσεων-όπως αυτές στους τομείς της χημικής και της επεξεργασίας-που λειτουργούν με τις δικές τους δυνατότητες παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας.

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