ترانسفورماتور جریان محافظ چیست و وظیفه اصلی آن چیست؟

ترانسفورماتور جریان (CT) یک تجهیزات الکتریکی برای حفاظت رله و تشخیص عیب در سیستم قدرت است. عملکرد اصلی آن تبدیل جریان بزرگ یک سیستم اولیه به یک جریان استاندارد شده کوچکتر یک سیستم ثانویه-بر اساس یک نسبت تبدیل خاص-و انتقال آن سیگنال های فعلی به دستگاه های رله، مترها یا سیستم های کنترل است. CT محافظ یک سیگنال جریان خطا قابل اعتماد برای دستگاه حفاظتی و پایه مهمی برای عملکرد سریع کلیدهای مدار در هنگام وقوع شرایط غیرعادی مانند اتصال کوتاه و سرریز فراهم می کند.
CT های حفاظتی جزء مهم سیستم های حفاظت رله ای در پست ها، خطوط انتقال و توزیع، نیروگاه ها و سیستم های توزیع صنعتی هستند. علاوه بر صرفاً سوئیچینگ جریان ها، آنها باید سیگنال خروجی قابل اعتماد را تحت جریان های خطای بالا حفظ کنند تا اطمینان حاصل شود که اشباع زودرس دقت تصمیمات حفاظتی را به خطر نمی اندازد.

ترانسفورماتور جریان محافظ چیست؟
ترانسفورماتور جریان حفاظتی (PCT) که معمولاً به عنوان CT محافظ شناخته می شود، نوعی PCT است که به طور ویژه برای سیستم های حفاظت رله طراحی شده است.
در مدار ولتاژ بالا یا جریان بالا نصب می شود و سیم پیچ اصلی آن به صورت سری به مدار متصل و محافظت می شود. همانطور که جریان از سیم پیچ اولیه عبور می کند، هسته آهنی یک شار مغناطیسی تولید می کند که منجر به جریانی متناسب با جریان اولیه در سیم پیچ ثانویه می شود.
به عنوان مثال، یک CT با نسبت تبدیل نامی 600/5A را در نظر بگیرید: وقتی یک جریان منفرد به 600A می رسد، خروجی ثانویه معمولی حدود 5A است. با نظارت بر جریان ثانویه، دستگاه حفاظت رله می تواند وضعیت عملکرد سیستم اولیه را تعیین کند.
نقش محافظت از CT صرفاً "فروختن" جریان های بزرگ نیست، بلکه یکی از ویژگی های کلیدی آن نقش آن در تشخیص عیب است. جریان‌های اولیه می‌توانند به سرعت در طول رویدادهای مدار-مدار کوتاه افزایش پیدا کنند، بنابراین CT‌های حفاظتی برای کنترل جریان‌های خطای زیاد و پدیده‌های گذرا مرتبط طراحی شده‌اند.

اصل کار حفاظت از ترانسفورماتور جریان چیست؟
اصل عملیاتی حفاظت از CT مشابه ترانسفورماتورهای جریان استاندارد است که از القای الکترومغناطیسی برای تبدیل جریان اولیه به جریان ثانویه استفاده می کنند.
سیم پیچ اول به مدار نظارت شده وصل می شود، در حالی که سیم پیچ دوم به دستگاه حفاظت رله متصل می شود. هنگامی که جریان یک بار تغییر می کند، شار مغناطیسی در هسته آهنی نیز نوسان می کند و باعث می شود جریان در سیم پیچ ثانویه تولید شود. دستگاه‌های حفاظت رله نیازی به تماس مستقیم با مدارهای اولیه با ولتاژ بالا- ندارند. در عوض، سیگنال‌های جریان ثانویه متناسب با جریان اولیه را با محافظت از ترانسفورماتورهای جریان دریافت می‌کنند.
این رویکرد دو هدف مهم را دنبال می کند:
اول، سطح جریان کنترل شده توسط دستگاه حفاظت رله را کاهش می دهد و به دستگاه ها اجازه می دهد از ورودی های جریان ثانویه استاندارد استفاده کنند.
در مرحله دوم، سیستم حفاظت اولیه ولتاژ بالا و تجهیزات حفاظت ثانویه به صورت الکتریکی از هم جدا می شوند که ایمنی کل سیستم حفاظت را بهبود می بخشد.
توجه به این نکته مهم است که عملکرد واقعی حفاظت CT نه تنها به نسبت تبدیل آن بستگی دارد، بلکه به درجه دقت، بار نامی، هسته و ویژگی های رفتار اشباع آن در شرایط فعلی خطا نیز بستگی دارد.

وظایف اصلی حفاظت از ترانسفورماتورهای جریان چیست؟
1. سیگنال های جریان برای حفاظت رله
این وظیفه اصلی حفاظت از ترانسفورماتور جریان است.
دستگاه های حفاظت رله باید تغییرات جریان مدار را تشخیص دهند تا مشخص شود که آیا اتصال کوتاه یا شرایط اضافه جریان وجود داشته است. سی تی محافظ جریان سیستم اولیه را به سیگنال جریان ثانویه تبدیل می کند که به دستگاه حفاظت رله منتقل می شود.
هنگامی که جریان شناسایی شده به مقدار تنظیم حفاظتی می رسد، سیستم حفاظت رله می تواند دستور قطع را مطابق با منطق از پیش تعیین شده ارسال کند.
بنابراین، کیفیت سیگنال ارائه شده توسط رله CT به طور مستقیم بر تصمیم گیری{0}}سیستم حفاظت رله تأثیر می گذارد.

2. تشخیص خطاهای اتصال کوتاه و جریان بیش از حد
هنگامی که یک اتصال کوتاه در یک سیستم قدرت رخ می دهد، جریان خطا معمولاً به طور قابل توجهی بیشتر از جریان عادی است.
ترانسفورماتورهای جریان محافظ این تغییرات جریان را به دستگاه محافظ منتقل می کنند و به سیستم اجازه می دهند تا به سرعت ناهنجاری ها را تشخیص دهد.
در طرح‌های حفاظتی مختلف، CT‌های حفاظتی را می‌توان در ترکیب با حفاظت از جریان اضافه، حفاظت گذرا (-عملکرد سریع) و حفاظت دیفرانسیل استفاده کرد. با توجه به ساختار سیستم قدرت، تجهیزات محافظت شده و طرح حفاظت رله انتخاب شده، پیکربندی خاص تعیین می شود.

3. برای تسهیل عیب یابی با قطع کننده های مدار همکاری کنید
CT محافظ عموماً مستقیماً جریان خطا را قطع نمی کند، اما مسئول ارائه سیگنال جریان خطا است.
هنگامی که دستگاه حفاظت رله یک خطا را در خط بر اساس سیگنال CT تعیین می کند، یک دستور پرش را به مدار شکن می فرستد، که سپس تا حدی خطا را جدا می کند.
بنابراین این نقش ها را می توان به صورت زیر خلاصه کرد:
CT محافظ مسئول "تشخیص جریان" است، دستگاه حفاظت رله مسئول "تصمیم گیری-" و مدارشکن مسئول "قطع خرابی" هستند.
این سه جزء با هم زنجیره حفاظتی کلیدی در سیستم قدرت را تشکیل می دهند. جداسازی الکتریکی و تبدیل سیگنال
سیستم اصلی معمولاً در محیط های با ولتاژ و جریان بالا کار می کند، به این معنی که دستگاه های حفاظت رله اغلب مستقیماً به مدار اصلی متصل نمی شوند.
مبدل‌های جریان حفاظتی (CTs) از القای الکترومغناطیسی برای تبدیل جریان اولیه به سیگنال‌های مناسب برای تجهیزات حفاظتی ثانویه استفاده می‌کنند، در حالی که ایزولاسیون الکتریکی بین سطوح اولیه و ثانویه را فراهم می‌کنند.
این برای بهبود ایمنی تجهیزات حفاظتی و قابلیت اطمینان سیستم بسیار مهم است.

تفاوت بین CTهای-کلاس حفاظتی و CTS اندازه گیری شده چیست؟
اگرچه هر دو نوع CT از القای الکترومغناطیسی برای تبدیل جریان استفاده می کنند، اما برای اهداف متفاوتی طراحی شده اند.
CTهای کلاس اندازه‌گیری-به طور عمده در آمپرمتر، انرژی سنج و سایر ابزارهای اندازه‌گیری استفاده می‌شوند و بر دقت اندازه‌گیری در محدوده جریان کاری معمولی تمرکز می‌کنند.
CTهای کلاس{0} حفاظت عمدتاً سیستم‌های حفاظت رله را ارائه می‌کنند، بنابراین لازم است به عملکرد جریان خطا توجه شود. هنگام اتصال کوتاه، یک جریان می تواند چندین برابر یا بیشتر از یک جریان معمولی باشد، بنابراین هنگام انتخاب CT برای حفاظت، پارامترهای عملکردی که الزامات سیستم حفاظتی را برآورده می کنند باید انتخاب شوند.
به طور خلاصه، CT های اندازه گیری "اندازه گیری های دقیق در طول عملیات عادی" را در اولویت قرار می دهند در حالی که CT های حفاظتی "سیگنال های حفاظتی قابل اعتماد در صورت خرابی" را در اولویت قرار می دهند.
هنگام انتخاب CT، مناسب بودن را نمی توان صرفاً بر اساس نسبت تبدیل ارزیابی کرد. عواملی مانند درجه دقت، بار (بار)، الزامات حفاظتی و شرایط خطای سیستم نیز باید در نظر گرفته شوند.

هنگام انتخاب لایه محافظ CT چه پارامترهایی باید در نظر گرفته شود؟
انتخاب باید بر اساس پارامترهای واقعی سیستم قدرت باشد.
ابتدا، جریان اولیه و دوم را درجه بندی کنید-که معمولاً به عنوان نسبت تبدیل CT شناخته می شود. این نسبت باید با جریان کاری معمولی خط حفاظتی و الزامات حفاظتی خاص سازگار باشد.
دوم، مقوله دقت را در نظر بگیرید. سطوح دقت باید بر اساس استانداردهای قابل اجرا و طرح حفاظت رله خاص انتخاب شوند. برنامه های حفاظتی مختلف ممکن است به سطوح دقت متفاوتی نیاز داشته باشند.
علاوه بر این، پارامترهایی مانند بار نامی، فرکانس نامی، سطح عایق نامی، جریان حرارت کوتاه مدت، جریان پایدار دینامیکی و روش نصب باید در نظر گرفته شوند.
محافظت از ویژگی های اشباع CT تحت جریان های خطای زیاد در سیستمی با الزامات عملکرد حفاظتی دقیق، یک ملاحظه مهم است.
CTهای کلاس{0}}در هنگام نصب و استفاده باید به چه نکاتی توجه کنند؟ قبل از نصب ترانسفورماتور جریان حفاظتی (CT)، بررسی کنید که پارامترهای نامی محصول با نیازهای واقعی سیستم مطابقت دارند و صحت اتصالات اولیه و دوم را بررسی کنید.
ثانیاً، باید به جنبه های امنیتی توجه ویژه ای شود. در طول عملیات عادی، مدار ثانویه ترانسفورماتور جریان نمی تواند در حالت باز باشد. اگر هنگام باز شدن مدار ثانویه، جریان از سمت اصلی عبور کند، ممکن است یک ولتاژ خطرناک خطرناک در سمت ثانویه ایجاد شود که تهدیدی برای یکپارچگی عایق و ایمنی شخصی باشد.
علاوه بر این، سیم کشی، اتصال زمین و ترمینال مدار کمکی CT باید با مشخصات طراحی مطابقت داشته باشد. پس از نصب، قطبیت، نسبت تبدیل، عایق و خود مدار ثانویه باید بررسی شوند.
CTهای حفاظتی بلندمدت باید به طور منظم در ارتباط با برنامه نگهداری سیستم قدرت بررسی شوند.

نتیجه گیری:
ترانسفورماتور جریان حفاظتی یک عنصر اساسی مهم در حفاظت رله ای سیستم قدرت است. عملکرد اصلی آن تبدیل جریان بزرگ سیستم اصلی به سیگنال جریان مناسب برای تجهیزات حفاظت رله است، بنابراین داده های اساسی برای تشخیص عیب، منطق حفاظت رله و قطع کننده مدار قطع می شود.
در کاربرد عملی، انتخاب CT محافظ نیاز به یک ارزیابی جامع از نسبت تبدیل فعلی دارد. درجه دقت، بار نامی، جریان خطا، ویژگی های اشباع، سطح عایق و شرایط نصب باید در نظر گرفته شود.
برای پست‌ها، خطوط انتقال و توزیع، سیستم‌های تولید برق و تجهیزات توزیع صنعتی، انتخاب یک CT محافظ که با طرح حفاظتی مطابقت داشته باشد، کمک می‌کند تا اطمینان حاصل شود که سیستم حفاظت رله سیگنال‌های جریان پایدار و قابل اعتماد را دریافت می‌کند.