Strömtransformatorer (CT)
Strömtransformatorer (CT) är specialiserade elektriska instrument som används för mätning och övervakning av växelström (AC) eller detektering av förhöjda strömnivåer i kraftsystem. Dessa instrument fyller en viktig funktion för att säkerställa skyddet och möjliggöra exakta mätningsapplikationer. Genom att effektivt reducera höga strömvärden till en standardiserad nivå säkerställer CT:er säker utförande av mätningar och möjliggör korrekt funktion av sammankopplade enheter i systemet.
Primärlindningen består av ett enda varv med stor tvärsnittsarea kopplad i serie med den högströmsförande ledaren. Sekundärlindningen omfattar många varv med liten tvärsnittsarea. Sekundärspolen är kopplad med en normal amperemeter för strömmätningar.
Arbetsprincip för strömtransformator
Strömtransformatorer använder principen om elektromagnetisk induktion för att fungera effektivt. Dessa enheter består av två viktiga element: primär och sekundär lindning. Primärlindningen är sammankopplad i serie med högströmskretsen, vilket genererar ett magnetfält som är proportionellt mot den strömmande strömmen.
Däremot är sekundärlindningen kopplad till enheter som används för att mäta eller ge skydd. Den är avsiktligt utformad med ett distinkt antal varv jämfört med primärlindningen, vilket fastställer transformationsförhållandet. Följaktligen genererar sekundärlindningen en ström som exakt återspeglar primärströmmens proportionalitet.
Strömtransformatorer är i grunden step-up transformatorer som ökar spänningen och minskar strömmen i sekundärlindningen.
För transformatorer är förhållandet mellan sekundär- och primärström lika med förhållandet mellan varv i primär- och sekundärlindning, som ges av:
I strömtransformatorfallet är svängens förhållande ganska högt och därför är förhållandet mellan sekundär- och primärströmmar betydligt högt.
CT-förhållandena är i allmänhet i storleksordningen 500:2, 200:1. CT-förhållandet 500:2 innebär omvandling från primärström på 500A till sekundärström på 2A.
Typer av strömtransformatorer
Strömtransformatorer har olika variationer beroende på typ av konstruktion och isolering. De är indelade i två breda kategorier: inomhus- och utomhustyper.
Strömtransformator inomhus
Strömtransformatorer inomhus används inomhus, och de kan delas in i tre huvudtyper baserat på konstruktion:
1: Stång Typ CT
Dessa strömtransformatorer använder metallskenor som primärlindning och kallas därför strömtransformatorer av stavtyp.
2: Slot/Fönster/Ring Typ CT
Dessa strömtransformatorer är ihåliga, och primärledaren är placerad inuti denna öppning:
3: Split Core Typ CT
Det är en speciell typ av strömtransformator som kan delas upp i två delar. Denna typ av arrangemang kan ge enkel åtkomst för att öppna upp strukturen och lindningarna.
3: Sårtyp CT
Primära lindningar av dessa strömtransformatorer är lindade runt den centrala kärnan. Antalet varv ska vara valfritt antal större än ett.
Strömtransformatorer inomhus kan också delas upp på basis av isolering; dessa inkluderar tejpisolerade strömtransformatorer och gjuthartsisolerade strömtransformatorer.
Strömtransformator utomhus
Utomhusströmtransformatorer installeras utomhus, och de kan delas upp på grundval av deras arbetsprincip. Eftersom dessa är utomhus kräver de både isolering och kylning för sin funktion. För det mesta används transformatorolja som ett isoleringsmedium. Oljefyllda strömtransformatorer klassificeras vidare enligt nedan:
1: Spännande tank typ CT
Levande tank betyder att tanken med CT hålls på systemspänning. Tyngdkraftspunkten ligger på höjden.
2: Dödtank typ CT
Död tank betyder att tanken med CT hålls vid jordpotential. Tyngdkraftspunkten är lägre än i levande tank CT.
Mätströmtransformator
Dessa strömtransformatorer används endast för mätning och indikering. Strömtransformatorer av mättyp är konstruerade för noggrannhet i mätfunktioner inom märkströmmen. Så snart strömmen överskrider de nominella gränsvärdena, mättas CT:er för att begränsa ytterligare ström i den. Mättransformatorer har dock lägre belastningsvärden jämfört med skyddsströmtransformatorer. En mätningsklass CT representeras mestadels av tre parametrar.
Dessa parametrar inkluderar noggrannhet, mätningsklass och strömtransformatorbelastning. Under CT har 0,3 % av felgränsen, mätningsklass betecknad med 'B' och belastning på 0,9 Ω.
Skyddsströmtransformator
Dessa strömtransformatorer används endast för skyddsfunktioner. Dessa CT:er fungerar över ett brett spektrum av både märkströmmar och felströmmar. Skydds-CT:er uppvisar därför linjär respons upp till 20 gånger av sin märkströmnivå. Skyddsströmtransformatorer betecknas med deras 'C'-värden som indikerar felförhållandet och terminalspänningsvärden.
För C-klass CT är felgränsen under 3 %, standardbelastning på 2Ω, sekundärspänning på 200V.
Aktuella transformatorer Turn Ratio
Högre strömtransformatorförhållanden kan omvandlas till mindre genom att ändra antalet slingor i primärspolen. Tänk på en normal konstruktion av 300/5A CT, där en enda primärspole slingrar över fönstret som kallas en pass CT. Detsamma kan konfigureras om genom att föra primärspolen två eller tre gånger över fönstret som kallas två eller tre pass CT.
Med två passager av primärspolen kan 300/5A konverteras till motsvarande 150/5A CT. På samma sätt kan 300/5A konverteras till motsvarande 100/5A CT med tre passager av primärspolen.
Exempel: Beräkna sekundär ström och spänning
Överväg en Bar CT med fem primära varv och 300 sekundära varv som ska användas tillsammans med en amperemeter med inre motstånd 0,5 ohm. Amperemetern ska ge full skalavböjning när primärströmmen når 1000A.
Sekundärströmmen ges av:
Beräkna spänning genom ohms lag:
Slutsats
Strömtransformatorer är instrumenttransformatorer som används för att mäta stora strömmar som inte kan mätas med standardamperemetrar. Strömtransformatorer ger både mät- och skyddsfunktioner i elektriska nät.