การก่อสร้างภายในและประเภทของหม้อแปลงกระแสไฟฟ้า

แกนหลัก: หัวใจของหม้อแปลงกระแสทุกตัว

แกนแม่เหล็กเป็นส่วนประกอบเดียวที่กำหนดประสิทธิภาพสูงสุดภายในหม้อแปลงกระแส มันทำหน้าที่เป็นสื่อกลางในการถ่ายโอนพลังงานจากตัวนำปฐมภูมิไปยังขดลวดทุติยภูมิโดยการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า รูปร่าง วัสดุ และพื้นที่หน้าตัดของแกนกลางจะกำหนดคุณลักษณะด้านประสิทธิภาพเกือบทุกประการของอุปกรณ์ที่เสร็จสมบูรณ์

เรขาคณิตหลัก

แกนหม้อแปลงกระแสไฟฟ้าส่วนใหญ่ผลิตขึ้นในรูปวงแหวน (วงแหวน) รูปทรงวงปิดนี้ช่วยให้แน่ใจว่าเส้นทางฟลักซ์แม่เหล็กมีความต่อเนื่อง ซึ่งช่วยลดการรั่วไหลของฟลักซ์และมีส่วนทำให้มีความแม่นยำสูง แกน Toroidal เป็นมาตรฐานในเครื่องมือระดับรายได้และระดับการป้องกัน เนื่องจากทำให้เกิดข้อผิดพลาดของมุมเฟสที่ต่ำมากที่กระแสไฟฟ้าที่กำหนด

สำหรับหม้อแปลงกระแสไฟฟ้าชนิดพันแผลที่ใช้ในอัตราส่วนสูงหรือการใช้งานพิเศษ แกนอาจถูกเคลือบเป็นรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้าหรือรูปตัว C ที่ประกอบจากแถบเหล็กไฟฟ้าแบบเกรน แกนเคลือบเหล่านี้ช่วยให้ผู้ผลิตปรับแต่งพื้นที่หน้าตัดได้อย่างแม่นยำสำหรับภาระเป้าหมายและระดับความแม่นยำ

วัสดุแกนแม่เหล็ก

การเลือกใช้วัสดุแกนแม่เหล็กจะควบคุมระดับความแม่นยำ พฤติกรรมความอิ่มตัว และการตอบสนองความถี่ของหม้อแปลงโดยตรง ตารางด้านล่างสรุปตัวเลือกที่พบบ่อยที่สุด:

สำหรับการวัดค่ากำลัง-ความถี่มาตรฐานที่ 50 Hz หรือ 60 Hz เหล็กซิลิกอน CRGO ยังคงเป็นตัวเลือกที่โดดเด่น เนื่องจากมีความสมดุลที่ดีระหว่างต้นทุน ความพร้อมใช้งาน และประสิทธิภาพของแม่เหล็ก โลหะผสมนิกเกิล-เหล็กสงวนไว้สำหรับ CT การวัดรายได้ที่แม่นยำ ซึ่งข้อผิดพลาดจะต้องอยู่ภายใน 0.1% หรือ 0.2% ในช่วงภาระที่กว้าง

การเคลือบแกนและฉนวน

เพื่อลดการสูญเสียกระแสไหลวน แกนเหล็กซิลิกอนจะถูกเคลือบเป็นแถบบางๆ โดยทั่วไปจะมีความหนา 0.23 มม. ถึง 0.35 มม. การเคลือบแต่ละครั้งจะเคลือบด้วยชั้นฉนวนบางๆ ซึ่งโดยปกติจะเป็นการเคลือบฟอสเฟตหรือสารเคลือบเงาอินทรีย์ ซึ่งจะช่วยป้องกันไม่ให้กระแสไหลระหว่างชั้นต่างๆ การเคลือบที่แน่นขึ้นและแถบที่บางลงจะช่วยลดการสูญเสียและการสะสมความร้อนในระหว่างสภาวะการใช้งานเกินพิกัดอย่างต่อเนื่อง

ขดลวดทุติยภูมิ: การแปลงฟลักซ์เป็นสัญญาณที่วัดได้

ขดลวดทุติยภูมิพันเข้ากับแกนโดยตรงและมีหน้าที่สร้างกระแสเอาต์พุตที่เครื่องมือ รีเลย์ และมิเตอร์วัด โครงสร้างทางกายภาพของขดลวดนี้ส่งผลต่อทั้งความแม่นยำและประสิทธิภาพทางความร้อน

ลวดม้วนและวัสดุตัวนำ

ขดลวดทุติยภูมิแทบทั้งหมดถูกพันจากลวดทองแดงเคลือบฟัน ทองแดงมีคุณสมบัติการนำไฟฟ้าสูง ความเหนียว และอุณหภูมิที่เข้าใจกันดี ทำให้ทองแดงเป็นตัวเลือกมาตรฐาน ในการออกแบบน้ำหนักเบาโดยเฉพาะ ลวดอะลูมิเนียมถูกนำมาใช้เป็นครั้งคราว แม้ว่าจะต้องใช้หน้าตัดที่ใหญ่กว่าเพื่อให้บรรลุเป้าหมายความต้านทานเดียวกัน และต้องมีการปลายอย่างระมัดระวังเพื่อป้องกันการกัดกร่อน

เกจลวดถูกเลือกเพื่อให้ตรงตามข้อกำหนดความต้านทานของขดลวดทุติยภูมิ (มักเรียกว่า Rct — ความต้านทานของขดลวดทุติยภูมิ) Rct ที่ต่ำกว่าช่วยให้ EMF รองที่มีอยู่ส่วนใหญ่ถูกส่งไปยังภาระภายนอก แทนที่จะกระจายไปภายในเป็นความร้อน สิ่งนี้ส่งผลโดยตรงต่อความแม่นยำในระดับภาระต่ำ

เทคนิคการม้วนและการนับรอบ

จำนวนรอบของขดลวดทุติยภูมิจะกำหนดอัตราส่วนการเปลี่ยนแปลงร่วมกับการหมุนหลัก สำหรับหม้อแปลงกระแสชนิดแท่งมาตรฐานหรือแบบหน้าต่าง โดยที่ตัวหลักเป็นตัวนำไฟฟ้าผ่านตัวเดียว จำนวนรอบหลักคือ 1 จากนั้นรอบรองจะถูกตั้งค่าเพื่อให้ได้อัตราส่วนที่ต้องการ ตัวอย่างเช่น 200 รอบสำหรับอัตราส่วน 200:1 ในหม้อแปลงไฟฟ้า 200 A / 1 A

ขดลวดมีการกระจายสม่ำเสมอรอบๆ โทรอยด์เพื่อให้แน่ใจว่ามีแรงเคลื่อนแม่เหล็กที่สมดุลและเพื่อลดฟลักซ์การรั่วไหล ความสม่ำเสมอเป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งในการออกแบบที่มีความแม่นยำสูง ซึ่งแม้แต่ความไม่สมมาตรเล็กน้อยในการกระจายของขดลวดก็สามารถทำให้เกิดข้อผิดพลาดของมุมเฟสที่วัดได้

ฉนวนระหว่างชั้น

ขดลวดหลายชั้นจำเป็นต้องมีฉนวนระหว่างชั้นเพื่อป้องกันแรงดันไฟฟ้าแตกระหว่างรอบที่มีศักย์ไฟฟ้าต่างกัน วัสดุฉนวนระหว่างชั้นทั่วไป ได้แก่ :

• เทปฟิล์มโพลีเอสเตอร์ (ชนิด Mylar) — ใช้ใน CTs แรงดันไฟฟ้าต่ำถึงปานกลางเพื่อความสมดุลของความเป็นฉนวนและโปรไฟล์บาง
• ฟิล์มโพลีอิไมด์ (ชนิด Kapton) — เลือกเมื่ออุณหภูมิใช้งานเกิน 130°C หรือเมื่อต้องการฉนวนที่บางมากโดยไม่ทำให้แรงดันไฟฟ้าลดลง
• กระดาษ Nomex — ใช้ในสภาพแวดล้อมแบบแห้งและมีอุณหภูมิสูง ซึ่งวัสดุที่ทำจากเซลลูโลสจะสลายตัว

การจัดเรียงตัวนำหลักในการก่อสร้างหม้อแปลงกระแสไฟฟ้า

ด้านปฐมภูมิของหม้อแปลงกระแสไฟฟ้าสามารถจัดเรียงได้หลายวิธี ซึ่งแต่ละด้านจะมีโครงสร้างทางกลที่แตกต่างกัน นี่เป็นพื้นฐานหลักในการจำแนก CT ตามการออกแบบทางกายภาพ

การก่อสร้างหม้อแปลงกระแสไฟฟ้าชนิดบาร์

หม้อแปลงกระแสไฟฟ้าชนิดแท่งใช้ตัวนำหลักที่ติดตั้งมาจากโรงงาน ซึ่งโดยทั่วไปจะเป็นแท่งทองแดงหรืออะลูมิเนียม ซึ่งไหลผ่านศูนย์กลางของชุดประกอบแกนและขดลวดแบบวงแหวนหรือสี่เหลี่ยม แกนกลางและขดลวดทุติยภูมิถูกห่อหุ้มไว้รอบแถบนี้ โครงสร้างนี้ให้ความแข็งแกร่งทางกลสูงสุด และเป็นที่ต้องการสำหรับการติดตั้งสวิตช์เกียร์และบัสบาร์ โดยพิกัดกระแสหลักอยู่ในช่วงตั้งแต่ 400 A ถึงหลายพันแอมแปร์

เนื่องจากแฮนด์เป็นแบบที่ตั้งจากโรงงาน CT แบบแฮนด์จึงไม่สามารถปรับค่าภาคสนามได้ กระแสไฟหลักที่กำหนดจะถูกกำหนดที่การผลิต อย่างไรก็ตาม มีความเสถียรอย่างยิ่งตลอดการใช้งานมานานหลายทศวรรษ เนื่องจากไม่มีข้อต่อทางกลในเส้นทางหลักที่สามารถคลายตัวหรือสึกกร่อนได้

การก่อสร้างหม้อแปลงกระแสไฟฟ้าชนิดหน้าต่าง

CT แบบหน้าต่าง บางครั้งเรียกว่าหม้อแปลงกระแสแบบวงแหวนหรือแบบโดนัท ประกอบด้วยแกนวงแหวนที่พันด้วยขดลวดทุติยภูมิและปิดล้อมอยู่ในตัวเรือนที่มีรูรับแสงตรงกลาง ตัวนำหลัก - สายเคเบิลหรือบัสบาร์ใดก็ตามที่มีกระแสที่วัดได้ - จะถูกร้อยผ่านช่องรับนี้ในการติดตั้ง ไม่มีการเชื่อมต่อทางไฟฟ้าระหว่างตัว CT และตัวนำหลัก หม้อแปลงไฟฟ้าทำงานโดยการเหนี่ยวนำล้วนๆ

การออกแบบนี้มีความหลากหลายเนื่องจากสามารถติดตั้งโมเดล CT เดี่ยวบนตัวนำที่มีหน้าตัดต่างกันได้ ตราบใดที่ตัวนำพอดีผ่านหน้าต่าง CT แบบหน้าต่างถูกนำมาใช้อย่างกว้างขวางในแผงแผง การตรวจสอบสายเคเบิล และการปรับปรุงการติดตั้งที่มีอยู่

การก่อสร้างหม้อแปลงกระแสบาดแผล

ในหม้อแปลงกระแสพันแผล ขดลวดปฐมภูมิประกอบด้วยหนึ่งหรือหลายรอบของตัวนำทองแดงหุ้มฉนวนที่พันโดยตรงกับแกนกลางควบคู่ไปกับตัวนำทุติยภูมิ การจัดเรียงนี้จะใช้เมื่อกระแสไฟฟ้าหลักค่อนข้างต่ำ ซึ่งโดยทั่วไปจะต่ำกว่า 100 A และตัวนำไฟฟ้าแบบผ่านครั้งเดียวจะผลิตฟลักซ์ไม่เพียงพอสำหรับการวัดที่แม่นยำ

ด้วยการเพิ่มเทิร์นหลักสอง สามหรือมากกว่านั้น อัตราการเปลี่ยนแปลงที่มีประสิทธิผลจะถูกคูณโดยไม่ต้องมีแกนที่มีขนาดใหญ่ขึ้น CT แผลที่มีการเลี้ยวหลัก 5 รอบและรอบรอง 1,000 รอบมีอัตราส่วนประสิทธิผล 1,000:5 หรือ 200:1 โดยการหมุนหลัก 5 รอบจะขับเคลื่อนฟลักซ์มากขึ้นสำหรับกระแสไฟเส้นเดียวกันมากกว่าการใช้ไฟหลักแบบแถบเดียว

โดยทั่วไปแล้ว CT แบบพันแผลจะมีราคาแพงกว่าแบบแท่งหรือหน้าต่างที่พิกัดกระแสไฟเท่ากัน เนื่องจากกระบวนการพันขดลวดเพิ่มเติมจะเพิ่มแรงงาน และฉนวนตัวนำหลักจะต้องได้รับพิกัดสำหรับแรงดันไฟฟ้าเต็มเส้นต่อสายของระบบ

หม้อแปลงกระแสแบบแยกส่วน: การก่อสร้างและการใช้งาน

ที่ หม้อแปลงกระแสแยกแกน แก้ปัญหาในทางปฏิบัติเฉพาะ: วิธีติดตั้งหม้อแปลงกระแสไฟฟ้าบนตัวนำที่ไม่สามารถตัดการเชื่อมต่อหรือตัดการเชื่อมต่อได้ แกนแม่เหล็กถูกแบ่งออกเป็นสองซีกตามข้อต่อที่กลึงอย่างแม่นยำ กลไกบานพับหรือสลักช่วยยึดครึ่งส่วนปิดระหว่างการทำงาน และช่วยให้สามารถแยกส่วนออกเพื่อติดตั้งได้

เมื่อแบ่งครึ่งแกนกลางออก สามารถวาง CT ไว้รอบสายเคเบิลที่มีกระแสไฟได้ เมื่อปิดและล็อคแล้ว วงจรแม่เหล็กจะเสร็จสมบูรณ์ และอุปกรณ์จะทำงานเหมือนกับ CT toroidal ตันที่มีขนาดเท่ากัน

ที่ key engineering challenge in split-core design is minimizing the air gap at the joint. Even a microscopic gap in the magnetic circuit dramatically increases the magnetizing current required and introduces errors, particularly at low primary current levels near 5% to 20% of the rated value. Manufacturers address this through:

• การตัดเฉือนพื้นผิวผสมพันธุ์อย่างแม่นยำโดยมีค่าความคลาดเคลื่อนต่ำกว่า 10 ไมโครเมตร
• การใช้วัสดุแกนที่มีการซึมผ่านสูงซึ่งทนทานต่อช่องว่างเล็กๆ น้อยๆ ได้ดีกว่า
• สลักแบบสปริงที่ใช้แรงจับยึดที่สม่ำเสมอเพื่อให้ครึ่งหนึ่งเข้าคู่กันอย่างแน่นหนา
• วัสดุแกนนาโนคริสตัลไลน์หรืออสัณฐาน ซึ่งรักษาความคลาดเคลื่อนน้อยกว่า แม้ว่าการปิดจะไม่สมบูรณ์เล็กน้อยก็ตาม

CT แบบแยกส่วนถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการตรวจสอบพลังงาน ระบบการจัดการพลังงานในอาคาร แผงตรวจสอบพลังงานที่ได้รับการปรับปรุงใหม่ และแอปพลิเคชันใดๆ ที่ต้องทำการติดตั้งโดยไม่ต้องปิดวงจรที่ตรวจสอบ มีระดับความแม่นยำตั้งแต่ระดับ 1 ไปจนถึงระดับ 0.5 ขึ้นอยู่กับวัสดุแกนกลางและคุณภาพของข้อต่อ

หม้อแปลงกระแส Toroidal: เหตุใดรูปร่างของวงแหวนจึงครอบงำ

ที่ toroidal current transformer is by far the most common construction used in modern panel-mount and inline current measurement. Its defining feature is the doughnut-shaped core, which creates a closed magnetic path with no deliberate air gap (in solid-core versions) and no exposed pole faces.

ประสิทธิภาพแม่เหล็กของแกน Toroidal

เนื่องจากฟลักซ์แม่เหล็กไหลเวียนทั้งหมดภายในวัสดุแกนกลางในรูปแบบวงแหวน จึงไม่มีฟลักซ์เล็ดลอดออกไปในอากาศโดยรอบ สิ่งนี้มีผลกระทบในทางปฏิบัติสองประการ ประการแรก กระแสแม่เหล็กที่จำเป็นในการสร้างฟลักซ์การทำงานนั้นต่ำมาก ซึ่งช่วยลดข้อผิดพลาดของอัตราส่วนและการกระจัดของเฟสได้โดยตรง ประการที่สอง Toroidal CT มีความไวต่อตำแหน่งของตัวนำหลักภายในหน้าต่างน้อยกว่ามาก ซึ่งเป็นคุณสมบัติที่เรียกว่าภูมิคุ้มกันข้อผิดพลาดของตำแหน่ง เมื่อเทียบกับการออกแบบแกนสี่เหลี่ยม

ใน Toroidal CT ที่ได้รับการออกแบบมาอย่างดี การย้ายตัวนำหลักจากกึ่งกลางของหน้าต่างไปยังตำแหน่งที่อยู่นอกกึ่งกลาง จะทำให้เกิดข้อผิดพลาดของอัตราส่วนเพิ่มเติมน้อยกว่า 0.05% ใน CT แบบแกนสี่เหลี่ยม การกระจัดเดียวกันอาจทำให้เกิดข้อผิดพลาดเกิน 0.3%

การผลิตแกนทอรอยด์

แกน Toroidal สำหรับหม้อแปลงกระแสผลิตขึ้นโดยวิธีใดวิธีหนึ่งจากสามวิธี ขึ้นอยู่กับวัสดุเป้าหมาย:

1. แกนพันด้วยเทป — แถบต่อเนื่องของเหล็กซิลิกอน โลหะผสมนิกเกิล-เหล็ก หรือริบบิ้นนาโนคริสตัลไลน์ถูกพันเป็นเกลียวรอบๆ แมนเดรล จากนั้นจึงอบชุบด้วยความร้อนเพื่อบรรเทาความเครียดทางกลที่เกิดขึ้นระหว่างการพัน วิธีนี้ใช้สำหรับเกรดความแม่นยำสูงสุด
2. แกนเคลือบซ้อนกัน — การเคลือบแบบเจาะแต่ละชั้นจะซ้อนกันและซ้อนกันเพื่อสร้างวงแหวน ซึ่งมักใช้กับแกนที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางใหญ่กว่า ซึ่งการม้วนเทปจะทำให้เกิดความเครียดภายในมากเกินไป
3. แกนเฟอร์ไรต์แบบผงหรือเผาผนึก — ใช้สำหรับการใช้งานความถี่สูง เฟอร์ไรต์จะถูกอัดลงในแม่พิมพ์วงแหวนและเผาที่อุณหภูมิสูง

ระบบฉนวนในหม้อแปลงกระแสไฟฟ้า

ฉนวน CT ต้องทำหน้าที่สองอย่างพร้อมกัน: แยกตัวนำไฟฟ้าแรงสูงหลักออกจากวงจรทุติยภูมิแรงดันต่ำ และปกป้องขดลวดและส่วนประกอบหลักจากการเสื่อมโทรมของสิ่งแวดล้อม ระบบฉนวนที่เลือกขึ้นอยู่กับแรงดันไฟฟ้า สภาพแวดล้อมโดยรอบ และข้อกำหนดทางกลของการใช้งาน

การห่อหุ้มเรซิน (การขึ้นรูปแบบอีพ็อกซี่หรือโพลียูรีเทน)

ที่ majority of low-voltage and medium-voltage current transformers used in metering panels and switchgear are manufactured by casting or vacuum-injecting epoxy resin around the wound core assembly. This process, often called molded-case construction, creates a solid, void-free insulating body that:

• ให้ความเป็นฉนวนมากกว่า 3 kV/mm สำหรับระบบอีพ็อกซี่มาตรฐาน
• ขจัดความชื้นที่ซึมเข้าไปโดยไม่ต้องปิดผนึกเพิ่มเติม
• ปกป้องแกนและขดลวดจากการสั่นสะเทือนและการกระแทกอย่างมีกลไก
• ช่วยให้ อุปกรณ์ควบคุม มิติ ตัวเครื่อง ภายนอกสำหรับการติดตั้งแผงได้อย่างแม่นยำ

การชุบด้วยแรงดันสุญญากาศ (VPI) ใช้สำหรับชิ้นส่วนขนาดใหญ่ที่การหล่อไม่สามารถทำได้ ขดลวดจะถูกจุ่มลงในเรซินภายใต้สุญญากาศเพื่อกำจัดอากาศที่ติดอยู่ จากนั้นจึงอัดแรงดันเพื่อดันเรซินเข้าไปในทุกช่องว่างก่อนจะบ่ม

ฉนวนเติมน้ำมัน

หม้อแปลงกระแสไฟฟ้าแรงสูงที่มีพิกัดสูงกว่า 36 kV โดยทั่วไปจะใช้น้ำมันแร่เป็นสื่อฉนวนและทำความเย็นหลัก แกนบาดแผลและชุดประกอบรองจะถูกวางไว้ในถังโลหะที่ปิดสนิทซึ่งเต็มไปด้วยน้ำมันแร่เกรดหม้อแปลงไฟฟ้า ฉนวนกระดาษเซลลูโลสพันรอบตัวนำหลักเป็นหลายชั้น เพื่อสร้างระยะห่างตามผิวฉนวนที่จำเป็นในการต้านทานแรงดันไฟฟ้าของสายไฟ

CT ที่เติมน้ำมันเป็นมาตรฐานสำหรับการติดตั้ง 110 kV, 220 kV และ 500 kV ในสถานีส่งไฟฟ้าย่อย การเก็บตัวอย่างน้ำมันและการวิเคราะห์ก๊าซละลายเป็นประจำช่วยให้ทีมบำรุงรักษาตรวจพบการเสื่อมสภาพของฉนวนในช่วงแรกก่อนที่จะเกิดความล้มเหลว

หม้อแปลงกระแสไฟฟ้าหุ้มฉนวนแก๊ส

ในการติดตั้งสวิตช์เกียร์หุ้มฉนวนแก๊ส (GIS) หม้อแปลงกระแสจะถูกรวมเข้ากับโครง GIS และใช้ก๊าซซัลเฟอร์เฮกซาฟลูออไรด์ (SF6) เป็นสื่อฉนวน CT เหล่านี้ได้ประโยชน์จากขนาดที่กะทัดรัดเช่นเดียวกับสวิตช์เกียร์โดยรอบ และไม่จำเป็นต้องบำรุงรักษาของเหลว แม้ว่าระบบแก๊สปิดผนึกจะต้องได้รับการตรวจสอบแรงดันและความบริสุทธิ์ก็ตาม

แบบแห้งและแบบหุ้มฉนวนอากาศ

สำหรับการติดตั้งภายในอาคารในสภาพแวดล้อมที่มีการควบคุมที่แรงดันไฟฟ้าสูงถึงประมาณ 36 kV CT แบบแห้งที่ใช้วัสดุฉนวนแข็ง (ไฟเบอร์กลาสที่เชื่อมด้วยเรซิน เรซินหล่อ หรือ Nomex) เป็นทางเลือกแทนการออกแบบที่เติมน้ำมัน มีน้ำหนักเบากว่า ลดความเสี่ยงจากการรั่วไหลของน้ำมัน และทำให้การบำรุงรักษาง่ายขึ้น แม้ว่าจะมีความไวต่อการควบแน่นและมลพิษมากกว่าหากใช้ในสภาพแวดล้อมกลางแจ้งที่รุนแรง

การจำแนกประเภทของหม้อแปลงกระแสไฟฟ้าตามประเภทการก่อสร้าง

ที่ following table consolidates the major construction types, their typical current ranges, accuracy capabilities, and primary application sectors:

การก่อสร้างภายในส่งผลต่อความแม่นยำและประสิทธิภาพอย่างไร

การเลือกหม้อแปลงกระแสที่เหมาะสมไม่ได้เป็นเพียงเรื่องของการจับคู่อัตราส่วนกระแสเท่านั้น โครงสร้างภายในจะกำหนดว่า CT มีพฤติกรรมอย่างไรตลอดช่วงการทำงาน ภายใต้การแปรผันของภาระ ที่อุณหภูมิสูง และเมื่อมีฮาร์โมนิค

ข้อผิดพลาดของอัตราส่วนและที่มาของมัน

ข้อผิดพลาดของอัตราส่วนเกิดขึ้นเนื่องจากกระแสแม่เหล็ก - กระแสที่จำเป็นในการสร้างฟลักซ์ในแกนกลาง - ไม่ปรากฏในเอาต์พุตทุติยภูมิ กระแสแม่เหล็กทั้งหมดถูกดึงมาจากปฐมภูมิ แต่ไม่มีกระแสใดเลยที่จะรับภาระ ยิ่งกระแสแม่เหล็กยิ่งสัมพันธ์กับกระแสปฐมภูมิมากเท่าใด ความคลาดเคลื่อนของอัตราส่วนก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น แกนนิกเกิล-เหล็กและนาโนคริสตัลไลน์ซึ่งมีความสามารถในการซึมผ่านสูงมาก ต้องการกระแสแม่เหล็กน้อยกว่าแกนเหล็กซิลิกอนมาก ดังนั้นจึงเกิดข้อผิดพลาดอัตราส่วนที่ต่ำกว่าที่หน้าตัดแกนกลางเดียวกัน

ข้อผิดพลาดในการเคลื่อนที่ของเฟส

การกระจัดของเฟสคือความแตกต่างเชิงมุม ซึ่งวัดเป็นนาทีของส่วนโค้ง ระหว่างเฟสเซอร์กระแสหลักและเฟสเซอร์กระแสทุติยภูมิ (กลับด้านสำหรับทิศทาง) การกระจัดของเฟสมีความสำคัญอย่างยิ่งในการวัดค่ากำลังไฟฟ้าและพลังงาน เนื่องจากข้อผิดพลาดเชิงมุมแม้เพียงเล็กน้อยก็ทำให้เกิดข้อผิดพลาดที่ขึ้นกับโคไซน์ในการคำนวณวัตต์-ชั่วโมง การกระจัดของเฟสเป็นเวลา 10 นาทีบนโหลดที่ 0.5 ตัวประกอบกำลัง อาจทำให้เกิดข้อผิดพลาดในการวัดพลังงานได้ประมาณ 0.5%

ภาระและผลกระทบต่อความถูกต้อง

ที่ secondary burden — the total impedance of connected instruments, wiring resistance, and relay coils — directly affects the accuracy class performance. Most accuracy class specifications (IEC 61869, IEEE C57.13) define performance at a rated burden and at 25% of rated burden. A CT specified as Class 0.5 at a 5 VA burden will perform within 0.5% ratio error only when the connected burden does not exceed 5 VA. Exceeding the rated burden increases secondary terminal voltage, drives the core toward saturation, and degrades accuracy.

ประสิทธิภาพฮาร์มอนิก

ในการติดตั้งไดรฟ์แบบปรับความเร็วได้ เตาอาร์ค และระบบไฟฟ้าของศูนย์ข้อมูล กระแสไฟหลักประกอบด้วยเนื้อหาฮาร์มอนิกที่สำคัญ ซึ่งมักจะอยู่ที่ฮาร์โมนิกที่ 5, 7, 11 และ 13 แกนเหล็กซิลิกอนมาตรฐานมีการสูญเสียที่เพิ่มขึ้นและการบิดเบือนมุมเฟสที่ความถี่ฮาร์มอนิก แกนนาโนคริสตัลไลน์และอสัณฐานที่มีเส้นโค้งการซึมผ่านแบบเรียบที่ขยายออกไปหลายกิโลเฮิรตซ์ ให้ความแม่นยำที่ดีขึ้นอย่างมากในรูปคลื่นที่บิดเบี้ยว และเป็นตัวเลือกที่ต้องการสำหรับเครื่องวิเคราะห์คุณภาพไฟฟ้าคลาส A

โครงสร้างภายนอกและการติดตั้ง

ที่ enclosure of a current transformer protects the active components from environmental exposure and provides the mechanical interface for installation. Housing design varies significantly between application categories.

ตัวเรือนเคสแบบติดแผง

CT แรงดันต่ำสำหรับแผงสูบจ่ายแทบจะผลิตในระดับสากลในโพลีเอสเตอร์เสริมใยแก้ว (GRP) หรือตัวเรือนโพลีคาร์บอเนตที่เกิดจากการฉีดขึ้นรูปรอบๆ ส่วนประกอบแกนเรซินหล่อ ตัวเรือนประกอบด้วยขายึดหรือคลิปราง DIN แผงขั้วต่อรองที่ได้รับการจัดอันดับสำหรับกระแสเอาต์พุตที่คาดหวัง และเครื่องหมายขั้ว (P1/P2 สำหรับสายหลัก S1/S2 สำหรับสายรอง) ตามมาตรฐาน IEC

หม้อแปลงกระแสแบบบุชชิ่ง

Bushing CTs เป็นส่วนประกอบรูปวงแหวนที่ออกแบบมาเพื่อเลื่อนผ่านพอร์ซเลนหรือบุชชิ่งโพลีเมอร์ของหม้อแปลงไฟฟ้าหรือเบรกเกอร์ พวกเขาไม่มีที่อยู่อาศัยเป็นของตัวเอง แต่จะยึดไว้ระหว่างหน้าแปลนของบูชและฝาครอบถังหม้อแปลงแทน Bushing CTs เป็นรูปแบบที่มีขนาดกะทัดรัดที่สุด เนื่องจากตัวบุชชิ่งเองทำหน้าที่เป็นตัวนำหลักและการแยกแรงดันไฟฟ้า

การออกแบบฉนวนพอร์ซเลนและโพลีเมอร์กลางแจ้ง

หม้อแปลงกระแสไฟกลางแจ้งขนาดกลางและแรงสูงตั้งอยู่ในชุดประกอบที่ปิดสนิทโดยมีเพิงฉนวนคอมโพสิตพอร์ซเลนหรือยางซิลิโคน โปรไฟล์โรงเก็บได้รับการออกแบบมาเพื่อรักษาระยะห่างตามผิวฉนวนที่เพียงพอภายใต้สภาวะมลภาวะ — มาตรฐาน IEC กำหนดให้มีค่าความคืบคลานขั้นต่ำ 16 มม./กิโลโวลต์ สำหรับสภาพแวดล้อมที่มีมลพิษเล็กน้อย และไม่เกิน 31 มม./กิโลโวลต์ สำหรับพื้นที่ที่มีมลพิษสูง ตัวเรือนยางซิลิโคนคอมโพสิตได้เข้ามาแทนที่พอร์ซเลนในการติดตั้งใหม่เป็นส่วนใหญ่ เนื่องจากมีน้ำหนักเบากว่า ประสิทธิภาพมลพิษที่เหนือกว่าในสภาพแวดล้อมที่ปนเปื้อน และความต้านทานต่อการแตกหักที่เปราะ

การรวมหม้อแปลงกระแสไฟฟ้าเข้ากับระบบมิเตอร์ริ่ง

ระบบการวัดกระแสไฟฟ้าที่สมบูรณ์เกี่ยวข้องกับ CT, สายไฟเชื่อมต่อ และอุปกรณ์รับสัญญาณ ที่ หม้อแปลงกระแสแยกแกน มักเป็นตัวเลือกที่ต้องการในโครงการติดตั้งเพิ่มระบบสูบจ่ายด้วยเหตุผลนี้ สามารถติดตั้งได้โดยไม่รบกวนการบริการ เมื่อติดตั้งแล้ว CT รองจะเชื่อมต่อกับมิเตอร์พลังงาน เครื่องวิเคราะห์กำลัง หรือรีเลย์ป้องกันผ่านวงจร CT เฉพาะ ซึ่งจะต้องปิดไว้ตลอดเวลาระหว่างการทำงานเพื่อหลีกเลี่ยงสภาวะแรงดันไฟเกินทุติยภูมิที่เป็นอันตราย

มาตรฐานความแม่นยำและการกำหนดคลาส

ระดับความแม่นยำของหม้อแปลงกระแสถูกกำหนดโดยมาตรฐานสากลและระดับภูมิภาค สองรายการที่มีการอ้างอิงมากที่สุดคือ IEC 61869-2 (เดิมคือ IEC 60044-1) และ IEEE C57.13 การทำความเข้าใจการกำหนดคลาสจะช่วยในการระบุ CT ที่เหมาะสมสำหรับแอปพลิเคชัน

คลาสการวัด IEC

IEC 61869-2 กำหนดคลาสความแม่นยำในการสูบจ่ายเป็น 0.1, 0.2, 0.2S, 0.5, 0.5S, 1 และ 3 ส่วนต่อท้าย "S" (พิเศษ) บ่งชี้ถึงความแม่นยำเพิ่มเติมที่กระแสไฟฟ้าต่ำ โดยเฉพาะ CT จะต้องตรงตามข้อกำหนดข้อผิดพลาดของอัตราส่วนลงไปที่ 1% ของกระแสไฟฟ้าที่พิกัด แทนที่จะเป็น 5% มาตรฐาน คลาส 0.5S และ 0.2S จำเป็นสำหรับมิเตอร์วัดพลังงานระดับรายได้ภายใต้กรอบการทำงานด้านกฎระเบียบจำนวนมาก เนื่องจากโหลดมักจะทำงานได้ดีต่ำกว่า 100% ของกระแสไฟฟ้าหลักที่ได้รับการจัดอันดับของ CT

คลาสการป้องกัน IEC

CT ระดับการป้องกันถูกกำหนดโดยปัจจัยจำกัดความแม่นยำ (ALF) และพฤติกรรมจุดเข่า คลาส 5P และ 10P เป็นการกำหนดมาตรฐาน โดยตัวเลขดังกล่าวบ่งบอกถึงข้อผิดพลาดคอมโพสิตสูงสุดที่ปัจจัยขีดจำกัดความแม่นยำที่กำหนด 5P20 CT จะรักษาข้อผิดพลาดแบบคอมโพสิตไว้ไม่เกิน 5% เมื่อกระแสไฟฟ้าหลักเป็น 20 เท่าของกระแสไฟฟ้าที่กำหนด ซึ่งเป็นเงื่อนไขที่จำเป็นสำหรับการทำงานที่เชื่อถือได้ของรีเลย์กระแสเกินในระหว่างสภาวะความผิดปกติ

คลาส IEEE

ที่ IEEE C57.13 standard uses a letter-number combination: the letter (C, K, T, or X) indicates the performance basis, and the number indicates the secondary terminal voltage at rated burden and 20 times rated current. A C200 CT can deliver its rated secondary current into a burden that develops 200 V at 20 times rated primary current without exceeding 10% ratio error. This classification system is prevalent in North American utility and industrial protection practice.

คำถามที่พบบ่อย