ترانسهای جریان Current transformers -قسمت دوم

سرویس آموزش و آزمون برق نیوز:در این مطلب با انواع ترانس های جریان و تعاریف مربوط به ترانس جریان آشنا می شویم.

انواع ترانسهای جریان و تعاریف مربوط به ترانس جریان

ترانس‌های جریان از نظر هسته به دو نوع تقسیم می‌شوند:

۱ - ترانس‌های جریان با هسته اندازه گیری:

هسته این نوع CT-‌ها باید در جریان‌های اتصال کوتاه سریعاً به اشباع رفته و مانع از ازدیاد جریان در ثانویه و در نتیجه مانع سوختن و صدمه دیدن دستگاه‌های اندازه گیری شوند. این گونه ترانس‌های جریان می‌بایست در جریان نامی و مقادیر نزدیک به آن از دقت لازم برخوردار باشند.

۲ - ترانس‌های جریان با هسته حفاظتی:

این گونه هسته‌ها باید به گونه‌ای طراحی شوند که دیرتر به اشباع رفته تا بتوانند متناسب با افزایش جریان در اولیه، آن را در ثانویه ظاهر کرده و در جریانهای اتصال کوتاه هم بتوانند دقت لازم را داشته باشند تا با تشخیص این اضافه جریان در ثانویه توسط رله‌های حفاظتی فرمان قطع یا تریپ به کلیدهای مربوطه داده تا قسمتهای اتصالی شده و معیوب از شبکه جدا شوند. این هسته‌ها سه گونه مختلف دارند:

الف) هسته‌های حفاظتی a. P. b. (جهت حفاظت اضافه جریان و Earth fault)

ب) هسته‌های کلاس X. (برای حفاظت دیفرانسیل و Restricted earth fault) برای این نوع هسته‌ها بردن تعریف نمی‌شود و در هنگام تست CT باید مقاومت ثانویه را اندازه گیری کنیم تا از حد مجاز تعیین شده بیشتر نباشد.

ج) هسته‌های شکاف هوایی (TPy,TPz,TPc): این هسته‌ها جهت رله اتوریکلوزر، جهت خطاهای گذرا همانند رعد و برق مورد استفاده قرار می‌گیرند.



تعاریف مربوط به ترانس جریان:

جریان نامی: مقدار جریانهای اولیه و ثانویه است که ترانس جریان بر اساس آن طراحی و ساخته شده است. جریانی که در حالت عادی از اولیه CT می‌گذرد می‌تواند تا ۱. ۲ برابر جریان نامی اولیه باشد. ولی بهتر است این جریان به جریان نامی اولیه CT نزدیک باشد. مقادیر نامی جریانهای نامی اولیه و ثانویه را در قسمت اول ملاحظه فرمایید.

بردن (burden): بردن عبارتست از مجموع کل امپدانسهای تجهیزات وصل شده به ثانویه CT (شامل دستگاه‌های اندازه گیری یا حفاظتی، کابلهای ارتباطی). مقدار بردن با ولت آمپر مشخص می‌گردد. مثلاً برای بک CT با نسبت تبدیل ۱۰۰۰ / ۱ و cos j= ۰. ۸ پسفاز و بردن ۳۰ VA داریم:

 

نسبت تبدیل نامی: نسبت جریان نامی اولیه CT به جریان نامی ثانویه آن

جریان حرارتی (thermal) Ith: عبارت است از مقدار جریانی که به اولیه ترانس جریان، به مدت یک ثانیه اعمال می‌شود و از نقطه نظر حرارتی مشکلی برای آن بوجود نمی‌آید.

جریان دینامیکی:حداکثر جریانیست که از اولیه CT می‌گذرد و از نقطه نظر نیروی مکانیکی اعمال شده، CT با مشکل مواجه نخواهد شد. میزان این جریان معمولاً ۲. ۵ برابر Ith می‌باشد.

توان نامی: میزان توانی است که یک CT در جریان و بردن نامی به مدار ثانویه تحویل می‌دهد. طبق استاندارد مقادیر این توان عبارتند از: ۲. ۵، ۵، ۱۰، ۱۵، ۳۰ ولت آمپر. البته در کاربردهای خاص مقادیر بزرگتری نیز وجود دارند (مثلاً ۵۰VA).

خطای نسبت تبدیل (Ratio error): میزان انحراف جریان ثانویه از مقدار تئوری، به ازای یک جریان مشخص اولیه می‌باشد. به شکل زیر نگاه کنید:

Ip= جریان موثر اولیه

Is= جریان موثر ثانویه

Kn=نسبت تبدیل نامی




خطای جابجایی فاز (Phase displacement error): اختلاف فاز بین جریانهای اولیه و ثانویه یک ترانس جریان بر حسب رادیان می‌باشد. در صورتی که خطایی وجود نداشته باشد این مقدار برابر با صفر است. (نه ۱۸۰ درجه)

خطای مرکب (Composite error): خطایی است که هم دامنه و هم فاز را تحت تاثیر قرار می‌دهد.

نقطه اشباع یا نقطه زانو (Knee point): نقطه ایست که در آن به ازای ۱۰ % افزایش در ولتاژ، جریان به اندازه ۵۰ % تغییرات داشته باشد.

جریان حد دقت (Accuracy limit current): حداکثر جریانی که از نقطه نظر خطای مجاز (خطای مرکب) می‌توان به CT اعمال کرد را جریان حد دقت می‌گویند. به عبارت دیگر بالاترین حد جریان اولیه که با در نظر گرفتن خطای مرکب می‌تواند به ثانویه انتقال یابد.

ضریب حد دقت: نسبت جریان حد دقت اولیه به جریان نامی اولیه را گویند.

کلاس دقت: برای CT اندازه گیری عبارت است از حداکثر خطای جریان مجاز در جریان نامی بر حسب درصد. برای CT-های اندازه گیر این کلاس‌ها عبارتند از: ۰. ۱، ۰. ۲، ۰. ۵، ۱، ۳ و ۵. به عنوان مثال کلاس دقت CL= ۱ یعنی ۱ % خطا در جریان نامی

برای CT-های حفاظتی عبارتست از حداکثر خطای مرکب مجاز در دقت نامی حدجریان اولیه و با حرف P. نمایش داده می‌شود؛ و طبق استاندارد شامل ۵P, ۱۰P و ۱۵P می‌باشد.

برای هسته‌های حفاظتی درصد خطای جریان را بصورت a. P. b. بیان می‌کنند. مثلا ۲۰ P. ۵؛ و این بدین معناست که در b. برابر جریان نامی خطای مرکب کمتر از a% باشد. (در ۲۰ برابر جریان نامی حداقل خطا ۵ %)

برای هسته‌های نوع x : پارامترهای اساسی این نوع هسته‌ها عبارتند از: ولتاژ در نقطه اشباع، جریان مغناطیس شوندگی در نقطه اشباع و حداکثر مقاومت اهمی سیم پیچ


ضریب ایمنی Security factor: عبارتست از نرخ جریان اولیه محدود به جریان اولیه نامی؛ بنابراین یک SF بالا نشان دهنده یک تغییر زیاد از جریان اولیه باشد که می‌تواند به تجهیزات وصل شده به ثانویه آسیب وارد نماید؛ بنابراین این مقدار باید پایین نگه داشته شود تا فقط جریانهایی در حد جریان نامی اندازه گیری شوند، نه جریانهای خطا.



انواع ترانس جریان از نظر ساختمانی:

۱ - نوع حلقوی

۲ - نوع قالبی یا رزینی (Casting Resin)

۳ - نوع بوشینگی (Bushing Type)

۴ - CT‌های هسته بالا AOK (Top Core)

۵ - CT‌های هسته پایین (Tank Type)





نوع حلقوی: در این نوع CT-‌ها هادی حامل ولتاژ اولیه از درون یک حلقه مانند که در واقع ثانویه CT است عبور می‌کند؛ و به CBCT مشهور هستند. گاهی اوقات به این نوع ترانسها، ترانسهای جریان پنجره‌ای می‌گویند.






ترانس جریان نوع قالبی Bar primary: در مکان هایی که استفاده از نوع حلقوی مشکل باشد از این نوع CT استفاده می‌گردد. در این حالت اولیه به صورت یکپارچه با CT قرار دارد. از این نوع CT‌ها بیشتر در مناطق گرمسیری به منظور جلو گیری از نفوذ رطوبت و گرد و خاک به داخل CT استفاده می‌شود.






نوع بوشینگی: از این نوع ترانس جریان در هر نوع تجهیزاتی که دارای شیلد زمین شده در اطراف هادی جریان باشند می‌توان استفاده نمود. در این نوع CT-‌ها هسته و سیم پیچ ثانویه در داخل بوشینگ تجهیزات قرار داشته و از هادی داخل بوشینگ بعنوان سیم پیچ اولیه ترانس جریان استفاده می‌گردد.

از CT‌های نوع بوشینگی دردستگاه هایی نظیر کلید‌های فشار قوی از نوع DETUNK TYPE و یا بوشینگ راکتور‌ها به منظور صرفه جویی در هزینه‌های ساخت استفاده می‌شود.






ترانس جریان با هسته بالا AOK: هادی اولیه در این نوع ترانس جریان ۴۰۰ کیلو ولت روغنی هسته بالا، میله‌ای راست و کوتاه با تلفات حرارتی بسیار کم می‌باشد. استفاده از این نوع CT-‌ها در ولتاژهای بالاتر از ۳۳۰ کیلو ولت بدلیل طراحی اقتصادی از سابر مدل‌ها ارزانتر است. در این ترانس مسیر طی شده توسط سیم پیچ اولیه در داخل ترانس کوتاه‌ترین مسیر بوده و طراحی آن به گونه ایست که سیم پیچ ثانویه با کمترین فاصله هوایی پیرامون هسته پیچیده شده و هادی اولیه از وسط این حلقه عبور می‌کند. ضمن این دو سیم پیچ با عایق بندی مناسبی از هم ایزوله می‌باشند.

به منظور جلوگیری از انقباض و انبساط روغن در اثر تغییرات درجه حرارت ناشی از تغییرات بار شبکه از گاز نیتروژن یا دیافراگم ارتجاعی با لاستیکی در بالای CT استفاده می‌شود.

ترانس جریان هسته پایین (tank type (IMB)): هادی اولیه این نوع ترانس جریان روغنی از نوع Hair Pin است و مخزن مربوطه از نظر فضای مورد نیاز هسته‌ها بسیار انعطاف پذیر می‌باشد.

با استفاده از کاغذ عایق مناسب در عایق پیچی هادی اولیه، تلفات عایقی بسیار کم بوده و در نتیجه استقامت عایقی و مقاومت در برابر پیرشدگی Ageing افزایش یافته است. دراین نوع ترانس هادی اولیه به شکل U. درون بوشینگ قرار گرفته است. عایق پیچی هادی اولیه آنرا از سیم پیچ ثانویه که با حداقل فاصله هوای روی هسته پیچیده شده ایزوله می‌نماید و فاصله بین این دو سیم پیج نیز با روغن پر می‌شود.

به منظور انقباض و انبساط روغن در اثر تغییرات بار شبکه از بالشتک‌های ارتجاعی لاستیکی (دیافراگم ارتجاعی) یا گاز نیتروژن استفاده می‌گردد.


شمایی از ترانسهای جریان هسته بالا و هسته پایین:

 

قسمت‌های مختلف ترانس جریان هسته پایین:

 

 

 

                                                     ترانس جریان هسته                         پایین ترانس جریان هسته بالا



در تصویر زیر Name plate یک ترانس جریان به همراه توضیحات مربوطه را می‌بینید.

در قسمت سوم به بحث در مورد CT کوربالانس Core balance و تست‌های مربوط به CT-‌ها خواهیم پرداخت.