Strømtransformatorer (CT-er)
Strømtransformatorer (CT-er) er spesialiserte elektriske instrumenter som brukes til måling og overvåking av vekselstrøm (AC) eller deteksjon av forhøyede strømnivåer i kraftsystemer. Disse instrumentene utfører en essensiell funksjon for å sikre beskyttelsen og muliggjøre presise målingsapplikasjoner. Ved å effektivt redusere høye strømverdier til et standardisert nivå, sikrer CT-er sikker utførelse av målinger og muliggjør riktig drift av sammenkoblede enheter i systemet.
Primærviklingen består av en enkelt vinding med stort tverrsnittsareal koblet i serie med den høystrømførende lederen. Sekundærviklingen omfatter mange vindinger med lite tverrsnittsareal. Sekundærspolen kobles til et vanlig amperemeter for strømmålinger.
Arbeidsprinsipp for strømtransformator
Strømtransformatorer bruker prinsippet om elektromagnetisk induksjon for å fungere effektivt. Disse enhetene består av to vitale elementer: primær og sekundær vikling. Primærviklingen er koblet sammen i serie med høystrømskretsen, og genererer et magnetisk felt proporsjonalt med den flytende strømmen.
Derimot er sekundærviklingen knyttet til enheter som brukes til å måle eller gi beskyttelse. Den er med hensikt designet med et tydelig antall omdreininger sammenlignet med primærviklingen, og etablerer transformasjonsforholdet. Følgelig genererer sekundærviklingen en strøm som nøyaktig gjenspeiler proporsjonaliteten til primærstrømmen.
Strømtransformatorer er i utgangspunktet step-up transformatorer som øker spenningen og reduserer strømmen i sekundærviklingen.
For transformatorer er forholdet mellom sekundær- og primærstrøm lik forholdet mellom svinger i primær- og sekundærviklingen, gitt av:
I gjeldende transformatortilfelle er svingens forhold ganske høyt, og derfor er forholdet mellom sekundær- og primærstrøm betydelig høy.
CT-forholdene er vanligvis i størrelsesorden 500:2, 200:1. CT-forholdet 500:2 innebærer konvertering fra primærstrøm på 500A til sekundærstrøm på 2A.
Typer strømtransformatorer
Strømtransformatorer har forskjellige variasjoner basert på type konstruksjon og isolasjon. De er klassifisert i to brede kategorier: innendørs og utendørs typer.
Innendørs strømtransformator
Innendørs strømtransformatorer brukes innendørs, og de kan deles inn i tre hovedtyper basert på konstruksjon:
1: Bar Type CT
Disse strømtransformatorene bruker metallstenger som primærvikling og kalles derfor strømtransformatorer av bartype.
2: Spor/Vindue/Ring Type CT
Disse strømtransformatorene er hule, og primærlederen er plassert på innsiden av denne åpningen:
3: Split Core Type CT
Det er en spesiell type strømtransformator som kan åpnes i to deler. Denne typen arrangement kan gi enkel tilgang for å åpne opp strukturen og viklingene.
3: Sårtype CT
Primærviklingene til disse strømtransformatorene er viklet rundt den sentrale kjernen. Antall omdreininger skal være et hvilket som helst tall større enn én.
Innendørs strømtransformatorer kan også deles på grunnlag av isolasjon; disse inkluderer tapeisolerte strømtransformatorer og støpeharpiksisolerte strømtransformatorer.
Utendørs strømtransformator
Utendørs strømtransformatorer er installert utendørs, og de kan deles på grunnlag av deres arbeidsprinsipp. Siden disse er utendørs krever de både isolasjon og kjøling for driften. For det meste brukes transformatorolje som et isolasjonsmedium. Oljefylte strømtransformatorer er videre klassifisert som nedenfor:
1: Spennende tank Type CT
Levende tank betyr at tanken til CT holdes på systemspenning. Tyngdepunktet er plassert i høyden.
2: Død tank Type CT
Død tank betyr at tanken til CT holdes på jordpotensial. Tyngdepunktet er lavere enn i Live tank CT-er.
Målestrømtransformator
Disse strømtransformatorene brukes kun til måling og indikasjon. Strømtransformatorer av måletype er designet for nøyaktighet i målefunksjoner innenfor merkestrømmen. Så snart strømmen overskrider nominelle grenser, blir måle-CT-er mettet for å begrense mer strøm inn i den. Måle-CT-er har imidlertid lavere belastningsverdier sammenlignet med beskyttelsesstrømtransformatorer. En måleklasse CT er for det meste representert av tre parametere.
Disse parameterne inkluderer nøyaktighet, måleklasse og strømtransformatorbelastning. Under CT har 0,3 % av feilgrensen, måleklasse angitt med 'B' og belastning på 0,9 Ω.
Beskyttelsesstrømtransformator
Disse strømtransformatorene brukes kun til beskyttelsesfunksjoner. Disse CT-ene opererer over et bredt spekter av både nominelle strømmer og feilstrømmer. Beskyttelses-CT-er viser derfor lineær respons opptil 20 ganger av det nominelle strømnivået. Beskyttelsesstrømtransformatorer er merket med deres 'C'-verdier som indikerer feilforhold og terminalspenningsverdier.
For C-klasse CT-er er feilgrensen under 3 %, standardbelastning på 2Ω, sekundærspenning på 200V.
Gjeldende transformatorers svingforhold
Høyere strømtransformatorforhold kan konverteres til mindre ved å modifisere antall sløyfer i primærspolen. Tenk på en normal konstruksjon av 300/5A CT, der en enkelt primærspole sløyfes over vinduet kjent som en pass CT. Det samme kan konfigureres på nytt ved å føre primærspolen to eller tre ganger over vinduet kjent som to eller tre pass CT.
Med to omganger med primærspole kan 300/5A konverteres til tilsvarende 150/5A CT. På samme måte med tre omganger med primærspole kan 300/5A konverteres til tilsvarende 100/5A CT.
Eksempel: Beregn sekundærstrøm og spenning
Tenk på en Bar CT med fem primære svinger og 300 sekundære svinger som skal brukes sammen med et amperemeter med intern motstand på 0,5 ohm. Amperemeter skal gi full skala avbøyning når primærstrømmen når 1000A.
Sekundærstrømmen er gitt av:
Beregne spenning gjennom ohms lov:
Konklusjon
Strømtransformatorer er instrumenttransformatorer som brukes til å måle høye strømmer som ikke kan måles med standard amperemeter. Strømtransformatorer gir både måle- og beskyttelsesfunksjoner i elektriske nettverk.