برق. قدرت. کنترل. الکترونیک. مخابرات. تاسیسات.

دایره المعارف تاسیسات برق (اطلاعات عمومی برق)




کلاس دقت ترانسفورماتورهای جریان حفاظتی

هسته حفاظتی ترانسفورماتورهای جریان به منظور تغذیه رله­ های حفاظتی در شرایط غیرعادی (اتصال کوتاه) بکار می­روند. ترانسهای جریان حفاظتی می­بایستی عملکرد مناسبی، حتی برای جریان­های چندین برابر جریان نامی که ناشی از اتصال کوتاه می­باشند را داشته باشند. این ترانسفورماتورها دو تفاوت عمده با ترانسفورماتورهای اندازه­گیری جریان دارند که عبارتند از:

– دقت کمتر

- ولتاژ نقطه زانویی بالا

طبق استاندارد IEC 185 جهت ترانسفورماتور جریان حفاظتی فاکتور حد دقت یا (ACCURACY LIMIT FACTOR) که به طور اختصاصی ALF گفته می­شود تعریف می­گردد. این پارامتر ضریبی از جریان نامی است که تا آن مقدار از جریان، خطای مرکب ترانسفورماتور در محدوده ذکر شده باقی می­ماند. علاوه بر آن کلاس دقت نیز می­بایستی در این نوع ترانسفورماتورهای جریان مشخص شود که ذیلاً عنوان می­گردد:

COMPOSITE ERROR AT RATED ACCURACY LIMIT PRIMARY CURREN

%

PHASE DISPLACEMENT AT RATED PRIMARY CURRENT

CURRENT ERROR AT RATED PRIMARY CURRENT

%

ACCURACY

CLASS

CENTIRADIANS

MINUTES

5

1.8

60

+1

5P

10

-

-

+3

10P

ارقام استاندارد فاکتور حد دقت (ALF) عبارتند از:

5-10-15-20-30

مطابق استاندارد کلاس دقت و فاکتور حد دقت بصورت زیر بیان می­شود: XYZ

که در آن XY همان کلاس دقت یعنی 5P یا 10P و Z فاکتور حد دقت (ALF) است مثلاً 5P10 معمولاً کلاسهای دقت 10P20, 5P20, 10P10, 5P10 بیشترین کاربرد را دارند. در صورتی که ظرفیت خروجی (BURDEN) تغییر نماید حد دقت (ALF) نیز تغییر خواهد نمود و رابطه زیر صادق است:

ترانسفورماتور جریان

که در این رابطه Pn برابر مقدار ظرفیت خروجی نامی، P مقدار توان متصل به ترانسفورماتور جریان حفاظتی، Rct مقدار مقاومت سیم­پیچ ثانویه ترانسفورماتور جریان و Isn جریان نامی ثانویه می­باشد.

بعبارت دیگر اگر به ترانسفورماتور جریان عملاً باری با BURDEN کمتر از مقدار نامی ترانسفورماتور جریان وصل شود فاکتور حد دقت یا ALF آن بالاتر خواهد رفت و دقت مورد نظر تا جریان­های اتصال کوتاه با دامنه بیشتر هم بدست خواهد آمد.

مطابق استاندارد BS 3938 جهت ترانسفورماتورهای جریان حفاظتی، کلاس دقت
(CLASS X)X نیز مطرح می­باشد در این کلاس دقت، ترانسفورماتور جریان با ولتاژ زانو و حداکثر مقاومت سیم­پیچ ثانویه و حداکثر جریان مغناطیسی کننده معرفی می­گردد. جهت حفاظت­های دیفرانسیل یادیستانس خصوصاً در بیشتر از این نوع ترانسفوماتور جریان استفاده بعمل می­آید.

IEC 44-6 کلاس­های جدید حفاظتی از نوع TP را معرفی کرده است. این کلاس جدید بعلت نیاز فعلی به عملکرد سریع رله­های حفاظتی در سیستم و نتیجتاً لزوم وجود دقت در زمان­های گذرا برای ترانسفورماتورهای جریان مطرح شده است این کلاس­ها عبارتند از:

الف) کلاس TPX

ترانسفورماتور جریان با هسته بدون فاصله هوایی می­باشد که خطای نسبت 5/0 درصد داشته و ثابت زمانی ثانویه see5 دارد این ترانسفورماتور قابلیت استفاده مشترک با ترانسفورماتورهای کلاس TPX, TPY را دارد.

ب) کلاس TPY

ترانسفورماتور جریان با هسته مغناطیسی و فاصله هوایی کوچک است که خطای 1+ درصد دارد و دارای ثابت زمانی ثانویه صفر تا 10 ثانویه است و نسبت به جریان­های DC گذرا رفتار مناسب­تری از خود بروز می­دهد و قابلیت استفاده مشترک با ترانسفورماتورهای کلاس TPY وTPX را دارد.

ج) کلاس TPZ

ترانسفورماتور جریان با هسته مغناطیسی و فاصله هوایی بزرگ است که خطای 1+ درصد دارد و ثابت زمانی ثانویه آن 6+60 میلی ثانیه می­باشد زمان سقوط جریان
(DC COLLAPSE TIME) DC در آن بسیار کوتاه است و تنها با ترانسفورماتورهای نوع TPZ قابلیت کارکرد دارد.


ترانسفورماتورهای جریان قسمت دوم

ترانسهای جریانCurrent transformers

قسمت دوم

انواع ترانسهای جریان و تعاریف مربوط به ترانس جریان

ترانس های جریان از نظر هسته به دو نوع تقسیم می شوند :

1-   ترانس های جریان با هسته اندازه گیری: 

 هسته این نوع CT-ها باید در جریان های اتصال كوتاه سریعاً به اشباع رفته و مانع از ازدیاد جریان در ثانویه و در نتیجه مانع سوختن و صدمه دیدن دستگاه های اندازه گیری شوند. این گونه ترانس های جریان می بایست در جریان نامی و  مقادیر نزدیک به آن از دقت لازم برخوردار باشند.

۲- ترانس های جریان با هسته حفاظتی:

ترانس های جریان از نظر هسته به دو نوع تقسیم می شوند :

1-   ترانس های جریان با هسته اندازه گیری: 

 هسته این نوع CT-ها باید در جریان های اتصال كوتاه سریعاً به اشباع رفته و مانع از ازدیاد جریان در ثانویه و در نتیجه مانع سوختن و صدمه دیدن دستگاه های اندازه گیری شوند. این گونه ترانس های جریان می بایست در جریان نامی و  مقادیر نزدیک به آن از دقت لازم برخوردار باشند.

2- ترانس های جریان با هسته حفاظتی:

 این گونه هسته ها باید به گونه ای طراحی شوند که دیرتر به اشباع رفته تا بتوانند متناسب با افزایش جریان در اولیه ، آن را در ثانویه ظاهر كرده و در جریانهای اتصال كوتاه هم بتوانند دقت لازم را داشته باشند تا با  تشخیص این اضافه جریان در ثانویه توسط رله های حفاظتی فرمان قطع یا تریپ به كلیدهای مربوطه داده تا قسمتهای اتصالی شده و معیوب از شبكه جدا شوند. این هسته ها سه گونه مختلف دارند:

الف) هسته های حفاظتی a P b ( جهت حفاظت اضافه جریان و Earth fault)

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

ج) هسته های شکاف هوایی (TPy,TPz,TPc) : این هسته ها جهت رله اتوریکلوزر ، جهت خطاهای گذرا همانند رعد و برق مورد استفاده قرار می گیرند.

 

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 می گذرد می تواند تا 1.2 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 دستگاه های اندازه گیری یا حفاظتی، کابلهای ارتباطی). مقدار بردن با ولت آمپر مشخص می گردد.مثلاً برای بک CT با نسبت تبدیل 1000/1 و cos j=0.8 پسفاز و بردن 30 VA داریم:

30VA/1A=30A=V ولتاژ دو سر بار

|Z|=30V/1A=30 W امپدانس بار

Z=30Ðcos-10.8=24+j16

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 می شود و از نقطه نظر حرارتی مشکلی برای آن بوجود نمی آید.

جریان دینامیکی:حداکثر جریانیست که از اولیه CT می گذرد و از نقطه نظر نیروی مکانیکی اعمال شده، CT با مشکل مواجه نخواهد شد.میزان این جریان معمولاً 2.5 برابر Ith می باشد.

توان نامی: میزان توانی است که یک CT در جریان و بردن نامی به مدار ثانویه تحویل می دهد. طبق استاندارد مقادیر این توان عبارتند از: 2.5، 5، 10، 15، 30 ولت آمپر. البته در کاربردهای خاص مقادیر بزرگتری نیز وجود دارند( مثلاً 50VA).

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

 

Ip= جریان موثر اولیه

Is= جریان موثر ثانویه

 Kn=نسبت تبدیل نامی

 

 

 

 

              %=((KnIs-Ip)/ Ip)*100=[Is-(Ip/Kn)/( Ip/Kn)]*100=(Is-I’p)/ I’p)*100خطای نسبت تبدیل

خطای جابجایی فاز(Phase displacement error): اختلاف فاز بین جریانهای اولیه و ثانویه یک ترانس جریان بر حسب رادیان می باشد. در صورتی که خطایی وجود نداشته باشد این مقدار برابر با صفر است.(نه 180 درجه)

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

نقطه اشباع یا نقطه زانو(Knee point): نقطه ایست که در آن به ازای 10% افزایش در ولتاژ ، جریان به اندازه 50% تغییرات داشته باشد.

جریان حد دقت(Accuracy limit current): حداکثر جریانی که از نقطه نظر خطای مجاز (خطای مرکب) می توان به CT اعمال کرد را جریان حد دقت می گویند. به عبارت دیگر بالاترین حد جریان اولیه که با در نظر گرفتن خطای مرکب می تواند 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 کلاس ها عبارتند از:0.1 ، 0.2 ،0.5 ، 1 ، 3 و 5 .به عنوان مثال كلاس دقت CL=1 یعنی1  % 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 می شود.و طبق استاندارد شامل 5P,10P و 15P می باشد.

برای هسته های حفاظتی درصد خطای جریان را بصورت a P b  بیان می كنند. مثلا 20 P 5 . و این بدین معناست که در b برابر جریان نامی خطای مرکب کمتر از  a% باشد.( در 20 برابر جریان نامی حداقل خطا 5%)

برای هسته های نوع x : پارامترهای اساسی این نوع هسته ها 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 می تواند 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 :

1- نوع حلقوی

2- نوع قالبی یا رزینی (Casting Resin)

 3- نوع بوشینگی (Bushing Type)

4- CT های هسته بالا  AOK (Top Core)

5- CT های 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 می کند. و به CBCT مشهور هستند. گاهی اوقات به این نوع ترانسها،  ترانسهای جریان پنجره ای می گویند.

 

 
               نمونه هایی از ترانس های جریان نوع حلقوی ( پنجره ای)

 

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

 

 

 دو نمونه ترانس جریان قالبی


 

 

نوع بوشینگی: از این نوع ترانس جریان در هر نوع تجهیزاتی که دارای شیلد زمین شده در اطراف هادی جریان باشند می توان 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 می گردد .

 از CT های نوع بوشینگی دردستگاه هایی نظیر کلید های فشار قوی از نوع DETUNK TYPE و یا بوشینگ راکتور ها به منظور صرفه جویی در هزینه های ساخت استفاده می شود .

 

بوشینگی

                              ترانس جریان نوع بوشینگی



ترانس جریان با هسته بالا AOK: هادی اولیه در این نوع ترانس جریان 400 کیلو ولت روغنی هسته بالا، میله ای راست و کوتاه با تلفات حرارتی بسیار کم می باشد. استفاده از این نوع CT-ها در ولتاژهای بالاتر از 330 کیلو ولت بدلیل طراحی اقتصادی از سابر مدل ها ارزانتر است. در این ترانس مسیر طی شده توسط سیم پیچ اولیه در داخل ترانس کوتاه ترین 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 می کند. ضمن این دو سیم پیچ با عایق بندی مناسبی از هم ایزوله می باشند .

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 می شود .

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 هسته ها بسیار انعطاف پذیر می باشد.

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 می نماید و فاصله بین این دو سیم پیج نیز با روغن پر  می شود.
به منظور انقباض و انبساط روغن در اثر تغییرات بار شبکه از بالشتک های ارتجاعی لاستیکی ( دیافراگم ارتجاعی )‌ یا گاز نیتروژن استفاده می گردد .


   شمایی از ترانسهای جریان هسته بالا و هسته پایین

 

 

                   قسمت های 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 می بینید 

 

در قسمت سوم به بحث در مورد CT کوربالانسCore balance و تست های مربوط به CT-ها خواهیم پرداخت.


صفحات جانبی

نظرسنجی

    لطفاً نظرات خود را درمورد وبلاگ با اینجانب در میان بگذارید.(iman.sariri@yahoo.com)نتایج تاکنون15000مفید و 125غیرمفید. با سپاس


  • آخرین پستها

آمار وبلاگ

  • کل بازدید :
  • تعداد نویسندگان :
  • تعداد کل پست ها :
  • آخرین بازدید :
  • آخرین بروز رسانی :