في أجهزة إعادة الإغلاق الذكية للجهد المتوسط مثل وحدات Rockwill، يتم تحديد محول التيار المتكامل عادةً بنسبة 400/1 أمبير. والسبب ليس أن "1 أمبير أكثر دقة". بل إن التيار الثانوي البالغ 1 أمبير يناسب وحدة التحكم الرقمية، ويقلل الحمل الثانوي، ويتحمل مسارات الكابلات الطويلة في التركيبات المثبتة على الأعمدة، ويضغط تيار القصر الثانوي في نطاق يكون فيه أخذ العينات الإلكترونية مريحاً.
عند نفس ممانعة الدائرة الثانوية، يكون الحمل المقنن لمحول تيار 1 أمبير فقط 1/25 من حمل محول تيار 5 أمبير، لأن S = I² × Z. لذلك، يمكن للأسلاك طويلة المسافة استخدام مقطع عرضي أصغر للكابل، وتقل احتمالية تشبع نوى الحماية قبل الأوان تحت حمل ثقيل.
يقوم محول التيار (CT) بخفض تيار أولي كبير إلى تيار ثانوي صغير قياسي. يغطي المعيار IEC 61869-2 محولات التيار ذات الخرج الحالي، حيث يعتبر 1 أمبير و5 أمبير هما القيمتان الثانويتان المقننتان المعتادتان؛ كما يسرد نظام GB الصيني الأقدم قيم 1 أمبير و2 أمبير و5 أمبير. تعني نسبة 400/1 أمبير وجود 1 أمبير في الجانب الثانوي عندما يحمل الجانب الأولي 400 أمبير، بينما تعني نسبة 400/5 أمبير وجود 5 أمبير في الجانب الثانوي عند نفس التيار الأولي.
يحدد ما يتم توصيله في المصب الاختيار. تفضل وحدات التحكم في أجهزة إعادة الإغلاق الرقمية والمحطات ذاتية التغذية تياراً صغيراً وحاملاً خفيفاً؛ بينما تفضل مرحلات الكهرومغناطيسية التقليدية والمقاييس التناظرية إشارة 5 أمبير الأكبر.
يُحسب الحمل الثانوي لمحول التيار (بال فولت أمبير) تقريباً بالمعادلة S = I_s² × Z، حيث I_s هو التيار الثانوي المقنن وZ هي ممانعة دخل وحدة التحكم مضافاً إليها مقاومة حلقة الكابل مضافاً إليها مقاومة تلامس الطرف. عند نفس قيمة Z، يسحب محول تيار 400/1 أمبير تياراً مقداره 1²Z = Z فولت أمبير، بينما يسحب محول تيار 400/5 أمبير تياراً مقداره 5²Z = 25Z فولت أمبير.
وبعبارة أخرى، يحتاج مخطط 5 أمبير إلى حمل يعادل 25 ضعفاً. والنتيجة العملية هي أن 1 أمبير يسمح باستخدام كابل ثانوي أرق وتيار مقنن بالفولت أمبير أقل، ويتطابق بشكل أفضل بكثير مع دخل الحمل الخفيف لوحدة التحكم الرقمية.
يفترض المقارنة أدناه تساوي الحمل المقنن وتساوي المقطع العرضي للنحاس. الأرقام هي قيم مرجعية؛ ومن الناحية العملية، يجب التحقق منها مقابل مقاومة الكابل الفعلية ومدخل وحدة التحكم.
| الحمل المقنن والثانوي | 1 مم² | 1.5 مم² | 2.5 مم² | 4 مم² |
|---|---|---|---|---|
| 2.5 فولت أمبير، 1 أمبير | حوالي 69 م | حوالي 108 م | حوالي 178 م | حوالي 277 م |
| 2.5 فولت أمبير، 5 أمبير | حوالي 2.8 م | حوالي 4.3 م | حوالي 7.1 م | حوالي 11.1 م |
| 10 فولت أمبير، 1 أمبير | حوالي 276 م | حوالي 432 م | حوالي 712 م | حوالي 1108 م |
| 10 فولت أمبير، 5 أمبير | حوالي 11.4 م | حوالي 17 م | حوالي 28.5 م | حوالي 44.3 م |
في جهاز إعادة الإغلاق المثبت على العمود، يمكن أن تصل المسافة من محول التيار على العمود إلى وحدة التحكم أسفل العمود إلى عشرات الأمتار، لذا فإن ميزة 1 أمبير واضحة. سيتطلب تصميم 5 أمبير على نفس المسافة إما كابلًا أثقل أو حملًا مقننًا أعلى لمحول التيار.
بمجرد أن يتجاوز الحمل الكلي للدائرة الثانوية الحمل المقنن لمحول التيار، يزداد خطأ النسبة وإزاحة الطور. تحت تيار العطل، قد يصل قلب الحماية الذي يحمل حملاً زائداً إلى التشبع مبكراً ويتجاوز حد الخطأ المركب.
نظرًا لأن 1 أمبير يقلل من الفولت أمبير الناتج عن نفس المقاومة بمعامل 25، فمن المرجح بكثير أن يظل الحمل الفعلي أقل من الحمل المقنن، مما يترك هامش دقة أكبر. يجب أيضًا حساب مقاومة الكابل عند أقصى درجة حرارة تشغيل، وليس في درجة حرارة الغرفة.
حساب تقريبي للنسبة المثالية، مع تجاهل التشبع وتحديد فئة الحماية:
| التيار الأولي | 400/1 A ثانوي | 400/5 A ثانوي |
|---|---|---|
| 10 كيلو أمبير | حوالي 25 أمبير | حوالي 125 أمبير |
| 16 كيلو أمبير | حوالي 40 أمبير | حوالي 200 أمبير |
| 20 كيلو أمبير | حوالي 50 أمبير | حوالي 250 أمبير |
عند تيار ثانوي قدره 5 أمبير، يتطلب العطل الشديد مئات الأمبيرات من محول التيار، مما يفرض متطلبات أصعب بكثير على سعة اللف، والكابل، والمحطات، ومقاومات أخذ العينات، ونطاق قياس وحدة التحكم. يقلل التيار الثانوي 1 أمبير من تيار العطل الثانوي بمعامل خمسة، مما يوفر هامشاً أكبر بكثير لتصفية فورييه للموجة الكاملة، وتحديد التوافقيات، وتسجيل الأعطال.
عمود إيبوكسي APG مع محول تيار مدمج
يمكن لقاطع إعادة الإغلاق الذكي حصاد الطاقة من محول تيار الخط، حيث تتعامل وحدة تحكم تعتمد على المعالج الدقيق مع منطق التيار الزائد، وعطل الأرض، وإعادة الإغلاق بشكل مستقل عن لوحة الحماية الخارجية. تسحب مداخل التيار للأجهزة الإلكترونية الذكية الرقمية عادةً جزءاً من فولت أمبير واحد وحتى بضعة فولت أمبير.
يعد محول التيار 1 أمبير المقترن بحمل مقنن صغير (على سبيل المثال 1.5 أو 2.5 أو 3 أو 5 فولت أمبير، اعتماداً على بيانات الشركة المصنعة لوحدة التحكم) أكثر اقتصادا من 5 أمبير. تؤكد حلول Rockwill لأتمتة الشبكة الذكية على أتمتة الشبكة ومراقبة الأجهزة الإلكترونية الذكية عن بُعد، وتفضل هذه التطبيقات تياراً ثانوياً صغيراً.
عندما يتم تغذية قلب قياس، وقلب حماية، وطرف أتمتة مغذٍ من نفس المصدر، تضيف كل زيادة في المعاوقة ΔZ حملاً على النحو التالي:
لذلك، فإن توسع الأتمتة أكثر تسامحاً بكثير مع نمو الحمل. ومع ذلك، حافظ على فصل قلوب القياس وقلوب الحماية أينما أمكن، بحيث لا تُضاف أحمالها على التوالي.
توضيح واحد. محول التيار 1 أمبير ليس "أكثر أماناً" لمجرد أن قيمته المقننة أصغر. يجب ألا يُترك الثانوي لمحول التيار المُثار مفتوحاً أبداً. يعتمد الجهد المستحث عبر الثانوي المفتوح على النسبة، وعدد اللفات، والقلب، وفئة الحماية، ولا يمكن القول بشكل عام أن الثانوي المفتوح 1 أمبير أقل خطراً. إن اختيار 1 أمبير هو قرار متعلق بالحمل وأخذ العينات، وليس قراراً متعلقاً بالسلامة.
بالنسبة لتركيب قاطع إعادة إغلاق ذكي جديد في الهواء الطلق، لا ينطبق أي من هذه القيود، لذا فإن 400/1 أمبير هو الخيار المفضل.
تستخدم قاطعات إعادة الإغلاق الذكية من فئة Rockwill محول تيار متكامل بنسبة 400/1 أمبير بدلاً من 400/5 أمبير للأسباب الرئيسية التالية. مع إدخال منخفض للفولت أمبير في وحدة التحكم الإلكترونية، يكون الحمل المقنن 1/25 فقط من قيمة 5 أمبير، وفقاً للمعادلة S = I² × Z. في كابلات الأعمدة الطويلة، يكون انخفاض الجهد صغيراً ويمكن استخدام موصل أرفع. يمكن أن يظل الحمل الفعلي بسهولة أقل من الفولت أمبير المقنن، لذا فمن غير المرجح أن يتشبع قلب الحماية بسبب الحمل الزائد أثناء العطل. يعطي العطل الذي يتراوح بين 10 إلى 25 كيلو أمبير تياراً ثانوياً مثالياً يبلغ حوالي 25 إلى 62.5 أمبير، وهو أكثر ملاءمة لأخذ العينات الرقمية والمحطات ذاتية التغذية بكثير من 125 إلى 312.5 أمبير في مخطط 5 أمبير. عند توصيل عدة أجهزة إلكترونية ذكية على التوازي، يكون الحمل المضاف صغيراً. حيث تكون هناك حاجة للتوافق مع مرحلات 5 أمبير القديمة، أو حيث توجد عدادات لوحات تناظرية قريبة داخل معدات التبديل، أو حيث يفرض المالك استخدام 5 أمبير، يمكن توفير نسخة 400/5 أمبير حسب الطلب. بالنسبة لقاطعات إعادة الإغلاق الآلية الخارجية الجديدة، يوصى باستخدام 400/1 أمبير.
الإنتاج الضخم لقاطعات إعادة الإغلاق من Rockwill
س: هل محول التيار 400/1 أمبير أكثر دقة من محول التيار 400/5 أمبير؟
ج: ليس بالضرورة. تعتمد الدقة على فئة الدقة، والحمل المقنن، والحمل الفعلي، ودرجة الحرارة. ميزة 1 أمبير هي أنه عند نفس مقاومة الكابل، ينتج حملاً أصغر، لذا على مسافة طويلة يكون من الأسهل الحفاظ على الحمل الفعلي أقل من الفولت أمبير المقنن ويقل احتمال فقدان الدقة. النسبة نفسها ليست أكثر دقة بطبيعتها.
س: بالنسبة لقاطع إعادة الإغلاق المثبت على عمود بمسار 50 متراً، هل يجب أن أستخدم 1 أمبير أم 5 أمبير؟
ج: مع وحدة تحكم رقمية وإدخال منخفض للفولت أمبير، يُفضل 1 أمبير. لنفس كابل بمقطع عرضي 2.5 ملم² و 2.5 فولت أمبير، يمكن للنظام الثانوي 1 أمبير نظرياً أن يصل إلى أكثر من مائة متر بكثير، بينما يصل النظام الثانوي 5 أمبير إلى حوالي 7 أمتار فقط. في تطبيق 50 متراً، سيحتاج تصميم 5 أمبير عادةً إلى فولت أمبير أعلى بكثير أو كابل أثقل.
س: هل الدائرة المفتوحة على محول تيار 1 أمبير أكثر أماناً؟
ج: لا يمكن الحكم على ذلك بهذه الطريقة. تعتمد خطورة الدائرة الثانوية المفتوحة على التيار الأولي، والنسبة، وعدد اللفات، والقلب، وفئة الحماية. سواء كان النظام الثانوي 1 أمبير أو 5 أمبير، يجب عمل قصر دائرة فيه بينما يكون محول التيار تحت الجهد، ولا يُسمح أبداً بدائرة مفتوحة.
س: هل يمكن تحويل محطة فرعية تعمل بالكامل بنظام 5 أمبير إلى قاطع إعادة إغلاق Rockwill بنظام 1 أمبير؟
ج: نعم، ولكن إذا كانت المرحلات أو العدادات في اتجاه المجرى تقبل 5 أمبير فقط، فستحتاج إلى محولات تيار مساعدة، أو محولات إشارة، أو نسخة 5 أمبير من قاطع إعادة الإغلاق. بالنسبة لنظام رقمي جديد بالكامل، يعد 1 أمبير الخيار الأكثر اقتصاداً.
س: هل تفرض اللجنة الكهروتقنية الدولية استخدام 1 أمبير أم 5 أمبير؟
ج: لا، لا يوجد خيار إلزامي بين الاثنين. يغطي المعيار IEC 61869-2 متطلبات الدقة، والحمل، وفئة الحماية لمحولات التيار ذات خرج التيار المقنن 1 أمبير و 5 أمبير. يعتمد الاختيار على طول الكابل، والمعدات في اتجاه المجرى، والتحقق من التشبع.
تم التحرير من：Garca
تسجيل الدخول
