Differenze fondamentali tra i trasformatori di corrente (CT) e i trasformatori di tensione (VT)

I. Ruolo Funzionale e Metodo di Connessione

La differenza principale risiede nel loro ruolo funzionale e nel modo in cui sono collegati al circuito di potenza:

• Trasformatore di Corrente (CT) — collegato in serie per la misurazione della corrente: Un CT deve essere collegato in serie con il circuito di potenza primario. Con pochissime spire primarie (a volte solo una singola barra di rame passante o una boccola), l'intera corrente di carico della linea scorre attraverso l'avvolgimento primario. La corrente primaria è interamente determinata dal carico del sistema esterno ed è indipendente dalla condizione del lato secondario.

Trasformatore di corrente tipo pilastro isolato a colata

• Trasformatore di Tensione (PT/VT) — collegato in parallelo per la misurazione della tensione: Un PT deve essere collegato in parallelo tra le fasi o tra fase e terra sulla sbarra collettrice o sulla linea. Il suo avvolgimento primario ha un gran numero di spire con un calibro del filo fine ed è sottoposto alla piena tensione di sistema. La tensione primaria è determinata dalla rete elettrica.

• Regola fondamentale: in breve, il CT è collegato in serie per la misurazione della corrente; il PT è collegato in parallelo per la misurazione della tensione. Scambiare i loro metodi di connessione è una violazione assoluta che non deve mai verificarsi.

II. Stato Operativo e Divieti di Sicurezza Fatale

A causa dei loro metodi di connessione fondamentalmente diversi, i loro normali stati operativi sono diametralmente opposti, dando origine a divieti di sicurezza rigorosamente applicati:

• CT — stato di quasi corto circuito con divieto di circuito aperto: In condizioni normali di funzionamento, gli strumenti collegati al secondario del CT presentano un'impedenza molto bassa, mantenendo l'anello secondario in uno stato chiuso di quasi corto circuito. Pertanto, il secondario del CT non deve mai essere aperto mentre è sotto tensione. Se il circuito secondario viene aperto, l'intera corrente primaria viene deviata alla magnetizzazione, causando la rapida saturazione del nucleo con una grave magnetizzazione residua. Un improvviso picco di tensione viene quindi indotto nell'avvolgimento secondario, raggiungendo diverse migliaia o addirittura decine di migliaia di volt, che può forare l'isolamento, distruggere le apparecchiature e rappresentare una minaccia letale per il personale operativo.

• PT — stato di quasi vuoto con divieto di corto circuito: Il secondario del PT è collegato a bobine di tensione ad alta impedenza, quindi in condizioni normali di funzionamento opera in uno stato di quasi vuoto. Pertanto, il secondario del PT non deve mai essere messo in corto circuito mentre è sotto tensione. Poiché l'impedenza interna del secondario del PT è molto bassa, un corto circuito sul lato secondario produrrà istantaneamente una corrente di corto circuito decine di volte superiore al valore nominale, bruciando direttamente gli avvolgimenti del trasformatore.

Trasformatore di tensione per la protezione da messa a terra monofase per installazione interna

• Regole pratiche di sicurezza: Prima di lavorare su un CT, i terminali secondari devono prima essere messi in corto circuito prima di scollegare qualsiasi filo. Prima di lavorare su un PT, il carico secondario deve prima essere scollegato e deve essere verificata l'assenza di tensione. Queste due regole sono principi di sicurezza fondamentali che tutto il personale di esercizio e manutenzione della rete elettrica deve imparare a memoria.

III. Progettazione Strutturale, Classificazione della Precisione e Non Interchangeabilità

Le differenze nella costruzione interna, nei sistemi di precisione e nell'interchangeabilità sono altrettanto pronunciate:

• Aspetto fisico e struttura interna: Un CT ha poche spire primarie con un conduttore spesso, dimensioni relativamente compatte e spesso una finestra visibile per il conduttore primario. Un PT ha molte spire primarie con un conduttore fine e la sua boccola in porcellana tende ad essere più lunga a livelli di tensione più elevati per aumentare la distanza di fuga.

• Classificazione della precisione: le classi di precisione di misurazione del CT (ad es. 0.2S, 0.5S) si concentrano sull'errore di rapporto e sullo spostamento di fase su un'ampia gamma di corrente, mentre le classi di protezione del CT (ad es. 5P, 10P) enfatizzano il fattore limite di precisione (ALF) e l'errore composito in condizioni di corto circuito. Le classi di precisione del PT (ad es. 0.2, 0.5) si concentrano sull'errore di rapporto di tensione e sullo spostamento di fase alla tensione nominale.

• Conseguenze dell'utilizzo di un CT come PT: Se un CT viene erroneamente collegato in parallelo a una linea ad alta tensione come un PT, le sue pochissime spire primarie assorbiranno una corrente di magnetizzazione estrema, causando una saturazione così grave del nucleo che il dispositivo potrebbe esplodere istantaneamente.

• Conseguenze dell'utilizzo di un PT come CT: Se un PT viene erroneamente collegato in serie al circuito principale come un CT, il suo avvolgimento fine non può sopportare l'alta corrente e si surriscalderà gravemente fino a bruciarsi. I due dispositivi non sono assolutamente intercambiabili in nessuna circostanza.

Riepilogo

I trasformatori di corrente (CT) e i trasformatori di tensione (PT/VT) sono entrambi dispositivi di rilevamento fondamentali nel sistema di alimentazione, eppure presentano tre caratteristiche distintive nella pratica: corrente in serie rispetto alla tensione in parallelo, divieti di sicurezza opposti e costruzione fondamentalmente diversa.

• Principio di connessione: il CT è collegato in serie al circuito principale per la misurazione della corrente; il PT è collegato in parallelo attraverso la sbarra collettrice per la misurazione della tensione.
• Regole di sicurezza: il secondario del CT non deve mai essere aperto (previene la rottura letale ad alta tensione); il secondario del PT non deve mai essere cortocircuitato (previene il burnout per sovracorrente).
• Limite ingegneristico: la loro costruzione e impedenza sono fondamentalmente diverse; non sono assolutamente intercambiabili.

Nella pratica ingegneristica, queste regole di operazione e manutenzione sono essenziali per il funzionamento affidabile delle apparecchiature, la sicurezza del personale e la stabilità della rete elettrica.

Modificato da: Garca