Nei richiuditori intelligenti per media tensione come le unità Rockwill, il TA integrato è comunemente specificato a 400/1 A. Il motivo non è che "1 A è più preciso". È che un secondario da 1 A è adatto a un controllore digitale, riduce il carico del secondario, tollera le lunghe tratte dei cavi delle installazioni su palo e comprime la corrente di cortocircuito del secondario in un intervallo in cui il campionamento elettronico è agevole.
A parità di impedenza del circuito secondario, il carico nominale di un TA da 1 A è solo 1/25 di quello di un TA da 5 A, poiché S = I² × Z. Il cablaggio a lunga distanza può pertanto utilizzare una sezione del cavo inferiore e i nuclei di protezione hanno meno probabilità di saturarsi prematuramente sotto un carico elevato.
Installazione in sito del richiuditore Rockwill montato su palo
Un trasformatore di corrente (TA) riduce una grande corrente primaria a una piccola corrente secondaria standard. La norma IEC 61869-2 copre i TA con uscita in corrente, dove 1 A e 5 A sono i consueti valori nominali del secondario; il vecchio sistema cinese GB elenca anche 1 A, 2 A e 5 A. Un rapporto di 400/1 A significa 1 A sul secondario quando il primario trasporta 400 A, mentre 400/5 A significa 5 A sul secondario a parità di corrente primaria.
Ciò che è collegato a valle determina la scelta. I controllori digitali dei richiuditori e i terminali autoalimentati preferiscono una corrente piccola e un carico leggero; i relè elettromagnetici obsoleti e i contatori analogici preferiscono il segnale più grande da 5 A.
Il carico del secondario del TA (in VA) è approssimativamente S = I_s² × Z, dove I_s è la corrente secondaria nominale e Z è l'impedenza di ingresso del controllore più la resistenza dell'anello del cavo più la resistenza di contatto del terminale. A parità di Z, un TA da 400/1 A assorbe 1²Z = Z VA, mentre un TA da 400/5 A assorbe 5²Z = 25Z VA.
In altre parole, uno schema da 5 A richiede un carico 25 volte maggiore. Il risultato pratico è che 1 A consente un cavo secondario più sottile e un VA nominale inferiore, e si adatta molto meglio all'ingresso a carico leggero di un controllore digitale.
Il confronto seguente presuppone un carico nominale uguale e una sezione del rame uguale. I valori sono di riferimento; in pratica, verificarli rispetto all'effettiva resistenza del cavo e all'ingresso del controllore.
| Carico nominale e secondario | 1 mm² | 1,5 mm² | 2,5 mm² | 4 mm² |
|---|---|---|---|---|
| 2,5 VA, 1 A | circa 69 m | circa 108 m | circa 178 m | circa 277 m |
| 2,5 VA, 5 A | circa 2,8 m | circa 4,3 m | circa 7,1 m | circa 11,1 m |
| 10 VA, 1 A | circa 276 m | circa 432 m | circa 712 m | circa 1108 m |
| 10 VA, 5 A | circa 11,4 m | circa 17 m | circa 28,5 m | circa 44,3 m |
Su un richiusore montato su palo, la distanza dal TA sul palo al controller sotto il palo può essere di decine di metri, quindi il vantaggio di 1 A è evidente. Un progetto a 5 A sulla stessa distanza richiederebbe un cavo più pesante o un carico nominale del TA più elevato.
Una volta che il carico totale del circuito secondario supera il carico nominale del TA, l'errore di rapporto e lo spostamento di fase aumentano. In caso di corrente di guasto, un nucleo di protezione che sopporta un carico eccessivo può saturarsi precocemente e superare il suo limite di errore composito.
Poiché 1 A riduce i VA prodotti dalla stessa resistenza di un fattore 25, è molto più probabile che il carico effettivo rimanga al di sotto del carico nominale, lasciando un margine di precisione maggiore. Anche la resistenza del cavo deve essere calcolata alla temperatura massima di esercizio, non a temperatura ambiente.
Calcolo approssimativo sul rapporto ideale, ignorando la saturazione e la limitazione della classe di protezione:
| Corrente primaria | 400/1 A secondario | 400/5 A secondario |
|---|---|---|
| 10 kA | circa 25 A | circa 125 A |
| 16 kA | circa 40 A | circa 200 A |
| 20 kA | circa 50 A | circa 250 A |
Con un secondario a 5 A, un guasto grave richiede centinaia di ampere dal TC, il che impone requisiti molto più severi alla capacità degli avvolgimenti, ai cavi, ai morsetti, alle resistenze di campionamento e all'intervallo di misura del controllore. Il secondario a 1 A riduce la corrente di guasto secondaria di un fattore cinque, il che offre un margine considerevolmente maggiore per il filtraggio di Fourier a onda intera, l'identificazione delle armoniche e la registrazione dei guasti.
Palo in resina epossidica APG con TC integrato
Un richiusore automatico intelligente può raccogliere energia dal TC di linea, con un controllore basato su microprocessore che gestisce la logica di sovracorrente, guasto a terra e richiusura in modo indipendente da un quadro di protezione esterno. Gli ingressi di corrente degli IED digitali tipicamente assorbono una frazione di VA fino a pochi VA.
Un TC da 1 A abbinato a un carico nominale ridotto (ad esempio 1,5, 2,5, 3 o 5 VA, a seconda dei dati del produttore del controllore) è più economico di uno da 5 A. Le soluzioni di automazione della rete intelligente Rockwill enfatizzano l'automazione della rete e il monitoraggio remoto degli IED, e tali applicazioni favoriscono una corrente secondaria ridotta.
Quando un nucleo di misura, un nucleo di protezione e un terminale di automazione della partenza sono alimentati dalla stessa sorgente, ogni incremento di impedenza ΔZ aggiunge carico come segue:
L'espansione dell'automazione è quindi molto più tollerante alla crescita del carico. Anche così, mantenere separati i nuclei di misura e i nuclei di protezione ovunque possibile, in modo che i loro carichi non vengano sommati in serie.
Un chiarimento. Un TC da 1 A non è "più sicuro" semplicemente perché il suo valore nominale è inferiore. Il secondario di un TC in tensione non deve mai essere lasciato aperto. La tensione indotta ai capi di un secondario aperto dipende dal rapporto, dal numero di spire, dal nucleo e dalla classe di protezione, e non si può affermare in generale che un secondario aperto da 1 A sia più benigno. La scelta di 1 A è una decisione relativa al carico e al campionamento, non una decisione di sicurezza.
Per una nuova installazione di richiusori automatici intelligenti all'aperto, nessuno di questi vincoli si applica, pertanto 400/1 A è la scelta preferita.
I riconnettori intelligenti di classe Rockwill utilizzano un TA integrale da 400/1 A anziché da 400/5 A per i seguenti motivi principali. Con un ingresso del controller elettronico a basso VA, il carico nominale è solo 1/25 del valore da 5 A, secondo la formula S = I² × Z. Su lunghe tratte di cavi montati su pali, la caduta di tensione è ridotta e può essere utilizzato un conduttore più sottile. Il carico effettivo può facilmente rimanere al di sotto del VA nominale, pertanto è meno probabile che un nucleo di protezione si saturi a causa di un carico eccessivo durante un guasto. Un guasto da 10 a 25 kA fornisce una corrente secondaria ideale di circa 25-62,5 A, che si adatta molto meglio al campionamento digitale e ai terminali autoalimentati rispetto ai 125-312,5 A di uno schema da 5 A. Quando più IED sono collegati in parallelo, il carico aggiuntivo è ridotto. Laddove è richiesta la compatibilità con relè legacy da 5 A, o dove i misuratori analogici da pannello si trovano nelle vicinanze all'interno del quadro elettrico, o dove il proprietario impone l'uso di 5 A, è possibile fornire su ordinazione una versione da 400/5 A. Per i nuovi riconnettori per automazione esterna, si raccomanda il 400/1 A.
Produzione di massa dei riconnettori Rockwill
D: Un TA da 400/1 A è più preciso di un TA da 400/5 A?
R: Non necessariamente. La precisione dipende dalla classe di precisione, dal carico nominale, dal carico effettivo e dalla temperatura. Il vantaggio di 1 A è che, a parità di resistenza del cavo, produce un carico inferiore, quindi su una lunga tratta è più facile mantenere il carico effettivo al di sotto del VA nominale ed è meno probabile perdere precisione. Il rapporto di trasformazione in sé non è intrinsecamente più preciso.
D: Per un riconnettore montato su palo con una tratta di 50 m, dovrei usare 1 A o 5 A?
R: Con un controller digitale e un ingresso VA ridotto, si preferisce 1 A. A parità di cavo da 2,5 mm² e 2,5 VA, un secondario da 1 A può teoricamente raggiungere ben oltre cento metri, mentre un secondario da 5 A raggiunge solo circa 7 m. In un'applicazione di 50 m, un progetto da 5 A richiederebbe solitamente un VA sostanzialmente più elevato o un cavo di sezione maggiore.
D: Un circuito aperto su un TA da 1 A è più sicuro?
R: Non può essere giudicato in questo modo. Il pericolo di un secondario aperto dipende dalla corrente primaria, dal rapporto, dal numero di spire, dal nucleo e dalla classe di protezione. Che il secondario sia da 1 A o da 5 A, deve essere cortocircuitato mentre il TA è in tensione, e un circuito aperto non è mai consentito.
D: Una sottostazione interamente da 5 A può essere convertita per utilizzare un riconnettore Rockwill da 1 A?
R: Sì, ma se i relè o i misuratori a valle accettano solo 5 A, saranno necessari TA ausiliari, convertitori di segnale o una versione da 5 A del riconnettore. Per un sistema nuovo e completamente digitale, 1 A è la scelta più economica.
D: La norma IEC impone 1 A o 5 A?
R: No, non esiste una scelta obbligatoria tra i due. La norma IEC 61869-2 copre i requisiti di precisione, carico e classe di protezione per i TA con uscita in corrente nominale da 1 A e 5 A. La scelta dipende dalla lunghezza del cavo, dalle apparecchiature a valle e dalla verifica della saturazione.
Modificato da: Garca
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