Jaké jsou směry aplikace a vylepšení proudových transformátorů v elektrických systémech

Jako pracovník na první linii v oblasti provozu a údržby elektrické energie se každodenně setkávám s proudovými transformátory (CTs). Svědkem jsem šíření nových fotoelektrických CTs a řešil jsem mnoho poruch, což mi přineslo praktické zkušenosti s jejich použitím a vylepšeními testů. Níže sdělím své zkušenosti s novými CTs v elektrických systémech, s cílem dosáhnout rovnováhy mezi odborností a praktikou.

1. Použití nových CTs v elektrických systémech
1.1 CTs v elektrických systémech

Většina nových CTs je fotoelektrická, rozdělena do typů s železným jádrem a bez železného jádra. I když CTs s železným jádrem jsou v komplexních podmínkách (např. vysoké teploty, silné magnetické pole) náchylné k únikovému proudu, elektromagnetickému nasycení a hysteréze a mají omezenou přesnost materiálu čidové hlavy (podléhají nelineárním změnám v extrémních podmínkách), stále jsou adaptabilní pro moderní vysokonapěťové a velké jednotky elektrických sítí. Využívají výhod izolace materiálů pro senzoriku optických vláken, což umožňuje přenos světla optickými vlákny a vyhýbá se běžným problémům obyčejných CTs – proto jsou široce používány v přenosových linkách ultra vysokého napětí.

Ve praxi jsem pozoroval, že obyčejné CTs trpí nepravidelnými daty za silné elektromagnetické rušení, zatímco fotoelektrické CTs obnovují stabilitu – což zdůrazňuje praktickou hodnotu nových CTs.

1.2 Ochrana velkých generátorských jednotek

Velké generátorské jednotky (např. generátory, hlavní transformátory) vyžadují od CTs vysokou přechodovou charakteristiku. Dříve byly obtěžovány přechodovým nasycením a reziduem, ale nové CTs tuto problematiku vyřešily. Zejména 500kV “s železným jádrem s vzduchovým mezery” CTs mají vysokou buzenou impedanci, což poskytuje stabilní ochranu jednotkám a prevenci proti přechodovému nasycení a reziduu.

Například TPY-třída CTs společnosti Huayi Electric Power pro 300–600MW jednotky, vybraná pro přechodové charakteristiky a omezení rezidua, zajišťuje “žádné nesprávné spuštění mimo ochranné zóny a správné spuštění uvnitř”. Během komise ochrany jednotek tyto CTs spolehlivě potlačují neperiodické složky krátkozávodného proudu, což zabrání nesprávnému spuštění ochrany.

1.3 Automatická reléová ochrana

Reléová ochrana funguje jako “nouzový lékař” elektrické sítě, s CTs jako jejím “fonendoskopem”. S pokrokem automatizace sítě musí evolovat i reléová ochrana – automatická adaptabilita CTs má přímý dopad na inteligenci systému.

Při poruchách musí CTs rychle předávat signály proudu ochranným zařízením pro přesné izolaci poruchy. Nové CTs nabízejí rychlejší odezvu a přesnost, což odpovídá požadavkům inteligentní sítě – klíčové pro automatizaci elektrické energie.

2. Vylepšení testování CTs (Řešení na první linii)

S rozsahem specifikací CTs od 20A až po 720A naše tým vyvinul vylepšený testovací plán pro standardizaci procesů, snížení lidských chyb a zjednodušení přípravy.

2.1 Návrh testovacího schématu

Zaměřili jsme se na “integraci + přesnost”, používáme speciální jednofázový zdroj proudu pro testované fáze CT, přepínáme rozsahy proudu pomocí převodního modulu, monitorujeme vstup pomocí standardního měřiče (A1) a integrujeme měření fázového úhlu, standardní CTs, převodní moduly a měřiče do testovacího stolu – což zjednodušuje testy.

(1) Výběr zdroje proudu

Odmítli jsme nestabilní signálové zdroje generátorských jednotek a přijali jsme kvalitní středněfrekvenční zdroj proudu spojený s autotransformátorem a zesilovačem proudu, aby vytvořili konstantní zdroj proudu (výstup 0–800A), který pokrývá všechny AC testy CT a řeší fluktuace proudu na primární straně.

(2) Princip testovací linky

Uzavřený okruh “autotransformátor → zesilovač proudu → standardní CT → testovaný CT → středněfrekvenční zdroj proudu” funguje při ~120V (středněfrekvenční výstup). Přizpůsobení proudu závisí na autotransformátoru (pevný poměr zesilovače proudu). Pro minimalizaci fluktuací je výstup zesilovače proudu krátkodobě uzavřen měděnou sběrnicí (zkrácenou pro nižší teplo, stabilní proud a úsporu energie).

Provedení stejného proudu skrz všechny tři fáze testovaného CT snižuje rozdíly proudu mezi fázemi a zvyšuje efektivitu testu – což bylo prokázáno během sériového testování.

3. Závěr (Poznámky z první linie)

Diagnostika poruch CT je klíčová a systematická. Jako pracovník na první linii je důležité ovládat principy CT a dodržovat protokoly – bezpečnost je na prvním místě! Vždy před diagnostikou nebo odstraňováním poruch odpojte proud, abyste se vyhnuli rizikům.

Nové CTs zlepšují provoz a údržbu sítě, ale znalosti testování a diagnostiky musí postupovat srovnatelně. Porozumění scénářům použití a implementace vylepšení testů zajišťuje, že CTs slouží jako “věrní strážci” elektrické sítě.