Teste de Transformadores Ópticos de Corrente (OCT)

Com o desenvolvimento da economia moderna e da ciência e tecnologia, os transformadores de corrente fotoelétricos (PECTs) passaram completamente da fase de operação experimental para a aplicação prática. Como um profissional de testes de primeira linha, sinto profundamente sua importância no sistema de energia durante o trabalho diário. Também percebo a necessidade de conduzir pesquisas aprofundadas sobre seus sistemas de teste e métodos de calibração. Isso não apenas promove a aplicação engenhosa dos PECTs, mas também permite a descoberta e solução precisas de problemas técnicos na operação real.

1. Estrutura e Princípio de Funcionamento dos Transformadores de Corrente Fotoelétricos

Atualmente, a profundidade da pesquisa sobre PECTs na indústria ainda é insuficiente, e há até mesmo mal-entendidos cognitivos. Alguns acreditam que seus métodos de saída e princípios de detecção são totalmente consistentes com os dos transformadores de corrente eletromagnéticos (ambos têm uma saída nominal de 5A/1A). No entanto, em aplicações práticas, os PECTs têm vantagens únicas - eles não dependem de circuitos secundários nominais e podem emitir diretamente sinais digitais. Estructuralmente, eles são divididos em dois tipos: ativos e passivos. A diferença fundamental reside na necessidade ou não de uma fonte de alimentação externa no lado de alta tensão do sensor. Devido às diferenças nos princípios de design, também existem diferenças significativas em suas estruturas e mecanismos de funcionamento.

1.1 Transformadores de Corrente Fotoelétricos Passivos

Como um profissional de testes de primeira linha, entro frequentemente em contato com esse tipo de equipamento durante os testes. Seu princípio central baseia-se no efeito magneto-óptico de Faraday: quando materiais magneto-ópticos se propagam em um ambiente de campo magnético, o estado de polarização da luz desviará conforme a intensidade do campo magnético. Monitorando a mudança no ângulo de polarização, pode-se estabelecer a correlação entre a constante magneto-óptica, o ângulo de rotação e a intensidade do campo magnético

e, finalmente, realizar a medição sem contato de sinais de corrente. Este design sem alimentação tem vantagens significativas no cenário de detecção de isolamento do lado de alta tensão.

1.2 Transformadores de Corrente Fotoelétricos Ativos

Na prática de testes, dispositivos ativos dependem de bobinas de núcleo a ar ou pequenos transformadores eletromagnéticos de alta precisão para condicionar o sinal. Seu processo de funcionamento pode ser desmontado da seguinte forma: primeiro, o sinal de corrente elevada é convertido em um sinal de tensão fraco através da indução eletromagnética (dependendo de um pequeno transformador eletromagnético), depois modulado em um sinal elétrico digital e, finalmente, convertido em um sinal óptico através da conversão eletro-óptica, que é transmitido para o lado de baixa tensão para processamento via fibra óptica. Tais dispositivos são amplamente utilizados em projetos de subestações digitais. Durante a depuração, preciso me concentrar na compatibilidade do módulo de demodulação no extremo de baixa tensão.

2. Sistema de Teste de Transformadores de Corrente Fotoelétricos
2.1 Estrutura do Sistema de Teste

A complexidade do sistema de teste de PECTs exige que os profissionais de primeira linha tenham uma compreensão de nível de sistema. Sua lógica central consiste em conectar as cabeças de detecção do transformador sob teste e do transformador padrão em série, de modo que estejam no mesmo ambiente de corrente. Como parte-chave do teste, o calibrador virtual precisa realizar: aquisição de sinal por computador, processamento de algoritmos de erro e exibição de dados multidimensionais. Na operação real, o teste de desempenho em estado estável precisa ser combinado com um transformador padrão de alta precisão (como um dispositivo de classe 0,05) e o sensor de corrente Hall é preferível para testes transitórios (resposta rápida, adequado para cenários de corrente de impulso).

2.2 Teste de Indicadores de Desempenho Chave

Ao testar PECTs, preciso me concentrar nos seguintes indicadores principais para garantir dados precisos e confiáveis:

2.2.1 Indicadores em Estado Estável

O teste em estado estável se concentra no coeficiente de razão nominal (este parâmetro é nominal pelo fabricante). Durante o teste, os dados sequenciais do canal de transmissão digital e do canal de saída analógico precisam ser coletados simultaneamente, e o erro de razão é calculado comparando com o sinal padrão para verificar a linearidade do dispositivo em condições de frequência de rede.

2.2.2 Erro de Fase

O teste de erro de fase precisa capturar o desvio de fase do fasor de corrente: use um algoritmo digital (como a transformada rápida de Fourier) para analisar o sinal de saída, compare a fase de referência com a fase de saída real e quantifique a diferença entre elas. Este indicador afeta diretamente a precisão de ação do dispositivo de proteção por relé e precisa ser controlado rigorosamente.

2.2.3 Características de Temperatura

A influência da temperatura nos PECTs precisa ser testada cíclicamente de acordo com o padrão IEC. Na prática de testes, a "constante de tempo de estabilidade térmica" é um parâmetro-chave (calibrado pelo fabricante de acordo com a estrutura e volume do dispositivo). Simularei o gradiente de temperatura através de uma câmara de teste ambiental, registrarei o deslocamento de erro em diferentes condições de trabalho e verificarei a adaptabilidade à temperatura do dispositivo.

3. Calibrador Virtual para Transformadores de Corrente Fotoelétricos

O calibrador virtual é o "centro nervoso" do sistema de teste. Suas funções de exibição de dados cobrem curvas, valores, gráficos, etc., facilitando que os profissionais de primeira linha localizem rapidamente os problemas. Com base nas diferenças de desempenho dos PECTs, o calibrador pode ser derivado em dois tipos: calibrador de desempenho em estado estável e calibrador de desempenho transitório, com divisões de tarefas claras:

3.1 Calibrador de Desempenho em Estado Estável

No teste diário, costumo usar o calibrador de desempenho em estado estável para concluir três tarefas principais:

• Calcular o erro de fase em tempo real durante a operação em estado estável do PECT;

• Simular a condição de mudança de temperatura e avaliar o deslocamento do índice;

• Analisar os componentes harmônicos e verificar o desempenho do dispositivo sob cargas não lineares.
  Durante a operação, parâmetros como seleção de canais e taxa de amostragem precisam ser configurados antecipadamente, e, finalmente, as características em estado estável do dispositivo são apresentadas de forma intuitiva através de curvas de erro.

3.2 Calibrador de Desempenho Transitório

O calibrador de desempenho transitório se concentra no processo dinâmico: ele pode exibir simultaneamente as formas de onda transitórias do canal a ser calibrado e do canal padrão, e capturar com precisão os erros em cenários como corrente de inrush e corrente de curto-circuito. Ao lidar com a análise de registros de falhas, usarei sua função de cálculo de erro para localizar os pontos de distorção no processo transitório e fornecer suporte de dados para a otimização do dispositivo.

Conclusão

Como um profissional de testes de primeira linha, sempre parto da perspectiva da operação prática: primeiro, entendo completamente a estrutura e o princípio dos PECTs (as diferenças de design entre os tipos ativo e passivo), depois domino a lógica de construção do sistema de teste (conexão em série das cabeças de detecção, configuração do calibrador) e, finalmente, através da diferenciação funcional do calibrador virtual (estado estável/transitório), realizo uma avaliação precisa do desempenho do dispositivo. Este caminho técnico não apenas garante a comissão confiável dos PECTs, mas também fornece uma base de medição prática para a atualização inteligente do sistema de energia - tornando os dados de teste de cada dispositivo uma "pedra angular" para a segurança da rede de energia.