Què s'ha de tenir en compte en triar un transformador de corrent per a un circuit de transformador de la subestació de 10kV

Compartint experiències pràctiques d'un enginyer elèctric al camp
Per James, 10 anys en la indústria elèctrica

Hola a tothom, sóc James, i he treballat en la indústria elèctrica durant 10 anys.

Des de la meva participació inicial en el disseny de subestacions i la selecció d'equips, fins a prendre càrrec de la puesta en marcha de sistemes de protecció per relés i automatització per a projectes sencers, un dels dispositius més utilitzats en el meu treball ha estat el transformador de corrent (TC).

Recentment, un amic que està començant m'ha preguntat:

“Què hauria de tenir en compte quan selecciono transformadors de corrent per circuits de transformadors de subestació de 10kV?”

Gran pregunta! Molta gent pensa que triar un TC només es tracta de la raó de corrent nominal — però per a realment adaptar-se a les necessitats d'un circuit, cal considerar diversos factors.

Avui, compartiré amb vosaltres, en llenguatge simple — basant-me en la meva experiència pràctica dels últims anys — quins punts clau cal considerar quan s'escullen TCs per circuits de transformadors de subestació de 10kV, què significa cada paràmetre i com fer la elecció correcta.

Sense jerga complicada, sense normes infinites — només coneixements pràctics que podeu utilitzar en la vida real.

1. Per què és important escollir cuidadosament els TCs per circuits de transformadors de subestació?

Encara que el transformador de servei de la subestació no sigui el principal transformador de potència, té un paper crític en l'abastament de potència interna dins d'una subestació — incloent-hi la potència de control, il·luminació, potència de manteniment i sistemes UPS.

Si el transformador de la subestació falla o la seva protecció no funciona correctament, podria portar a:

• Pèrdua de potència de control;

• Sistema DC perdent capacitat de càrrega;

• La totalitat de la subestació s'atura.

I ja que el transformador de corrent és el component central per a la protecció i la mesura, la seva selecció afecta directament si la protecció és fiable i les mesures són precises.

Així doncs, escollir el TC correcte = seguretat + fiabilitat + eficiència econòmica.

2. Sis punts clau a considerar quan s'escullen TCs per circuits de transformadors de subestació de 10kV

Basant-me en la meva experiència de 10 anys en el camp i la pràctica de projectes, aquí tens les sis consideracions més importants:

Punt 1: Corrent primari i secundari nominal

Objectiu: Assegurar que el TC funcioni normalment i compleixi els requisits de sensibilitat de la protecció.

Aquest és el paràmetre més bàsic i important.

Combinacions comunes:

• Corrent primari: 50A, 75A, 100A, 150A (dependrà de la capacitat del transformador de la subestació)

• Corrent secundari: 5A o 0.5A (la majoria de dispositius de protecció moderns utilitzen 0.5A)

El meu consell:

• Normalment, trieu el corrent primari com 1.2~1.5 vegades el corrent nominal del transformador de la subestació;

• Per a proteccions basades en microprocessadors, prefereixi una sortida de 0.5A per reduir la càrrega secundària;

• Eviteu seleccionar una classificació massa alta — en cas contrari, la precisió pot ser dolenta a corrents baixes, afectant el rendiment de la protecció.

Punt 2: Classe de precisió que coincideixi amb l'aplicació

Objectiu: Assegurar que diferents funcions (com la protecció, la mesura, la comptabilització) rebin senyals precisos.

Diferents aplicacions requereixen nivells de precisió diferents.

Classes comunes:

• Bobina de mesura: Classe 0.5

• Bobina de comptabilització: Classe 0.2S

• Bobina de protecció: 5P10, 5P20, 10P10, etc.

La meva experiència:

• Els circuits dels transformadors de subestació normalment no requereixen una comptabilització de gran precisió, llevat que hi hagi facturació implicada;

• Les bobines de protecció han de mantenir la linealitat durant els curts circuits;

• Es recomana utilitzar TCs multibobina per més flexibilitat.

Punt 3: Capacitat de sortida nominal (valor VA)

Objectiu: Assegurar que el TC pugui alimentar els instruments o dispositius de protecció connectats.

Una capacitat insuficient pot causar una caiguda de tensió, afectant la precisió de la mesura o el funcionament de la protecció.

Fórmula de càlcul:

Càrrega total = Impedància del cable + Impedància d'entrada dels instruments/dispositius de protecció

El meu consell:

• Normalment, trieu entre 10–30 VA;

• Els dispositius de protecció basats en microprocessadors consumen menys potència — és acceptable una capacitat menor;

• Si el cable secundari és llarg (per exemple, més de 50 metres), augmenteu la capacitat de manera adequada;

• No seleccioneu cegament una capacitat alta — eviteu la saturació del nucli.

Punt 4: Verificació de l'estabilitat tèrmica i dinàmica

Objectiu: Assegurar que el TC pugui suportar la corrent de curt circuit sense danys.

En els sistemes de 10kV, les corrents de curt circuit poden arribar a milers d'amperes.

Com fer-ho:

• Comproveu la corrent màxima de curt circuit (Ik);

• Verifiqueu la corrent de stabilitat tèrmica del TC (It) i la corrent de stabilitat dinàmica (Idyn);

• Generalment, It ≥ Ik (durant 1 segon), Idyn ≥ 2.5 × Ik

Cas real: Un cop vaig tenir un TC que explotava després d'un curt circuit — resulta que la corrent de stabilitat dinàmica no complia amb els requisits del sistema. Reemplaçar-lo amb un TC de més alta classificació va solucionar el problema.

Punt 5: Mètode d'instal·lació i tipus estructural

Objectiu: Assegurar que el TC sigui fàcil d'instal·lar i mantenir, i s'ajusti a l'espai disponible.

Tipus comuns de TC inclouen:

• De núcle (comuns en quadres de distribució)

• De post (adequats per a l'ús exterior)

• De forro (sovint utilitzats en transformadors)

El meu consell:

• En els quadres de 10kV, els TC de núcle són els més comuns;

• Assegureu-vos que el diàmetre del conductor coincideixi amb el diàmetre del forat del núcle;

• Per a espais apretats, considereu TCs de núcle dividit per facilitar l'instal·lació i la retirada;

• En entorns humits o corrosius, trieu models resistent als humits o a la corrosió.

Punt 6: Polaritat i mètode de connexió

Objectiu: Assegurar que la direcció del senyal cap a relés de protecció i instruments sigui correcta, evitant malinterpretacions.

Una polaritat incorrecta pot portar a:

• Funcionament incorrecte o falla de la protecció;

• Jutjament erroni de la direcció del flux de potència;

• Falses alarmes en la protecció diferencial.

La meva experiència:

• Tots els TCs haurien de marcar clarament els terminals de polaritat (P1, P2);

• Utilitzeu consistentment la connexió de polaritat subtractiva;

• Sempre feu una prova de polaritat després de l'instal·lació o el manteniment;

• Utilitzeu un verificador de polaritat dedicat o el mètode de CC per a la verificació.

3. Altres consells pràctics

A més dels sis punts clau anteriors, aquí tens algunes altres notes importants:

Configuració multibobina:

• Bobines separades per a protecció, mesura i comptabilització per evitar interferències;

• Reserveu bobines de reserva per a expansions futures.

Característiques d'excitació:

• Especialment per a les bobines de protecció, bones característiques d'excitació milloren la fiabilitat de la protecció;

• Si és possible, feu una prova de la corba d'excitació per confirmar el rendiment del nucli.

Referència de selecció d'exemple per a un transformador de 50kVA

4. Les meves suggerències finals

Com a algú amb 10 anys d'experiència en el camp, vull recordar a tots els professionals:

“No només mireu el número de model — sempre considereu el circuit real, la configuració de protecció i l'entorn d'instal·lació quan seleccioneu un TC.”

Especialment en circuits de transformadors de subestació de 10kV, que semblin "simples", una selecció inadequada sovint porta a conseqüències greus.

Aquí tens les meves recomanacions per a diferents rols:

Per al personal de manteniment:

• Apreneu a llegir la informació de la placa de identificació del TC;

• Enteneu el significat dels paràmetres bàsics;

• Esteu familiaritzats amb els mètodes de prova de polaritat;

• Informeu ràpidament de qualsevol anomalia.

Per al personal tècnic:

• Apreneu els mètodes de càlcul per a la selecció de TCs;

• Enteneu les característiques de les bobines de protecció;

• Sapeu interpretar els paràmetres de curt circuit del sistema;

• Esteu capacitats per analitzar les corbes d'excitació.

Per als gestors o equips de contractació:

• Definiu clarament les especificacions tècniques;

• Trieu fabricants reconeguts amb qualitat estable;

• Sol·liciteu informes de proves completes als proveïdors;

• Manteniu registres de l'equipament per a la traçabilitat.

5. Reflexions finals

Els transformadors de corrent poden pareixer petits, però són els ulls i les orelles de tot el sistema elèctric.

No només es tracta de reduir la corrent — són la base de la protecció, el fonament de la comptabilització i la garantia de seguretat.

Després de 10 anys en el camp elèctric, sovint dic:

“Els detalls determinen l'èxit o el fracàs, i una selecció adequada assegura la seguretat.”

Si mai trobeu dificultats en la selecció de TCs, en la gestió de malfuncionaments freqüents de la protecció o no esteu segurs de si els vostres paràmetres són adequats, no dubteu a contactar-me — estaré encantat de compartir més experiències pràctiques i solucions.

Que cada transformador de corrent operi de manera estable i segura, garantint la precisió i la fiabilitat de la nostra xarxa elèctrica!

— James