Principi kvarova i online dijagnoza sekundarnih krugova elektroničkih strujnih transformatora

1 Princip i uloga elektroničkih transformatora struje
1.1 Radni princip ECT-a

Elektronički transformator struje (ECT) je ključno uređaj za upravljanje sigurnim radom sustava snage, pretvarajući velike struje u manje strujne signale za mjerenje i kontrolu. Na razliku od tradicionalnih transformatora (koji se oslanjaju na direktnu interakciju magnetskog polja između primarnih i sekundarnih zavojnica), ECT-ovi koriste senzore (npr. Hall-ove četvorke) za otkrivanje promjena magnetskog polja s primarne zavojnice. Ovi senzori daju analogni signali (proporcionalni primarnoj struji) za obradu elektroničkim krugovima (pojacanje, filtriranje ili digitalizacija). Moderni ECT-ovi često daju digitalne signale za direktnu uporabu sustavima zaštite, mjerenja i kontrole. ECT-ovi premašuju tradicionalne elektromagnetske transformatore u točnosti, dinamičkom rasponu i brzini odgovora, a su manji, laganiji i omogućuju naprednu obradu podataka/komunikaciju.

1.2 Uloga ECT-a u sustavima snage

ECT-ovi pružaju visoko precizna mjerenja struje ključna za nadzor, kontrolu i zaštitu sustava snage (npr. sprečavanje preopterećenja/kratkosti). Osiguravaju sigurnost opreme/osoba i smanjuju ispadove struje. Za mjerenje/naplatu, točnost ECT-a osigurava fer cijene struje na visokonaponskim/velikim strujnim linijama. Točni podaci također pomažu optimizirati učinkovitost i stabilnost sustava.

1.3 Struktura sekundarnog kruga

Sekundarni krug ECT-a (ključni dio) uključuje senzore (npr. Hall-ove četvorke), krugove za obradu signala, analogno-digitalne pretvarače (ADC) i komunikacijske sučelja. Komponente zajedno rade za točno hvatanje/prijenos signala. Moderni ECT-ovi imaju mogućnost samodiagnoze za praćenje performansi/neispravnosti, prilagođavajući se zahtjevima pametnijih sustava snage.

2 Vrste neispravnosti u sekundarnom krugu ECT-a
2.1 Neispravnosti otvorenog kruga

Nastaju uslijed prekidnica, luka spojeva ili starjenja izolacije, neispravnosti otvorenog kruga prekidaju protok struje, dovođući do neobičnih (npr. nula/niska) mjerenja. To stavlja pod rizik neispravne akcije zaštite/kontrole, opasne za sigurnost sustava.

2.2 Neispravnosti kratkog spoja

Događaju se kada neplanirane veze vodilaca (npr. oštećenje izolacije) uzrokuju ostri šibice struje, rizične za pregrejavanje/opaljivanje opreme. One destabiliziraju sustave, potencijalno oštećuju uređaje ili pokreću neispravne funkcije zaštite.

2.3 Neispravnosti spoja na zemlju

Nastaju zbog pogrešnog spajanja sekundarnog kruga na zemlju (npr. oštećenje izolacije). Mijenjaju putove struje, uzrokujući greške u mjerenju, neispravne funkcije zaštite ili električne udare (opasni za održavanje).

2.4 Neispravnosti preopterećenja

Događaju se kada struja premaši projektirani kapacitet (npr. zbog anomalija u sustavu). Preopterećenja uzrokuju pregrejavanje, degeneraciju izolacije ili spaljivanje opreme. Prepoznata preko nadzora struje/temperature, one rizikuju dugoročno oštećenje sustava.

2.5 Električka smetnja bukom

Iz vanjskih/unutarnjih izvora (npr. EMI, RFI), buka distorts signale, uzrokujući greške u mjerenju ili neispravne akcije sustava zaštite (npr. nepotrebnim isključivanjem).

2.6 Neispravnosti utjecaja temperature

Ekstremne temperature ometaju performanse: visoka temperatura degradira poluprovodnike/izolaciju (povećavajući rizik od kratkih spojeva); niska temperatura oštećuje komponente. To uzrokuje greške u mjerenju ili neuspjeh zaštite.

2.7 Neispravnosti korozije/starjenja

Postepeno oštećenje komponenti (žice, izolacije) zbog okolišnih faktora (npr. vlaga, kemikalije) smanjuje električne performanse, povećavajući rizik od kratkih spojeva/spoja na zemlju.

3 Metode online dijagnostike neispravnosti u sekundarnom krugu ECT-a
3.1 Akvizicija signala

Ovisi o senzorima (npr. Hall-ove četvorke/transformatori struje) i ADC-ovima. Hall-ove četvorke mjeri struju bez invazivnosti, osiguravajući sigurnost/točnost. ADC-ovi pretvaraju analogni signali u digitalnu formu za obradu. Visokobrzinski ADC-ovi hvataju subtilne promjene signala, omogućujući brzo otkrivanje neispravnosti.

3.2 Analiza u vremenskom domeni

Uključuje analizu valnih oblika i statističku analizu. Analiza valnih oblika provjerava irregulacije (npr. asimetrija/šibice, indicirajući neispravnosti komponenti). Statistička analiza (npr. srednja vrijednost/standardna devijacija) identificira stabilnost/distribuciju signala, označavajući fluktuacije uzrokovanje neispravnostima.

3.3 Detekcija neispravnosti temeljena na modelu

Detekcija pragova koristi unaprijed postavljene granice za pokretanje alarma za neobične signale (temeljeno na povijesnim podacima/stručnom znanju). Usporedba modela (napredna) uspoređuje podatke u stvarnom vremenu s “zdravim” modelom sustava, otkrivajući odstupanja za preciznu dijagnozu neispravnosti.

3.4 Lokacija neispravnosti temeljena na znanju

Analiza stabla neispravnosti (FTA) mapira logiku neispravnosti za identifikaciju glavnih uzroka putem hijerarhijske analize pod-neispravnosti. Stručni sustavi (simulirajući ljudsko stručno znanje) koriste pravila (povijesni podaci/prioritetno znanje) za preciznu lokaciju neispravnosti, rješavajući složene scenarije.

3.5 Monitoriranje termografskim slikanjem

Infracrveni termografski snimatelji detektiraju neobičnu toplinu (npr. zbog preopterećenja/starenja izolacije) u ECT-ovima. Bez invazivnosti i u stvarnom vremenu, omogućuju sigurnu dijagnozu neispravnosti bez prekida operacija. Kombinirano s drugim metodama, poboljšavaju točnost (rješavajući ograničenja poput neispravnosti koje nisu vezane uz temperaturu).

Ključne napomene

ECT-ovi nude prednosti nad tradicionalnim transformatorima, ali suočavaju se s neispravnostima u sekundarnom krugu (npr. otvoreni/kratki spojevi, buka). Online dijagnostika (akvizicija signala, analiza u vremenskom domeni, metode temeljene na modelu/znanju, termografsko slikanje) osigurava pouzdano funkcioniranje, prilagođavajući se modernim zahtjevima sustava snage.