Struktura performansi i ispitivanje elektroničkih transformatora struje
1 Prednosti u pogledu performansi
U posljednjih nekoliko godina, elektronički transformatori struje (ECT-ovi) postali su ključna industrijska tendencija. Nacionalni standardi klasificiraju ih u dvije vrste: Aktivni optički transformatori struje (AOCT-ovi, aktivni hibridni tip) i Optički transformatori struje (OCT-ovi, pasivni optički tip). Aktivni hibridni ECT-ovi koriste niskosnagu elektromagnetske transformatore i Rogowskije zavojnice kao osnovne elemente za očitavanje (Slika 1).
Rogowskije zavojnice nadilaze tradicionalne senzore s obzirom na svoju neispunjenost i široki dinamički raspon, povećavajući efikasnost prenosa struje. Međutim, one imaju niske mogućnosti odoljivosti na smetnje (osjetljive su na vanjska magnetna polja, promjene temperature/vlage) i rizike od grešaka pri ručnom/multislojnog opletenju. Među elektromagnetskim ECT-ovima, modeli s niskom snalom se ističu: zrela tehnologija, stabilna performansa, visoka osjetljivost, spremnost za masovnu proizvodnju i široko primjena u energetskim sustavima.
2 Struktura i način rada
2.1 LPCT: Struktura i rad
LPCT (niskosnagi elektromagnetski ECT) definiran je u GB/T 20840.8—2007 kao implementacija ECT-a. Kao reprezentativni elektromagnetski transformator, performanse i tehnološka zrelost LPCT-a se svake godine poboljšavaju, obećavajući široku primjenu.
LPCT pruža prednosti energetskim sustavima s niskim sekundarnim opterećenjima i opuštenim zahtjevima za mjerenjem. Koristeći materijale s visokom propusnošću (npr. željezne nanokristalne legure), postiže točna mjerenja s malim jezgrenom.
Sastavljen od uzorkujućeg otpornika Rs, elektromagnetskog transformatora i jedinice za prijenos signala, LPCT radi na sljedeći način: Primarna bus struja pretvara se u sekundarnu struju, koju uzorkujući otpornik pretvara u naponski signal proporcionalan primarnoj struji. Jedinka za prijenos signala s dvostrukim stjenom i skrivenim povučenim vodovima šalje taj signal na Inteligentni elektronički uređaj (IED), štitivši tijekom prijenosa vanjske elektromagnetske smetnje.
2.2 Struktura i način rada Rogowskijevih zavojnica
Rogowskije zavojnice nadilaze druge metode mjerenja struje naponom s prednostima poput izvanredne linearnosti, širokog frekvencijskog pojasa, bez gvožđane jezgre, niske cijene, lagane mase i lako instalacije/održavanja. Ključno je da izbjegavaju histerezu i ispunjenost, osiguravajući širok i točan raspon mjerenja.
Obično, meke žice su tesno opletena oko nemagnetskih skeleta (vidi Sliku 2) kako bi se formirale zavojnice. Na temelju Amperovog zakona, integral jačine magnetnog polja H duž zatvorene konture jednak je strujanju unutar nje. Međutim, precizno i uniformno opletenje (za konzistentne presjeke) teško je ostvariti u praksi, ograničavajući stabilnost.
Da bi se to riješilo, optimiziraju se zavojnice prema potrebama sustava. Na primjer, koriste se dizajni bazirani na PCB-u s računalnim/IT alatima za uniformno raspored žica i digitalnu obradu presjeka. Obrnuto serijalno opletenje dvije zavojnice može smanjiti elektromagnetsku smetnju, povećavajući izlazni napon i točnost otkazivanjem longitudinalnih magnetnih polja.
Unaprijeđene PCB Rogowskijeve zavojnice prevladavaju tradicionalne nedostatke (npr. loša odoljivost na smetnje, netočna mjerenja). Sa jednostavnijim strukturama, znanstvenim dizajnima i točnom proizvodnjom, one su idealne za promociju u energetskim sustavima.
3 Testiranje temperaturnih koeficijenata uzorkujućeg otpora i internog otpora Rogowskijevih zavojnica
3.1 Testiranje temperaturnog koeficijenta uzorkujućeg otpora LPCT-a
U praksi, nekonzistentne osobine materijala i procesa uzrokuju odstupanja vrijednosti otpora, što utječe na točnost mjerenja. Otpor također mijenja s temperaturom, značajno utječeći na greške omjera transformatora struje.
Zaključak: Vrijednosti otpora PCB Rogowskijevih zavojnica i uzorkujućeg otpora LPCT-a variraju s temperaturom, predstavljajući sigurnosne rizike za energetske sustave. Stoga, znanstveno testirati utjecaj temperature na PCB Rogowskijeve zavojnice i selektirati uzorkujuće otpornike kako bi se osiguralo da transformatori zadovoljavaju potrebe dizajna i stabilnosti u radu.
3.2 Testiranje odstupanja otpora i grešaka omjera Rogowskijevih zavojnica
Operateri simuliraju temperaturne okruženja, pokreću PCB Rogowskijeve zavojnice na različitim temperaturama, bilježe promjene podataka, analiziraju utjecaj temperature i optimiziraju dizajn kako bi se poboljšala učinkovitost.
Ovaj test procjenjuje performanse i prikladnost PCB Rogowskijevih zavojnica za energetske sustave. Koristeći stanicu stalne temperature i LCR tester: stavite zavojnicu u stanicu, zatim upotrijebite LCR/elektronički sustav za mjerenje struje kako biste izmjerili odstupanje otpora i grešku omjera, osiguravajući valjanost podataka putem kontroliranih temperaturnih uvjeta (npr. -50 °C, 250 °C, 450 °C).
Analiza nakon testiranja: Interni otpor PCB-a je osjetljiv na temperaturu, ali temperatura minimalno utječe na kutne i omjerne greške – osiguravajući zaštitu energetskih sustava.
4 Zaključak
Transformatori struje su ključni za zaštitu i mjerenje u energetskim sustavima. Njihove performanse direktno utječu na stabilnost sustava i isporuku struje korisnicima. Stoga, potrebno je unaprijediti istraživanje 10 kV elektroničkih transformatora struje kako bi se podržao zdrav rast energetske industrije u Kini.
