Struktura performansi i testiranje elektronskih transformatora struje

1 Prednosti u performansama

U poslednjih nekoliko godina, elektronski transformatori struje (ECTs) su se pojavili kao ključna industrijska tendencija. Nacionalni standardi ih klasifikuju u dve vrste: Aktivni optički transformatori struje (AOCTs, aktivni hibridni tip) i Optički transformatori struje (OCTs, pasivni optički tip). Aktivni hibridni ECT-ovi koriste niskosnagu elektromagnetske transformatore i Rogowskije koile kao ključne elemente senziranja (Slika 1).

Rogowskije koile premašuju tradicionalne senzore svojom nesaturabilnošću i širokim dinamičkim opsegom, povećavajući efikasnost prenosa struje. Međutim, one imaju niske mogućnosti odoljivosti na interferenciju (osetljive na spoljašnja magnetna polja, promene temperature/vlažnosti) i rizike od grešaka pri ručnom/višeslojnog savijanju. Među elektromagnetskim ECT-ovima, izdvajaju se niskosnagani modeli: zreli tehnološki, stabilni u performansama, visoko osetljivi, spremani za masovnu proizvodnju i široko primenjivi u energetskim sistemima.

2 Struktura i princip rada
2.1 LPCT: Struktura i rad

LPCT (niskosnagi elektromagnetski ECT) definisan je u GB/T 20840.8—2007 kao implementacija ECT-a. Kao predstavnik elektromagnetskog transformatora, performanse i tehnološka zrelost LPCT-a se unapređuju godine za godinom, obećavajući široku primenu.

LPCT pruža prednosti energetskim sistemima sa niskim sekundarnim opterećenjima i opuštenim merilačkim zahtevima. Koristeći materijale visokog permeabilnosti (npr. željezo-bazirane nanokristalne legure), postiže tačna merenja sa malim jezgrenom.

Sastavljen od uzorkujućeg otpora Rs, elektromagnetskog transformatora i jedinice za prenos signala, LPCT radi tako što primarni strujni tok busa pretvara u sekundarni strujni tok, koji uzorkujući otpor pretvara u voltan signl proporcionalan primarnom strujnom toku. Dvostrano ekranirana jedinica za prenos signala sa savijanim vodovima šalje ovaj signal inteligentnom elektronskom uređaju (IED-Business), štitivši ga od spoljašnje elektromagnetske interferencije tijekom prenosa.

2.2 Struktura i princip rada Rogowskijevih koila

Rogowskije koile premašuju druge metode merenja AC struje sa prednostima poput odlične linearnosti, širokih frekvencijskih opsega, odsustva železnog jezgra, niske cene, lakše težine i lako instalacije/održavanja. Ključno, one izbegavaju histerezu i saturaciju, osiguravajući široke, tačne merenja.

Obično, mekke žice su tesno savijene oko nemagnetskih skeleta (vidi Sliku 2) kako bi formirale koile. Na osnovu Amperovog zakona, integral jakosti magnetnog polja H duž zatvorene konture jednak je okruženoj strujnoj toku. Međutim, precizno i uniformno savijanje (za konstantne presjeke) teško je ostvariti u praksi, ograničavajući stabilnost.

Da bi se to rešilo, optimizuju se koile prema potrebama sistema. Na primer, koriste se PCB bazirani dizajni sa računalnim/IT alatima za uniformnu raspodjelu žica i digitalnu obradu presjeka. Savijanje dve koile u obrnutom serijalnom redosledu može smanjiti elektromagnetsku interferenciju, povećavajući izlazni voltan i tačnost, anulirajući longitudinalna magnetna polja.

Unapređeni PCB Rogowskije koile prevladavaju tradicionalne mane (npr. loša odoljivost na interferenciju, netočna merenja). Sa jednostavnijim strukturama, znanstvenim dizajnima i preciznom proizvodnjom, oni su idealni za promociju u energetskim sistemima.

3 Testiranje temperaturnih koeficijenata uzorkujućeg otpora i internog otpora Rogowskijevih koila
3.1 Testiranje temperaturnog koeficijenta uzorkujućeg otpora LPCT-a

U praksi, nekonzistentne osobine materijala/procesa dovode do odstupanja vrijednosti otpora, utičući na tačnost merenja. Otpor takođe varira s temperaturom, znatno utičući na greške omjera transformatora struje.

Zaključak: Vrijednosti otpora PCB Rogowskijevih koila i uzorkujućeg otpora LPCT-a variraju s temperaturom, stvarajući sigurnosna rizika energetskim sistemima. Stoga, znanstveno testirati uticaj temperature na PCB Rogowskijeve koile i birati uzorkujuće otpore kako bi se osigurala stabilnost dizajna i operativnosti transformatora.

3.2 Testiranje odstupa otpora i greške omjera Rogowskijevih koila

Operateri simuliraju temperaturne uslove, pokreću PCB Rogowskijeve koile na različitim temperaturama, snimaju promene podataka, analiziraju uticaje temperature i optimiziraju dizajn kako bi se poboljšala efikasnost.

Ovaj test procjenjuje performanse i prikladnost PCB Rogowskijevih koila za energetske sisteme. Koristeći konstantno-temperaturnu komoru i LCR tester: stavite koilu u komoru, zatim koristite LCR/elektronički sustav za testiranje struje kako biste mjerili odstupanje otpora i grešku omjera, osiguravajući važeće podatke pod kontrolisanim temperaturnim uslovima (npr. -50 °C, 250 °C, 450 °C).

Analiza nakon testa: Interni otpor PCB-a je osetljiv na temperaturu, ali temperatura minimalno utiče na kutne/greške omjera - osiguravajući zaštitu energetskih sistema.

4 Zaključak

Transformatori struje su ključni za zaštitu i merenje u energetskim sistemima. Njihove performanse direktno utiču na stabilnost sistema i isporuku struje korisnicima. Stoga, potrebno je unaprediti istraživanja 10 kV elektronskih transformatora struje kako bi se podržao zdravi rast energetske industrije Kine.