Ciri prestasi dan reka bentuk struktur pemutus litar vakum dipasang tiang luar
Dari tahun 2009 hingga 2010, Grid Negara berada dalam fasa ujian bagi perancangan grid pintar, dengan tumpuan kepada pembangunan rancangan pembangunan grid pintar yang kukuh, penyelidikan dan pembangunan teknologi kunci, pengeluaran peralatan, dan pelaksanaan projek ujian di pelbagai sektor. Tempoh dari 2011 hingga 2015 menandakan fasa pembinaan penuh, di mana sistem kawalan operasi dan perkhidmatan interaktif untuk grid pintar telah dibentuk pada mulanya, dan terdapat pencapaian penting dalam teknologi dan peralatan kunci, yang membawa kepada aplikasi luas mereka.
Dari 2016 hingga 2020, ia memasuki tahap kepimpinan dan peningkatan, dengan grid pintar yang seragam dan kukuh sepenuhnya ditubuhkan, dan teknologi serta peralatannya mencapai tahap canggih antarabangsa. Pada masa itu, keupayaan grid untuk mengoptimumkan pengagihan sumber akan sangat ditingkatkan. Untuk menanggapi matlamat pembangunan grid pintar nasional, pemutus litar vakum dipasang tiang luar yang dipasang pada grid utama memerlukan perlindungan cerdas berkomputer dengan sensitiviti tinggi, yang bermaksud nilai arus operasi primer minimum yang rendah.
Oleh itu, selain setiap tiga fasa dilengkapi dengan transformator arus berasingan untuk perlindungan diferensial, pemutus litar vakum dipasang tiang luar juga perlu dilengkapi dengan transformator arus sisa untuk perlindungan berkomputer untuk memberikan perlindungan kebocoran yang tepat untuk komputer. Transformator arus sisa tradisional besar saiz, berat, dan kurang tepat.
Dipengaruhi oleh faktor seperti ruang pemasangan yang terhad dan litar utama sekunder yang panjang, mereka sukar memenuhi keperluan perlindungan berkomputer untuk pemutus litar vakum dipasang tiang luar. Pada masa ini, semua pemutus litar luar yang dapat memenuhi keperluan grid pintar nasional dihasilkan oleh syarikat bermodal asing, yang menyebabkan kos yang tinggi. Untuk menyesuaikan dengan keperluan pembangunan grid pintar nasional, perlu untuk mengembangkan pemutus litar luar yang memenuhi keperluan grid pintar nasional.
Pada masa kini, cabaran teknikal utama yang perlu kita tangani adalah untuk mengembangkan transformator arus sisa untuk perlindungan berkomputer yang boleh digunakan bersama-sama dengan pemutus litar ini, memenuhi keperluan pemasangan di ruang kecil, perlindungan kebocoran berkomputer dengan sensitiviti tinggi, dan operasi yang tepat, dan mewujudkan lokalisasi transformator arus sisa untuk perlindungan berkomputer.
Aplikasi dan Keperluan Prestasi Transformator Arus Sisa untuk Perlindungan Berkomputer
Transformator arus sisa (transformator arus urutan sifar) adalah transformator arus khusus yang direka untuk mentransform arus sisa (arus urutan sifar). Ia digunakan untuk perlindungan grounding satu fasa dalam sistem netral terisolasi. Tiga konduktor fasa melalui jendela inti transformator secara serentak, bertindak sebagai gulungan primer transformator.
Apabila sistem beroperasi secara normal, jumlah vektor arus tiga fasa adalah sifar, dan tidak ada output dari sisi sekunder transformator arus sisa. Apabila terjadi kesalahan grounding satu fasa pada laluan tertentu, arus primer transformator arus sisa mencapai arus operasi minimum relai atau perlindungan berkomputer, memicu peranti perlindungan untuk bertindak.
Jika tidak, ia tetap tidak aktif. Dalam transformator arus sisa tradisional, sisi sekunder terhubung langsung ke relai. Kerana bilangan putaran dalam gulungan primer transformator biasanya 1, bilangan putaran dalam gulungan sekunder sangat sedikit. Arus operasi primer minimum transformator arus sisa tradisional kebanyakan antara 2.4A hingga 10A, dan arus primer dinamis transformator arus sisa tradisional biasanya dipilih dalam lingkungan 15A hingga 300A. Untuk memenuhi keperluan ketepatan, luas keratan rentas inti transformator direka agak besar, menghasilkan saiz yang besar, berat, ketepatan rendah, dan beban sekunder kecil.
Apabila arus kesalahan kurang dari 2.4A, arus yang dikeluarkan oleh transformator tradisional tidak cukup untuk mengaktifkan relai, mencipta "zona mati." Oleh itu, untuk membolehkan transformator memberikan perlindungan yang tepat untuk komputer dalam lingkungan arus operasi yang luas tanpa zona mati, perlu untuk merancang transformator arus sisa khusus yang boleh digunakan bersama-sama dengan perlindungan berkomputer.
Terhad oleh ruang pemasangan pemutus litar, transformator arus sisa khusus yang digunakan bersama-sama dengan perlindungan berkomputer tidak hanya perlu kecil saiz dan ringan, tetapi juga memerlukan output sekunder yang tepat dan beban sekunder yang besar. Secara umum, arus operasi primer transformator diperlukan antara 0.2A hingga 10A. Jika transformator dapat memastikan linearitas dan sensitiviti yang baik di bawah kondisi output beban sekunder yang besar, ia dapat memenuhi keperluan perlindungan berkomputer dan mengelakkan "zona mati."
Reka Bentuk Struktur Transformator Arus Sisa untuk Perlindungan Berkomputer
Pilihan Parameter Beban Dinamis Transformator
Pemutus litar vakum dipasang tiang luar biasanya dipasang di luar dan jauh dari peranti automasi sokongan. Walau bagaimanapun, beban yang diperlukan oleh perlindungan berkomputer sendiri sangat rendah. Semasa merancang transformator arus sisa, beban dinamis utamanya mempertimbangkan beban litar utama sekunder transformator. Karena peranti perlindungan berkomputer biasanya jauh dari pemutus litar dipasang tiang luar, beban dinamis transformator biasanya dipilih agak besar, dengan maksimum mencapai sekitar 200Ω (beban ini boleh ditentukan mengikut keadaan sebenar pengguna).
Pilihan Bilangan Putaran Gulungan Primer dan Sekunder, Bentuk Inti, dan Bahan
Transformator arus sisa untuk perlindungan berkomputer memerlukan sensitiviti yang sangat tinggi dan harus merespon dengan cepat dan tepat. Sensitiviti merujuk kepada kemampuan gulungan sekunder transformator untuk merespon arus kebocoran, yang dapat digambarkan sebagai berikut: di bawah jumlah arus kebocoran tertentu, semakin tinggi daya gerak elektromagnetik yang diinduksi oleh transformator yang berbeza, semakin tinggi sensitiviti mereka.
Sensitiviti berkaitan dengan bilangan putaran gulungan primer dan sekunder transformator. Semakin banyak putaran dalam gulungan sekunder, semakin tinggi sensitiviti. Transformator arus sisa dipasang langsung pada tiga konduktor primer, dan wayar primer adalah laluan yang dilindungi, dengan bilangan putaran primer 1. Meningkatkan bilangan putaran primer tidak praktis.
Daya gerak elektromagnetik gulungan sekunder, U2=4.44f·N2·μ·I1·S, di mana:
I1 mewakili arus primer dinamis.
S adalah luas keratan rentas inti besi.
μ adalah kepenetrusan magnetik.
f adalah frekuensi.
N2 adalah bilangan putaran gulungan sekunder.
Seperti yang dapat dilihat dari formula, disebabkan oleh batasan kedudukan pemasangan transformator, dimensi luar transformator tidak boleh terlalu besar. Oleh itu, luas keratan rentas inti besi transformator agak kecil. Untuk meningkatkan sensitiviti transformator, perlu untuk meningkatkan bilangan putaran gulungan sekunder atau meningkatkan kepenetrusan magnetik inti besi transformator.
Arus primer dinamis pemutus litar luar pada dasarnya 630A atau kurang. Mengingat luas keratan rentas inti besi transformator yang kecil, untuk memastikan sensitiviti yang tinggi, melalui eksperimen, bilangan putaran gulungan sekunder biasanya ditetapkan antara 1500 hingga 2000 putaran. Bilangan putaran spesifik dapat ditentukan berdasarkan beban sekunder dan voltan output sekunder transformator yang diperlukan oleh komputer.
Setelah luas keratan rentas inti besi, bilangan putaran, dan beban sekunder ditentukan, parameter yang mempengaruhi daya gerak elektromagnetik sekunder (yaitu sensitiviti) transformator hanya berkaitan dengan kepenetrusan magnetik inti besi. Oleh itu, menentukan bahan inti besi yang digunakan dalam transformator sangat penting. Linearitas dan sifat sisa transformator yang disebutkan nanti juga berkaitan erat dengan bahan inti besi.
Menganalisis data dalam Jadual 1, kedua-dua aloi nanokristal dan Metglas mempunyai kepenetrusan magnetik tertinggi. Namun, Metglas mempunyai intensiti induksi saturasi yang relatif rendah dan juga mahal di pasaran. Memperhitungkan secara menyeluruh, kami lebih memilih aloi nanokristal sebagai bahan. Sensitiviti transformator tidak hanya berbanding lurus dengan kepenetrusan magnetik inti besi tetapi juga berkaitan langsung dengan bentuk inti besi dan panjang litar magnet.
Secara umum, selain menggunakan bahan dengan kepenetrusan magnetik tinggi untuk inti besi untuk meningkatkan sensitiviti transformator, kita juga mencoba memendekkan litar magnet inti besi sebanyak mungkin untuk mengurangi kebocoran magnetik dan memastikan kadar penggunaan inti besi. Dalam keadaan normal, inti besi bulat mempunyai litar magnet terpendek. Namun, kerana tiga konduktor primer pemutus litar dipasang tiang luar disusun bersebelahan dalam satu baris, apabila ruang membenarkan, inti besi harus dirancang sebagai elips berdasarkan susunan dan jarak tiga konduktor primer pemutus litar. Bentuk transformator dan hubungan posisinya dengan konduktor primer ditunjukkan dalam Gambar 1.
Transformator arus sisa harus dapat merespon dengan cepat terhadap keadaan kebocoran abnormal dalam litar dan memberikan isyarat voltan yang dapat bertindak kepada peranti perlindungan berkomputer. Transformator harus mempunyai linearitas yang baik untuk benar-benar mencerminkan status operasi litar. Linearitas merujuk kepada nisbah perubahan arus input terhadap perubahan voltan output transformator adalah konstan, seperti yang ditunjukkan dalam Gambar 2.
transformator hanya berkaitan dengan kepenetrusan magnetik inti besi. Oleh itu, menentukan bahan inti besi yang digunakan dalam transformator sangat penting. Linearitas dan sifat sisa transformator yang disebutkan nanti juga berkaitan erat dengan bahan inti besi.
Dalam litar, arus operasi primer minimum pemutus litar biasanya diperlukan di bawah 10A. Oleh itu, biasanya diperlukan bahawa apabila arus primer transformator di bawah 10A, semakin baik nisbah perubahan arus input terhadap perubahan voltan output transformator adalah linear, semakin ia dapat memenuhi keperluan penggunaan. Keperluan linearitas transformator memerlukan ujian berulang-ulang.
Dalam keadaan kepenetrusan magnetik inti besi dan beban sekunder tertentu, voltan output transformator dijamin berubah secara linear dengan menyesuaikan luas keratan rentas inti besi atau bilangan putaran sekunder. Namun, dalam litar sebenar, sering ada faktor lain yang mempengaruhi transformator dari memberikan isyarat voltan yang tepat kepada peranti perlindungan berkomputer.
Apabila transformator dipasang, ia perlu diselubungi pada tiga konduktor yang disusun bersebelahan dalam satu baris. Apabila konduktor primer melewati arus dinamis, transformator arus sisa akan diganggu oleh medan magnet yang dihasilkan oleh arus tiga fasa secara serentak, dan kepadatan fluks magnetik tempatan inti besi akan meningkat. Jika sebahagian tempatan inti besi terlalu jenuh, linearitas transformator akan memburuk, serius mempengaruhi magnitud voltan output sekunder. Akibatnya, perlindungan berkomputer mungkin salah bertindak atau gagal beroperasi.
Semasa operasi sebenar, selepas transformator arus sisa dipukul oleh arus kesalahan ground berskala besar, dan selepas tindakan perlindungan selesai dan bekalan kuasa dipulihkan untuk operasi lanjutan, jika parameter teknikal transformator tidak dapat kembali ke keadaan sebelum pukulan, yaitu, terdapat magnetisme sisa dalam inti besi transformator, ia akan serius mempengaruhi tindakan tepat pelindung kebocoran pada kali berikutnya.
Semasa merancang transformator arus sisa ini, perhatian berikut harus diberikan:
Inti besi sebaiknya dibuat daripada aloi nanokristal dengan kepenetrusan magnetik tinggi dan magnetisme sisa rendah. Bahan ini mempunyai ciri-ciri beban berlebihan yang baik dan mudah kembali ke keadaan magnet awal di bawah pukulan arus berlebihan. Voltan sisa transformator dapat dikawal dan dideteksi tidak terlalu besar dengan mensimulasikan laluan arus kesalahan ground berbagai-bagai pada sisi primer. Namun, voltan sisa transformator biasanya meningkat dengan peningkatan arus primer dinamis. Tetapi setelah inti besi mencapai kejenuhan magnet, voltan sisa pada sisi sekunder transformator akan meningkat dengan tiba-tiba.
Semasa merancang transformator, untuk meminimumkan pengaruh arus primer terhadap nilai voltan sisa transformator arus sisa, apabila memilih aloi nanokristal dengan kepenetrusan magnetik tinggi dan magnetisme sisa rendah untuk membuat inti besi, langkah-langkah seperti meningkatkan luas keratan rentas inti besi atau mengurangi rintangan dalaman gulungan sekunder dapat diambil bersama untuk mengurangi voltan sisa transformator arus sisa.
