Strømtransformatorer 101: Indstrømning, spændingsregulering og mere

Hvad er de forskellige typer af strømtransformatorer, og hvad er deres hovedkomponenter?

Strømtransformatorer findes i forskellige typer for at opfylde de udviklende behov i strømsystemer. De kan inddeles i enfas- eller trefas-baseret på fasekonfiguration; kerne- eller skalthypetype ifølge den relative placering af vindinger og kjerne; og tørrtype, luftkølet, tvunget oliecirkulation luftkølet, eller vandkølet baseret på kølemetoder. Med hensyn til neutralpunktsisolering er transformatorer kategoriseret som fuldt isolerede eller delvis isolerede. Desuden er isoleringsklasserne for vindinger betegnet som A, E, B, F, og H baseret på materiale type. Hver transformatortype har specifikke driftskrav. De hovedkomponenter i en strømtransformator inkluderer kernen, vindinger, busser, oliebeholder, konserver (olie pude), radiator, og tilhørende tilbehør.

Hvad er startstrøm i transformatorer, og hvad forårsager den?

Startstrøm refererer til den midlertidige strøm, der løber i transformatorvindinger, når spændingen først anvendes. Det sker, når den resterende magnetiske flux i kernen alligner med den magnetiske flux, der produceres af den anvendte spænding, hvilket får den samlede flux til at overstige kernens mætningssats. Dette resulterer i en stor startstrøm, der kan nå 6 til 8 gange den nominale strøm. Størrelsen af startstrømmen afhænger af faktorer såsom spændingens fasevinkel ved energisupply, mængden af resterende flux i kernen, og kilde systemets impedans. Den maksimale startstrøm forekommer typisk, når spændingen er ved nulpunkt (svarende til maksimal flux). Startstrømmen indeholder DC og højere harmoniske komponenter og aftager over tid på grund af kredsløbsmodstand og reaktans – typisk inden for 5–10 sekunder for store transformatorer og omkring 0.2 sekunder for mindre enheder.

Hvilke metoder bruges til spændingsregulering i transformatorer?

Der er to primære metoder til spændingsregulering: belasted tapændring (OLTC) og ubelasted tapændring (DETC).Belasted spændingsregulering tillader justering af tapposition mens transformatoren er underbelastet og i drift, hvilket muliggør kontinuerlig spændingskontrol ved at ændre antallet af omløg. Almindelige konfigurationer inkluderer linje-endetap og neutralpunkt-tap. Neutralpunkt-tap tilbyder reducerede isoleringskrav, men kræver, at neutralen er solid jordet under drift.
Ubelasted spændingsregulering indebærer ændring af tapposition kun, når transformatoren er uden belastning eller under vedligeholdelse.

Hvad er en fuldt isoleret transformator, og hvad er en delvis isoleret transformator?

En fuldt isoleret transformator (også kendt som ensartet isoleret) har konsekvente isoleringsniveauer gennem hele vindingen. I modsætning hertil har en delvis isoleret transformator (eller gradvis isoleret) reducerede isoleringsniveauer nær neutralpunktet sammenlignet med linjens ender.

Hvad er forskellen i driftsprincipper mellem spændingstransformatorer og strømtransformatorer?

Spændingstransformatorer (VTs) bruges hovedsageligt til spændingsmåling, mens strømtransformatorer (CTs) bruges til strømmåling. Vigtige driftsmæssige forskelle inkluderer:

• Den sekundære side af en CT må aldrig være åbencircuitet, men kan kortcircuites. Omvendt må den sekundære side af en VT aldrig kortcircuites, men kan være åbencircuitet.

• En VT har meget lav primær impedans i forhold til dens sekundære belastning, hvilket gør, at den opfører sig som en spændingskilde. Imidlertid har en CT høj primær impedans og fungerer som en strømkilde med effektivt uendelig intern modstand.

• Under normal drift opererer en VT med magnetisk fluxdæthed nær mætning, hvilket kan falde under systemfejl på grund af spændningsnedgang. En CT opererer imidlertid ved lav fluxdæthed under normale forhold. Under kortcircuit kan den øgede primære strøm drive kernen ind i dyb mætning, hvilket øger målingsfejl. Derfor anbefales det at vælge CTs med høj mætningsmodstand.