Die twee hooftipes instrumenttransformers in 'n kragstelsel.

I. Spanningsomvormer (VT)

'n Spanningsomvormer (Potensiaaltransformer, afgekort as PT; Spanningsomvormer, afgekort as VT) is 'n elektriese toestel wat gebruik word om spanningsvlakke in kragkringe te verander.

1. Werkprinsipe

Die spanningsomvormer werk op die beginsel van elektromagnetiese induksie en het 'n struktuur soortgelyk aan dié van 'n konvensionele transformer, bestaande hoofsaaklik uit 'n primêre wikkeling, 'n sekondêre wikkeling, en 'n kern. Die primêre wikkeling is parallel verbonden met die hoëspanningskring wat gemeet word en het 'n groot aantal windinge.

Die sekondêre wikkeling, met minder windinge, is verbonden aan meetinstrumente, beskermingsrelais, en ander belastings. Onder normale bedryfsomstandighede is die sekondêre kant ongeveer in 'n oop-kring toestand. Volgens die wet van elektromagnetiese induksie is die verhouding van primêre tot sekondêre spanning gelyk aan die verhouding van windinge (U₁/U₂ = N₁/N₂). Dit stel dit in staat om die hoëspanning proporsioneel af te tree tot 'n gestandaardiseerde laespanning (tipies 100V of 100/√3 V), wat dit veilig en geskik maak vir meet- en beskermingsinstrumente.

Sy elektriese simbool is as volg:

2. Funksies

• Spanningsmeting: Tree hoëstelspannings af na gestandaardiseerde laespannings (bv. 100V of 100/√3 V) vir gebruik deur spanningsmeters, energiemeters, en ander meetinstrumente, wat in real-time monitering van die kragstelsel-spanning moontlik maak.
• Relaisbeskerming: Verskaf betroubare spanningsignale aan beskermingsrelais vir oorspanning, onderspanning, en ander beskermingsfunksies. Wanneer ongewone spanningsvoorwaardes voorkom, reageer die beskermingstelsel vinnig en aktiveer 'n uitslaanbevel om die foute sirkel te isoleer en die veiligheid van die stelsel en toerusting te verseker.
• Energiebepaling en -belasting: Werk saam met energiemeters om die kragverbruik in hoëspanningskringe akkuraat te meet. Dit dient as 'n kritieke basis vir nutsmaatskappy-belasting en energie-afhandeling.

3. Karakteristieke

• Hoë akkuraatheid: Meetgraadspanningsomvormers het hoë akkuraatheidklasse (bv. 0,2, 0,5) om presiese spanningsmeting en energiebepaling te verseker. Beskermingsgraad-VT's gee voorrang aan vinnige respons en het relatief laer akkuraatheidklasse (bv. 3P, 6P).
• Hoë isolasievereistes: Hoëspannings-VT's moet hoë bedryfspannings talle en gebruik tipies olie-geïmmers, SF₆-gas, of soliede harsisolering vir stabiele en betroubare prestasie. Laespannings-VT's is meestal droogtipes, met eenvoudige struktuur en maklike instandhouding.
• Sekondêre kant mag nie kortgesluit word nie: 'n Kortsluiting op die sekondêre kant kan uitermate hoë strome genereer, wat potensieel oorverhitting en vernietiging van die windinge veroorsaak. Daarom moet die sekondêre kring deur veselaars of mini-aftrekkers beskerm word.

4. Toepassingsscenario's

• Hoëspannings-toepassings: Geskik vir oordraaglyne en transformatories met spannings van 1 kV en hoër (bv. 10 kV, 35 kV, 110 kV-stelsels). Gebruik om busbar- of lynspannings te moniter en invoer aan beskermingstelsels te verskaf, om veilige en stabiele netwerkbedryf te verseker.
• Laespannings-toepassings: Van toepassing op distribusiestelsels onder 1 kV (bv. 220V huishoudelike sirkels, 380V industriële stelsels). Algemeen geïnstalleer in laespanningskragskakelaars vir monitering van kliënt-kant spannings of koppeling met energiemeters vir kragmeting.

II. Stromingsomvormer (CT)

'n Stromingsomvormer (CT), ook bekend as 'n stroomtransducer, is 'n instrumenttransformer wat, onder normale bedryfsomstandighede, 'n sekondêre stroom produseer wat substansteel proporsioneel is aan die primêre stroom, met 'n faseverskil wat naby nul is wanneer korrek verbonden.

1. Werkprinsipe

Die stromingsomvormer werk op die beginsel van elektromagnetiese induksie en het 'n struktuur soortgelyk aan dié van 'n konvensionele transformer, bestaande uit 'n primêre wikkeling, 'n sekondêre wikkeling, en 'n magnetiese kern. Die primêre wikkeling is in reeks verbonden met die kring wat gemeet word en het baie weinig windinge (soms slegs een winding), wat die hoë primêre stroom dra.

Die sekondêre wikkeling, met baie meer windinge, is in reeks verbonden met meetinstrumente, beskermingsrelais, en ander belastings, en vorm 'n geslote lus. Onder normale bedryfsomstandighede is die sekondêre kant ongeveer in 'n kortsluitingstoestand. Volgens elektromagnetiese induksie is die verhouding van primêre tot sekondêre stroom invers proporsioneel aan die verhouding van windinge (I₁/I₂ = N₂/N₁). Dit stel dit in staat om groot strome proporsioneel af te tree tot gestandaardiseerde laestroomvlakke (tipies 5A of 1A), wat meet, monitering, en beskerming vergemaklik.

Sy elektriese simbool is as volg:

Die verhouding van die primêre tot sekondêre bepaalde stroom van 'n stromingsomvormer word die stroomtransformatieverhouding (Ke) genoem. Die uitdrukking vir die stroomtransformatieverhouding is:

Nota:

• W₁, W₂ is die aantal windinge in die primêre en sekondêre windinge van die transformer, onderskeidelik;
• I₁ₑ, I₂ₑ is die bepaalde strome van die primêre en sekondêre windinge, onderskeidelik;
• I₁, I₂ is die werklike strome in die primêre en sekondêre windinge, onderskeidelik.

2. Funksies

• Stroommeting: Tree hoë primêre strome af na gestandaardiseerde lae sekondêre strome (bv. 5A of 1A), wat ammeters, energiemeters, en ander instrumente in staat stel om die belastingstroom in real-time te moniter.
• Relaisbeskerming: Verskaf stroomsignalen aan beskermingsrelais vir oorstroom, differensieel, en afstandsbeskerming. Wanneer foute soos kortsluitings of oorlastings voorkom, aktiveer die beskermingstelsel 'n uitslaanseken om die kragtoevoer te vermy, om toerustingsskade en stelselinstabiliteit te voorkom.
• Elektriese isolasie: Verskaf galvaniese isolasie tussen die hoëspanning/hoëstroom primêre kring en die laespannings sekondêre kringe wat gebruik word vir meting, beheer, en beskerming. Dit verseker die veiligheid van personeel en sekondêre toerusting.

3. Karakteristieke

• Hoë betroubaarheid: Moet hoë meganiese en termiese spansing tydens kortsluitings toestande talle. CT's is ontwerp met uitstekende dinamiese en termiese stabiliteit om onder ekstreme fouttoestande heel te bly.
• Meervoudige wikkelingontwerp: Hoëspannings-CT's het dikwels meervoudige sekondêre windinge — een vir meting (hoë akkuraatheid, bv. klasse 0,5) en 'n ander vir beskerming (wye bereik en vinnige respons, bv. klasse 5P of 10P). Laespannings-CT's het tipies enkele of dubbele windinge om basiese toepassingsbehoeftes te bevredig.
• Sekondêre kant mag nie oopsluit word nie: 'n Oopsluiting op die sekondêre kant kan uitermate hoë spannings (tot by meerdere kV) oor die winding indukieer, wat ernstige risiko's van isolasiebreuk, toerustingsskade, en elektriese skok veroorsaak. Daarom moet die sekondêre kring tydens bedryf gesluit bly — dit is streng verbied om dit te oopsluit.

4. Toepassingsscenario's

• Hoëspannings-toepassings: Gebruik in oordraaglyne en transformatories met spannings van 1 kV en hoër (bv. 10 kV, 35 kV, 110 kV-stelsels). Wysig toegepas in stroommonitering en beskerming van kritieke toerusting soos transformers, kragkragbreekers, en busbars, speel 'n lewensbelangrike rol in die versekering van netwerkbetroubaarheid en veiligheid.
• Laespannings-toepassings: Toegepas in distribusiestelsels onder 1 kV (bv. industriële werkkamers, kommersiële geboue, woonkomplekse). Tipies geïnstalleer in laespanningskragskakelaars of distribusiepaneel vir takkingsirkelmonitering, energiebepaling, of integrasie met residuële stroomtoestelle (RCD's) en slimmetertjies om veilige en effektiewe kraggebruikbestuur te moontlik maak.