De to hovedtyper af instrumenttransformatorer i et strømsystem.

I. Spændingsomformer (VT)

Spændingsomformer (også kaldet potentielle omformere, forkortet PT; spændingsomformer, forkortet VT) er et elektrisk enhed, der bruges til at transformere spændingsniveauer i strømkredsløb.

1. Funktioner

Spændingsomformer fungerer på principperne for elektromagnetisk induktion og har en struktur, der ligner en konventionel omformer, bestående af primær vindning, sekundær vindning og en kerne. Primær vindningen er forbundet parallel med den høje spænding, der måles, og har mange vindinger.

Sekundær vindningen, med færre vindinger, er forbundet til måleinstrumenter, beskyttelsesrelæer og andre laster. Under normale driftsforhold er sekundærsiden næsten i åbenkredssituation. Ifølge loven om elektromagnetisk induktion er forholdet mellem primær- og sekundærspænding lig med vindingforholdet (U₁/U₂ = N₁/N₂). Dette gør det muligt at proportionalt træde ned høj spænding til en standardiseret lav spænding (typisk 100V eller 100/√3 V), hvilket gør det sikkert og egnet til måling og beskyttelsesenheder.

Dens elektriske symbol er følgende:

2. Funktioner

• Spændingsmåling: Træder ned høje systemspændinger til standardiserede lave spændinger (f.eks. 100V eller 100/√3 V) til brug for spændingsmåler, energimåler og andre måleenheder, hvilket gør det muligt at overvåge strømsystemets spænding i realtid.
• Relæbeskyttelse: Leverer pålidelige spændingssignaler til beskyttelsesrelæer for overspænding, underspænding og andre beskyttelsesfunktioner. Når ualmindelige spændingsforhold opstår, reagerer beskyttelsessystemet hurtigt ved at udløse en tripkommando for at isolere den defekte kredsløb og sikre system- og udstyrssikkerhed.
• Energiopgørelse og fakturering: Arbejder sammen med energimålere for at præcist måle strømforsyning i høvspændingskredsløb. Det danner grundlag for energifakturering og energiregulering.

3. Karakteristika

• Høj præcision: Måleklasse spændingsomformere har høje præcisionsklasser (f.eks. 0,2, 0,5) for at sikre præcis spændingsmåling og energimåling. Beskyttelsesklasse VT'er prioriterer hurtig respons og har relativt lavere præcisionsklasser (f.eks. 3P, 6P).
• Høje isolationskrav: Højspændings VT'er skal klare høje driftsspændinger og anvender typisk olieindfødte, SF₆-gas eller faste harsisolering for stabil og pålidelig ydeevne. Lavspændings VT'er er mest tørret, med enkel struktur og let vedligeholdelse.
• Sekundærsiden må ikke være kortsluttet: En kortslutning på sekundærsiden kan generere ekstremt høje strøm, som potentielt kan overophede og ødelægge vindingerne. Derfor skal sekundærcircuitet beskyttes af sikring eller mikrostrømbrydere.

4. Anvendelsesscenarier

• Høvspændingsanvendelser: Egnede til transmissionslinjer og anlæg med spændinger fra 1 kV og opefter (f.eks. 10 kV, 35 kV, 110 kV systemer). Bruges til at overvåge busbar- eller linjespændinger og give input til beskyttelsessystemer, hvilket sikrer sikkert og stabilt netdrift.
• Lavspændingsanvendelser: Gælder for distributionsystemer under 1 kV (f.eks. 220V boligsammenhænge, 380V industrielle systemer). Almindeligt installeret i lavspændings skakkeskabe til overvågning af forbruger-side spænding eller til integration med energimålere for strømforsyning måling.

II. Strømsofmormere (CT)

En strømsofmormer (CT), også kendt som en strømtransducer, er en instrumentomformer, der under normale driftsforhold producerer en sekundærstrøm, der er proportional med den primære strøm, med en fasen, der nærmer sig nul, når den er korrekt forbundet.

1. Funktioner

Strømsofmormeren fungerer på principperne for elektromagnetisk induktion og har en struktur, der ligner en konventionel omformer, bestående af en primær vindning, en sekundær vindning og en magnetisk kerne. Primær vindningen er forbundet serie med den målte kredsløb og har få vindinger (nogle gange kun én vinding), der bærer den høje primære strøm.

Sekundær vindningen, med mange flere vindinger, er forbundet serie til måleinstrumenter, beskyttelsesrelæer og andre laster, der danner en lukket løkke. Under normal drift er sekundærsiden næsten i kortslutningstilstand. Ifølge elektromagnetisk induktion er forholdet mellem primær- og sekundærstrøm invers proportional med vindingforholdet (I₁/I₂ = N₂/N₁). Dette gør det muligt at skala store strømme ned proportionalt til standardiserede lavniveaustømme (typisk 5A eller 1A), hvilket gør det muligt at måle, overvåge og beskytte.

Dens elektriske symbol er følgende:

Forholdet mellem den primære og sekundære nominerede strøm i en strømsofmormer kaldes strømtransformationsforhold (Ke). Udtrykket for strømtransformationsforholdet er:

Note:

• W₁, W₂ er antallet af vindinger i transformerens primære og sekundære vindninger henholdsvis;
• I₁ₑ, I₂ₑ er de nominerede strømme i primære og sekundære vindninger henholdsvis;
• I₁, I₂ er de faktiske strømme i primære og sekundære vindninger henholdsvis.

2. Funktioner

• Strømmåling: Træder ned høje primære strømme til standardiserede lave sekundære strømme (f.eks. 5A eller 1A), hvilket gør det muligt for ammeter, energimåler og andre instrumenter at overvåge belastningsstrøm i realtid.
• Relæbeskyttelse: Leverer strømsignaler til beskyttelsesrelæer for overstrøm, differentiel- og afstandsbeskyttelse. Når fejl som kortslutning eller overbelastning opstår, udløser beskyttelsessystemet en trip signal for at afbryde strømforsyningen, for at undgå udstyrsbeskadigelse og systeminstabilitet.
• Elektrisk isolation: Leverer galvanisk isolation mellem høvspænding/højestruen primærkredsløb og lavspænding sekundærkredsløb, der bruges til måling, kontrol og beskyttelse. Dette sikrer sikkerhed for personale og sekundært udstyr.

3. Karakteristika

• Høj pålidelighed: Må klare høje mekaniske og termiske stress under kortslutningshændelser. CT'er er designet med fremragende dynamisk og termisk stabilitet for at forblive intakte under ekstreme fejltilstande.
• Multivindingdesign: Høvspændings CT'er har ofte flere sekundære vindinger - en til måling (høj præcision, f.eks. klasse 0,5) og en anden til beskyttelse (bred rækkevidde og hurtig respons, f.eks. klasse 5P eller 10P). Lavspændings CT'er har typisk enkelt- eller dobbeltvinding for at opfylde grundlæggende anvendelsesbehov.
• Sekundærsiden må ikke være åbenkreds: En åbenkreds på sekundærsiden kan inducere ekstremt høje spændinger (op til flere kV) over vindingen, hvilket udgør alvorlige risici for isoleringsnedbrydning, udstyrsbeskadigelse og elektrisk stød. Derfor skal sekundærcircuitet forblive lukket under drift - det er strengt forbudt at åbne det.

4. Anvendelsesscenarier

• Høvspændingsanvendelser: Bruges i transmissionslinjer og anlæg med spændinger fra 1 kV og opefter (f.eks. 10 kV, 35 kV, 110 kV systemer). Bredt anvendt i strømovervågning og beskyttelse af vigtigt udstyr som transformer, kredsløbsbrydere og busbars, spiller en vital rolle i at sikre nets pålidelighed og sikkerhed.
• Lavspændingsanvendelser: Anvendt i distributionsystemer under 1 kV (f.eks. industrielle værksteder, kommercielle bygninger, beboelseskomplekser). Typisk installeret i lavspændings skakkeskabe eller distributionspaneler til grenkredsløbs overvågning, energimåling, eller integration med reststrøm-enheder (RCD) og smartmålere for at gøre strømforsyning forvaltning sikkert og effektiv.