Elektrisüsteemis kasutatavate mõõteseadmete kaks peamist tüüpi.

I. Spannингustransformator (VT)

Spannингustransformator (potentsiaaltransformator, lühendatult PT; spannингustransformator, lühendatult VT) on elektriline seade, mis kasutatakse võrgukäigus olevate pinge tasemete muutmiseks.

1. Töötamise printsiip

Spannングustransformator töötab elektromagnetilise induktsiooni printsiibil ja selle struktuur on sarnane tavalise transformatori struktuurile, koosneses peamiselt primääringist, sekundaarringist ja tuumast. Primääring on paralleelselt ühendatud mõõdetavale kõrgepinge kringiga ja tal on palju kierreid.

Sekundaarring, millel on vähem kierre, on ühendatud mõõdeinstrumentide, kaitsereleedide ja muude laadiga. Tavalistes töötingimustes on sekundaarne külg umbes avatud ringi olekus. Elektromagnetilise induktsiooni seaduse kohaselt on primääri ja sekundaari pingete suhe võrdne kierretesuhetega (U₁/U₂ = N₁/N₂). See võimaldab kõrget pinget proportsionaalselt vähendada standardiseeritud madalale pingele (tavaliselt 100V või 100/√3 V), mis muudab selle turvaliseks ja sobivaks mõõtmiseks ja kaitseks.

Selle elektriline sümbol on järgmine:

2. Funktsioonid

• Pingemõõtmine: Vähendab kõrget süsteemi pinget standardiseeritud madalale pingele (nt 100V või 100/√3 V) voltmeterite, energiameterite ja muude mõõteinstrumentide kasutamiseks, lubades jõuda reaalajas pingemõõtmist võrgusüsteemis.
• Kaitserelood: Pangeb kaitserelodele usaldusväärseid pingesignaale ülepinge, allpinge ja muude kaitsefunktsioonide jaoks. Kui tekivad ebakindlad pingutingimused, vastab kaitseüsteem kiiresti, käivitades väljalülituskäsk, et eraldada vigane ring ja tagada süsteemi ja seadmete ohutus.
• Energiamõõtmine ja arveldamine: Töötab koos energiameteritega, et täpselt mõõta energiatarbimist kõrgepinge krinngides. See on oluline alus tarbimise arveldamiseks ja energiaarvestuseks.

3. Omadused

• Kõrge täpsus: Mõõtmisklassi spannингustransformatoridel on kõrge täpsusklass (nt 0,2, 0,5), et tagada täpne pingemõõtmine ja energiamõõtmine. Kaitsetransformatoritel on prioriteediks kiire reageerimine ja nende täpsusklass on suhteliselt madalam (nt 3P, 6P).
• Kõrge isolatsiooninõuded: Kõrgepinge VT-d peavad toime tulema kõrgete tööpingete eest ja kasutavad tavaliselt õlituse, SF₆ gaasi või tahke resiini isolatsioonina stabiilseks ja usaldusväärseks tööks. Madalpinge VT-d on tavaliselt kuived, lihtsas struktuuris ja lihtsalt hooldatavad.
• Sekundaarne külg ei tohi olla lühikese ringi: Sekundaaril küljel tekkinud lühikese ringi korral võib tekkida äärmiselt kõrgeid voolu, mis võivad kuumutada ja hävitada kierrede. Seetõttu tuleb sekundaarne ring kaitsta pliiatside või väikestega automaatlüliti.

4. Rakendussenaariumid

• Kõrgepinge rakendused: Sobivad edukaile ja ümberjagamispunktidele, kus on 1 kV ja suurem (nt 10 kV, 35 kV, 110 kV süsteemid). Kasutatakse bussi- või joonepinge mõõtmiseks ja sisendi andmiseks kaitseüsteemidele, et tagada võrgu ohutu ja stabiilne töö.
• Madalpinge rakendused: Sobivad alla 1 kV jõudlusüsteemidele (nt 220V elamismajad, 380V tööstussüsteemid). Tavaliselt paigutatakse madalpinge juhitavatesse seadmetesse, et jälgida tarbijapoolset pinget või siduda energiameteritega energiamõõtmiseks.

II. Voolutransformator (CT)

Voolutransformator (CT), mida nimetatakse ka voolutransduktoriks, on mõõteseadme transformator, mis tavalistes töötingimustes toodab sekundaarvoolu, mis on suuresti proportsionaalne primäärvooluga, ning fasi diferents läheneb nullile korrektsel ühendamisel.

1. Töötamise printsiip

Voolutransformator töötab elektromagnetilise induktsiooni printsiibil ja selle struktuur on sarnane tavalise transformatori struktuurile, koosneses peamiselt primääringist, sekundaarringist ja magnetikatuumast. Primääring on sarikahel ühendatud mõõdetava kringiga ja tal on väga vähe kierreid (mõnikord ainult üks kierres), kandides kõrge primäärvoolu.

Sekundaarring, millel on palju rohkem kierreid, on sarikahel ühendatud mõõdeinstrumentide, kaitsereleedide ja muude laadiga, moodustades kinnise tsükli. Tavalistes töötingimustes on sekundaarne külg umbes lühikese ringi olekus. Elektromagnetilise induktsiooni seaduse kohaselt on primääri ja sekundaari voolu suhe pöördproportsionaalne kierretesuhetega (I₁/I₂ = N₂/N₁). See võimaldab suuri voolu proportsionaalselt vähendada standardiseeritud madalatele vooluteenidele (tavaliselt 5A või 1A), mis aitab mõõtmist, jälgimist ja kaitset.

Selle elektriline sümbol on järgmine:

Voolutransformatori primääri ja sekundaari normaalse voolu suhet nimetatakse voolumuundamissuheks (Ke). Voolumuundamissuhe avaldub järgmiselt:

Märkus:

• W₁, W₂ on transformatori primääri ja sekundaari kierrete arv vastavalt;
• I₁ₑ, I₂ₑ on transformatori primääri ja sekundaari nominatiivsed voolud vastavalt;
• I₁, I₂ on transformatori primääri ja sekundaari tegelikud voolud vastavalt.

2. Funktsioonid

• Voolumõõtmine: Vähendab kõrgeid primäärvoolu standardiseeritud madalatele sekundaarvooluteenidele (nt 5A või 1A), lubades ampermeetrite, energiameterite ja muude instrumentide poolt jõuda laadivoolu reaalajas jälgimiseks.
• Kaitserelood: Pangeb voolusignaale kaitsereleedidele ülevoolu, diferentskaitseliste ja distantsikaitseliste jaoks. Kui tekivad vigased tingimused, nagu lühikese ringi või ülevool, siis käivitab kaitseüsteem väljalülituskäsku, et lahutada energiatoomine, hoides seadmete kahjustamisest ja süsteemi ebastabiilsusest.
• Elektriline eraldus: Pakub galvaanilist eraldust kõrgepinge/kõrgevoolu primäärikringi ja madalpinge sekundaarkringide vahel, mida kasutatakse mõõtmiseks, kontrollimiseks ja kaitseks. See tagab personali ja sekundaarseadmete ohutuse.

3. Omadused

• Kõrge usaldusväärsus: Peavad toime tulema kõrgete mehaaniliste ja soojusega seotud pingutustega lühikese ringi sündmuste ajal. CT-d on disainitud suurepärase dünaamilise ja soojuse stabiilsusega, et jääda püsivalt kokku äärmisel veatingimuses.
• Mitu kierreete disain: Kõrgepinge CT-del on tavaliselt mitu sekundaarkingi - üks mõõtmiseks (kõrge täpsus, nt klass 0,5) ja teine kaitseks (laia ulatus ja kiire reageerimine, nt klass 5P või 10P). Madalpinge CT-del on tavaliselt üks või kaks kierreete, et rahuldada põhilisi rakenduste nõudeid.
• Sekundaarne külg ei tohi olla avatud ringi: Sekundaarkülje avatud ringi korral võib tekkida kierrede üle kõrge pingeline (kuni mitme kV) ja see toob kaasa tõsised riskid isolatsiooni läbimürara, seadmete kahjustamise ja elektrisoojenduse. Seetõttu tuleb sekundaarne ring jääda kinniseks töö ajal - seda avamist keelatakse rangelt.

4. Rakendussenaariumid

• Kõrgepinge rakendused: Kasutatakse edukaile ja ümberjagamispunktidele, kus on 1 kV ja suurem (nt 10 kV, 35 kV, 110 kV süsteemid). Laialdaselt rakendatud kriitiliste seadmete, nagu transformatorite, lülite ja busside voolu jälgimiseks ja kaitseks, mängides olulist rolli võrgu usaldusväärsuse ja ohutuse tagamisel.
• Madalpinge rakendused: Rakendatakse alla 1 kV jõudlusüsteemides (nt tööstushangud, kaubandusmajad, elamumajapidamised). Tavaliselt paigutatakse madalpinge juhitavatesse seadmetesse või jagamispultidesse harukringide jälgimiseks, energiamõõtmiseks või integreerimiseks jääkvoolu seadmetega (RCD) ja intelligentsed meteritega, et tagada ohutu ja efektiivne energiakasutus.