د سیستم کاروباری د وسایل متحول دوه ډولونه دا دي.

I. ولتیج ترانسفورمر (VT)

ولتیج ترانسفورمر (پتانسیل ترانسفورمر، به اختصار PT؛ ولتیج ترانسفورمر، به اختصار VT) دستگاه الکتریکی است که برای تغییر سطوح ولتاژ در مدارهای قدرت استفاده می‌شود.

1. اصل عملکرد

ولتیج ترانسفورمر بر اساس اصل القای الکترومغناطیسی عمل می‌کند و ساختار مشابه با یک ترانسفورمر معمولی دارد که شامل پیچه اصلی، پیچه ثانویه و هسته است. پیچه اصلی به صورت موازی به مدار ولتاژ بالا که اندازه‌گیری می‌شود متصل می‌شود و تعداد زیادی دور دارد.

پیچه ثانویه با تعداد دور کمتر به دستگاه‌های اندازه‌گیری، رله‌های محافظ و بارهای دیگر متصل می‌شود. در شرایط کاری عادی، طرف ثانویه تقریباً در حالت باز است. بر اساس قانون القای الکترومغناطیسی، نسبت ولتاژ اصلی به ثانویه برابر با نسبت تعداد دورها (U₁/U₂ = N₁/N₂) است. این امکان می‌دهد که ولتاژ بالا به طور متناسب به ولتاژ استاندارد کم (معمولاً 100V یا 100/√3 V) کاهش یابد، که امن و مناسب برای دستگاه‌های اندازه‌گیری و محافظت است.

نماد الکتریکی آن به شرح زیر است:

2. عملکردها

• اندازه‌گیری ولتاژ: ولتاژ سیستم‌های بالا را به ولتاژ استاندارد کم (مانند 100V یا 100/√3 V) کاهش می‌دهد تا برای استفاده توسط ولتمترها، میزان‌سنج‌ها و دستگاه‌های اندازه‌گیری دیگر، مانند نظارت زنده بر ولتاژ سیستم قدرت.
• محافظت رله: سیگنال‌های ولتاژ قابل اعتماد را به رله‌های محافظ برای محافظت از ولتاژ بالا، ولتاژ پایین و عملکردهای محافظتی دیگر فراهم می‌کند. وقتی شرایط ولتاژ غیرعادی رخ می‌دهد، سیستم محافظت به سرعت واکنش نشان می‌دهد و دستور قطع را فعال می‌کند تا مدار خراب را جدا کند و امنیت سیستم و تجهیزات را تضمین کند.
• اندازه‌گیری و صدور حساب: با میزان‌سنج‌ها همکاری می‌کند تا مصرف برق در مدارهای ولتاژ بالا را به طور دقیق اندازه‌گیری کند. این به عنوان مبنای مهمی برای صدور حساب و تسویه برق است.

3. ویژگی‌ها

• دقت بالا: ولتیج ترانسفورمرهای اندازه‌گیری دارای رده‌های دقت بالا (مانند 0.2، 0.5) هستند تا اندازه‌گیری ولتاژ و میزان‌سنجی دقیق را تضمین کنند. ولتیج ترانسفورمرهای محافظتی اولویت سرعت پاسخ را دارند و رده‌های دقت کمتر (مانند 3P، 6P) دارند.
• نیاز به عایق‌بندی بالا: ولتیج ترانسفورمرهای ولتاژ بالا باید به ولتاژ عملکرد بالا مقاومت کنند و معمولاً از عایق‌بندی روغنی، SF₆ یا رزین جامد برای عملکرد پایدار و قابل اعتماد استفاده می‌کنند. ولتیج ترانسفورمرهای ولتاژ پایین بیشتر خشک هستند و ساختار ساده و نگهداری آسان دارند.
• طرف ثانویه نباید کوتاه شود: کوتاه شدن طرف ثانویه می‌تواند جریان‌های بسیار بالا تولید کند که ممکن است پیچه‌ها را گرم و تخریب کند. بنابراین، مدار ثانویه باید با فیوز یا کلیدهای مدار کوچک محافظت شود.

4. سناریوهای کاربرد

• کاربردهای ولتاژ بالا: برای خطوط انتقال و زیراستانیون‌هایی با ولتاژ 1 kV و بالاتر (مانند سیستم‌های 10 kV، 35 kV، 110 kV) مناسب است. برای نظارت بر ولتاژ باربر یا خطوط و فراهم کردن ورودی به سیستم‌های محافظت، ایمنی و پایداری شبکه را تضمین می‌کند.
• کاربردهای ولتاژ پایین: برای سیستم‌های توزیع زیر 1 kV (مانند مدارهای مسکونی 220V، سیستم‌های صنعتی 380V) قابل استفاده است. معمولاً در تجهیزات کمکی ولتاژ پایین برای نظارت بر ولتاژ طرف مصرف‌کننده یا اتصال به میزان‌سنج‌ها برای اندازه‌گیری برق نصب می‌شود.

II. جریان ترانسفورمر (CT)

جریان ترانسفورمر (CT)، که به عنوان جریان ترانسدیوسر نیز شناخته می‌شود، یک ترانسفورمر دستگاهی است که تحت شرایط کاری عادی، جریان ثانویه‌ای تولید می‌کند که به طور قابل توجهی با جریان اصلی متناسب است، با تفاوت فازی که به صفر میل می‌کند هنگامی که به درستی متصل شده است.

1. اصل عملکرد

جریان ترانسفورمر بر اساس اصل القای الکترومغناطیسی عمل می‌کند و ساختار مشابه با یک ترانسفورمر معمولی دارد که شامل پیچه اصلی، پیچه ثانویه و هسته مغناطیسی است. پیچه اصلی به صورت سری به مداری که اندازه‌گیری می‌شود متصل می‌شود و تعداد دور بسیار کم (گاهی فقط یک دور) دارد که جریان اصلی بالا را منتقل می‌کند.

پیچه ثانویه با تعداد دور بسیار بیشتر به صورت سری به دستگاه‌های اندازه‌گیری، رله‌های محافظ و بارهای دیگر متصل می‌شود و یک حلقه بسته را تشکیل می‌دهد. در شرایط کاری عادی، طرف ثانویه تقریباً در حالت کوتاه مدار است. بر اساس القای الکترومغناطیسی، نسبت جریان اصلی به ثانویه به طور معکوس با نسبت تعداد دور (I₁/I₂ = N₂/N₁) متناسب است. این امکان می‌دهد که جریان‌های بزرگ به طور متناسب به جریان‌های استاندارد کم (معمولاً 5A یا 1A) کاهش یابد، که تسهیل می‌کند اندازه‌گیری، نظارت و محافظت.

نماد الکتریکی آن به شرح زیر است:

نسبت جریان اسمی اصلی به ثانویه یک جریان ترانسفورمر را نسبت تبدیل جریان (Ke) می‌نامند. عبارت نسبت تبدیل جریان به شرح زیر است:

نکته:

• W₁، W₂ تعداد دورهای پیچه اصلی و ثانویه ترانسفورمر هستند؛
• I₁ₑ، I₂ₑ جریان‌های اسمی پیچه اصلی و ثانویه هستند؛
• I₁، I₂ جریان‌های واقعی پیچه اصلی و ثانویه هستند.

2. عملکردها

• اندازه‌گیری جریان: جریان‌های اصلی بالا را به جریان‌های استاندارد ثانویه کم (مانند 5A یا 1A) کاهش می‌دهد تا آمپرمترها، میزان‌سنج‌ها و دستگاه‌های دیگر بتوانند جریان بار را در زمان حقیقی نظارت کنند.
• محافظت رله: سیگنال‌های جریان را به رله‌های محافظ برای محافظت از جریان بالا، دیفرانسیل و فاصله فراهم می‌کند. هنگامی که خطاها مانند کوتاه مدار یا بار بیش از حد رخ می‌دهند، سیستم محافظت دستور قطع را فعال می‌کند تا تأمین برق قطع شود و جلوی خسارت تجهیزات و عدم پایداری سیستم گرفته شود.
• جداکننده الکتریکی: جداسازی گالوانیک بین مدار اصلی ولتاژ بالا/جریان بالا و مدارهای ثانویه ولتاژ پایین استفاده شده برای اندازه‌گیری، کنترل و محافظت. این ایمنی کارکنان و تجهیزات ثانویه را تضمین می‌کند.

3. ویژگی‌ها

• قابلیت اطمینان بالا: باید در زمان حوادث کوتاه مدار به تنش‌های مکانیکی و حرارتی بالا مقاومت کند. جریان ترانسفورمرها با پایداری دینامیکی و حرارتی عالی طراحی شده‌اند تا در شرایط خطا شدید کامل بمانند.
• طراحی چند پیچه: جریان ترانسفورمرهای ولتاژ بالا معمولاً دارای چند پیچه ثانویه هستند—یکی برای اندازه‌گیری (دقت بالا، مانند کلاس 0.5) و دیگری برای محافظت (محدوده گسترده و پاسخ سریع، مانند کلاس 5P یا 10P). جریان ترانسفورمرهای ولتاژ پایین معمولاً یک یا دو پیچه دارند تا نیازهای کاربردی پایه را برآورده کنند.
• طرف ثانویه نباید باز شود: باز شدن طرف ثانویه می‌تواند ولتاژ بسیار بالا (تا چند kV) را در پیچه القا کند که خطرات جدی از جمله خرابی عایق، خسارت تجهیزات و شوک الکتریکی را به همراه دارد. بنابراین، مدار ثانویه باید در حالت کاری بسته بماند—باز کردن آن ممنوع است.

4. سناریوهای کاربرد

• کاربردهای ولتاژ بالا: در خطوط انتقال و زیراستانیون‌هایی با ولتاژ 1 kV و بالاتر (مانند سیستم‌های 10 kV، 35 kV، 110 kV) استفاده می‌شود. به طور گسترده‌ای در نظارت بر جریان و محافظت از تجهیزات مهم مانند ترانسفورمرها، کلیدهای قطع و باربرها کاربرد دارد و نقش حیاتی در تضمین قابلیت اطمینان و ایمنی شبکه دارد.
• کاربردهای ولتاژ پایین: در سیستم‌های توزیع زیر 1 kV (مانند کارگاه‌های صنعتی، ساختمان‌های تجاری، مجتمع‌های مسکونی) استفاده می‌شود. معمولاً در تجهیزات کمکی ولتاژ پایین یا پانل‌های توزیع برای نظارت بر مدارهای شاخه، اندازه‌گیری برق یا یکپارچه‌سازی با دستگاه‌های جریان باقی‌مانده (RCDs) و مترهای هوشمند نصب می‌شود تا مدیریت استفاده از برق ایمن و کارآمد را امکان‌پذیر کند.