שני הסוגים העיקריים של מותגי מדידה במערכת חשמל
I. טרנספורטר מתח (VT)
טרנספורטר מתח (טרנספורטר פוטנציאל, מקוצר כ-PT; טרנספורטר מתח, מקוצר כ-VT) הוא מכשיר חשמלי המשמש להמרת רמות מתח במעגלי חשמל.
1. עקרון פעולה
טרנספורטר המתח פועל על בסיס השראה אלקטרומגנטית ומאופיין במבנה דומה לזה של טרנספורטר קונבנציונלי, הכולל בעיקר סיבובים ראשיים, סיבובים משניים ואלמנט מגנטי. הסיבובים הראשיים מחוברים במקביל למעגל המתח הגבוה הנמדד ומכילים מספר גדול של סיבובים.
הסיבובים המשניים, עם מספר קטן יותר של סיבובים, מחוברים למכשירי מדידה, רלאים הגנתיים ושאר עומסים. בתנאי פעולה נורמליים, הצד המשני נמצא בערך במצב מעגל פתוח. בהתאם לחוק השראה אלקטרומגנטית, יחס המתח בין הצדדים הוא שווה ליחס מספר הסיבובים (U₁/U₂ = N₁/N₂). זה מאפשר להפחית את המתח הגבוה באופן פרופורציונלי למתח נמוך סטנדרטי (בדרך כלל 100V או 100/√3 V), מה שהופך אותו בטוח ובאpropriate למכשירי מדידה והגנה.
סימנו החשמלי הוא כדלקמן:
2. תפקידי
- מדידת מתח: מוריד את מתח המערכת הגבוה למתח נמוך סטנדרטי (לדוגמה, 100V או 100/√3 V) לשימוש בוולטמטרים, מדדי אנרגיה ומכשירי מדידה אחרים, מאפשר מעקב בזמן אמת למתח מערכת החשמל.
- הגנה: מספק אותות מתח אמינים לרלאים הגנתיים עבור הגנות יתר מתח, חוסר מתח ועוד. כאשר מתרחשות מצבים חריגים במתח, מערכת ההגנה מגיבה במהירות ומפעילה פקודה לפירוק כדי לנתק את המעגל המוטען ולבטיח את הבטיחות של המערכת והציוד.
- מדידת אנרגיה וחיוב: עובד בשילוב עם מדדי אנרגיה כדי למדוד בצורה מדוייקת את צריכת החשמל במעגלי מתח גבוה. הוא מהווה בסיס קריטי לחישובי חיוב ושיקום אנרגיה.
3. מאפיינים
- דיוק גבוה: טרנספורטרי מתח מדידים בעלי דרגות דיוק גבוהות (לדוגמה, 0.2, 0.5) כדי להבטיח מדידת מתח ומדידת אנרגיה מדויקת. טרנספורטרי VT להגנה מתמקדים בתגובה מהירה ויש להם דרגות דיוק נמוכות יחסית (לדוגמה, 3P, 6P).
- דרישות מבודדות גבוהות: טרנספורטרי מתח גבוהים חייבים לעמוד במתחי פעולה גבוהים ונוהגים להשתמש בבידוד שמן, גז SF₆ או смола для стабильной и надежной работы. Низковольтные ТН обычно сухие, имеют простую конструкцию и легки в обслуживании.
- הצד המשני לא יכול להיות קצר-مدار: קיצור בצד המשני יכול ליצור זרמים גבוהים מאוד, שמגינים על הסיבובים ועלולים להיפגע. לכן, המעגל המשני חייב להיות מוגן באמצעות מפוצצים או מנpektsiminitačių valdikliai.
4. תרחישים יישומיים
- יישומים במתח גבוה: מתאים לקווי העברה ותחנות טרנספורמציה עם מתח של 1 kV及以上，例如10 kV、35 kV、110 kV系统。用于监测母线或线路电压，并为保护系统提供输入，确保电网的安全稳定运行。
- 低电压应用: 适用于1 kV以下的配电系统（例如220V住宅电路、380V工业系统）。通常安装在低压开关柜中，用于监测用户侧电压或与电能表接口进行电能测量。
II. 电流互感器 (CT)
电流互感器 (CT)，也称为电流变换器，是一种仪器变压器，在正常工作条件下，产生与一次电流成比例的二次电流，正确连接时相位差接近零。
1. 工作原理
电流互感器基于电磁感应原理工作，结构类似于传统变压器，由一次绕组、二次绕组和磁芯组成。一次绕组串联在被测电路中，匝数非常少（有时只有一匝），承载高的一次电流。
二次绕组匝数较多，串联到测量仪表、保护继电器和其他负载，形成闭合回路。正常工作时，二次侧近似处于短路状态。根据电磁感应定律，一次电流与二次电流之比与匝数比成反比 (I₁/I₂ = N₂/N₁)。这使得大电流可以按比例缩小到标准低电平电流（通常是5A或1A），便于测量、监控和保护。
其电气符号如下：
电流互感器的一次额定电流与二次额定电流之比称为电流变比 (Ke)。电流变比的表达式为：
注：
- W₁, W₂ 分别是变压器一次绕组和二次绕组的匝数；
- I₁ₑ, I₂ₑ 分别是一次绕组和二次绕组的额定电流；
- I₁, I₂ 分别是一次绕组和二次绕组的实际电流。
2. 功能
- 电流测量: 将高一次电流降为标准化的低二次电流（例如5A或1A），使安培表、电能表等仪表能够实时监测负载电流。
- 继电保护: 向保护继电器提供电流信号，用于过流、差动和距离保护。当发生短路或过载等故障时，保护系统触发跳闸信号以切断电源，防止设备损坏和系统不稳定。
- 电气隔离: 在高压/大电流一次电路与用于测量、控制和保护的低压二次电路之间提供电气隔离。这确保了人员和二次设备的安全。
3. 特性
- 高可靠性: 必须承受短路事件中的高机械和热应力。电流互感器设计具有优良的动态和热稳定性，能够在极端故障条件下保持完好。
- 多绕组设计: 高压电流互感器通常有多个二次绕组——一个用于计量（高精度，例如0.5级），另一个用于保护（宽范围和快速响应，例如5P或10P级）。低压电流互感器通常有一个或两个绕组，以满足基本应用需求。
- 二次侧不得开路: 二次侧开路会在绕组上感应出极高的电压（高达几千伏），可能导致绝缘击穿、设备损坏和电击风险。因此，二次回路在运行期间必须保持闭合——严禁开路。
4. 应用场景
- 高电压应用: 用于1 kV及以上的输电线路和变电站（例如10 kV、35 kV、110 kV系统）。广泛应用于变压器、断路器和母线等关键设备的电流监测和保护，在确保电网可靠性和安全性方面发挥着重要作用。
- 低电压应用: 用于1 kV以下的配电系统（例如工业车间、商业建筑、住宅小区）。通常安装在低压开关柜或配电盘中，用于分支电路监测、电能计量或与剩余电流装置 (RCD) 和智能电表集成，实现安全高效的电力使用管理。
