A két fő típusú mérőátalakító egy energiarendszerben.

I. Feszültségátalakító (VT)

A feszültségátalakító (potenciális transzformátor, röviden PT; feszültségátalakító, röviden VT) olyan elektromos eszköz, amelyet a tápegységekben használnak a feszültségszintek átalakítására.

1. Működési elv

A feszültségátalakító az elektromágneses indukció elvére működik, és szerkezete hasonló egy hagyományos transzformátoréhoz, főleg elsődleges tekercs, másodlagos tekercs és aljzatból áll. Az elsődleges tekercs párhuzamosan van csatlakoztatva a mért magasfeszültségi körrel, és nagy számú tekerést tartalmaz.

A másodlagos tekercs, kevesebb tekeréssel, csatlakoztatva van mérőeszközökhöz, védő relékhez és egyéb terhelésekhez. A normál működési feltételek mellett a másodlagos oldal körülbelül nyitott kör állapotban van. Az elektromágneses indukció törvénye szerint az elsődleges és másodlagos feszültség aránya egyenlő a tekerési aránnyal (U₁/U₂ = N₁/N₂). Ez lehetővé teszi, hogy a magas feszültséget arányosan léptessük le standardizált alacsony feszültségre (általában 100V vagy 100/√3 V), így biztonságos és alkalmas lesz a méréshez és védéshez.

Elektromos szimboluma a következő:

2. Funkciók

• Feszültségmérés: Lépteti le a magas rendszerfeszültséget standardizált alacsony feszültségre (pl. 100V vagy 100/√3 V), hogy voltmerek, energia-mérésekkal és egyéb mérőeszközökkel valós időben figyelhető legyen a tápegység feszültsége.
• Védő funkciók: Biztosítja a megbízható feszültségjelét a védő reléknek, mint például a túlfeszültség, alulfeszültség és egyéb védő funkciók. Amikor anomális feszültségi körülmények merülnek fel, a védelmi rendszer gyorsan reagál, indítja a kihalt parancsot, hogy elkülönítse a hibás áramkört, és garantálja a rendszer és a berendezések biztonságát.
• Energia-mérés és számlázás: Együttműködik energiamérésekkel, hogy pontosan mérje a teljesítményfelhasználást a magasfeszültségi áramkörökben. Alapvetően szolgál a szolgáltató számlázásának és energia-szabályozásnak.

3. Jellemzők

• Magas pontosság: A mérési osztályú feszültségátalakítók magas pontossági osztályokkal (pl. 0,2, 0,5) rendelkeznek, hogy megbízható feszültségmérés és energia-mérés érdekében. A védő VT-k gyors választ prioritázzák, és relatíve alacsonyabb pontossági osztályokkal (pl. 3P, 6P) rendelkeznek.
• Magas izolációs követelmények: A magasfeszültségi VT-k ki kell bízniuk a magas működési feszültségeket, és általában olaj-merési, SF₆ gáz- vagy szilárd rezin-izolációt használnak stabil és megbízható teljesítményért. Az alacsonyfeszültségi VT-k legtöbbje szárított, egyszerű szerkezetű és könnyen karbantartandó.
• A másodlagos oldal nem szabad, hogy rövidzárlódjon: A másodlagos oldalon lévő rövidzárlódás rendkívül nagy áramokat generálhat, ami melegítheti és megsemmisítheti a tekeréseket. Ezért a másodlagos áramkört védőkkel vagy miniaturizált áramkör-védőkkel kell megelőzni.

4. Alkalmazási forgatókönyvek

• Magasfeszültségi alkalmazások: Alkalmazható 1 kV és annál magasabb feszültségű továbbítási vonalakon és alakulóállomásokon (pl. 10 kV, 35 kV, 110 kV rendszerek). Használják a buszleir vagy vonalak feszültségének figyelésére és a védő rendszerek bemenetének biztosítására, hogy biztonságos és stabil hálózati működést garantáljanak.
• Alacsonyfeszültségi alkalmazások: Alkalmazható 1 kV alatti elosztó rendszerekben (pl. 220V lakossági áramkörök, 380V ipari rendszerek). Gyakran telepítik alacsonyfeszültségi kapcsolóállomásokban, hogy figyeljék a fogyasztói oldali feszültséget vagy összekapcsolják energiamérésekkel a teljesítmény mérésére.

II. Áramerőtér (CT)

Az áramerőtér (CT), más néven áramerőtér-transzformátor, egy mérőtranszformátor, amely normál működési feltételek mellett olyan másodlagos áramot termel, ami jelentősen arányos az elsődleges árrammal, és a fáziskülönbség nullához közelíti, ha helyesen csatlakoztatva van.

1. Működési elv

Az áramerőtér az elektromágneses indukció elvére működik, és szerkezete hasonló egy hagyományos transzformátoréhoz, főleg elsődleges tekercs, másodlagos tekercs és mágneses aljzatból áll. Az elsődleges tekercs sorban van csatlakoztatva a mért körrel, és nagyon kevés tekerést tartalmaz (némely esetben csak egy tekerést), amely a magas elsődleges áramot viszi.

A másodlagos tekercs, sokkal több tekeréssel, sorban csatlakoztatva van mérőeszközökhöz, védő relékhez és egyéb terhelésekhez, zárt körben. A normál működési feltételek mellett a másodlagos oldal körülbelül rövidzárlódott állapotban van. Az elektromágneses indukció szerint az elsődleges és másodlagos áram aránya fordítva arányos a tekerési aránnyal (I₁/I₂ = N₂/N₁). Ez lehetővé teszi, hogy a nagy áramokat arányosan léptessük le standardizált alacsony szintű áramokra (általában 5A vagy 1A), így megkönnyítve a mérés, figyelés és védelem lehetőségeit.

Elektromos szimboluma a következő:

Az áramerőtér elsődleges és másodlagos nominális áramának aránya az áramerőtérarány (Ke). Az áramerőtérarány kifejezése:

Megjegyzés:

• W₁, W₂ a transzformátor elsődleges és másodlagos tekercsének tekerési száma, illetve;
• I₁ₑ, I₂ₑ a transzformátor elsődleges és másodlagos tekercsének nominális árama, illetve;
• I₁, I₂ a transzformátor elsődleges és másodlagos tekercsének tényleges árama, illetve.

2. Funkciók

• Árammérés: Lépteti le a magas elsődleges áramokat standardizált alacsony másodlagos áramokra (pl. 5A vagy 1A), hogy ampermetrek, energia-mérések és egyéb eszközök valós időben figyelhessék a terhelési áramot.
• Védő funkciók: Szolgáltatja az áramjelét a védő reléknek, mint például a túláram, differenciális és távolság-védők. Amikor hiba, mint például rövidzárlódás vagy túltöltés történik, a védelmi rendszer indítja a kihalt parancsot, hogy kiválassza a tápellátást, megelőzve a berendezések sérülését és a rendszer instabilitását.
• Elektromos izoláció: Galvanikus izolációt biztosít a magasfeszültségű/magas-áramú elsődleges kör és a mérés, irányítás és védés céljából használt alacsonyfeszültségi másodlagos áramkörök között. Ez garantálja a személyzet és a másodlagos berendezések biztonságát.

3. Jellemzők

• Magas megbízhatóság: Kellően ellenállnia kell a rövidzárlódás során fellépő nagy mechanikai és hőmérsékleti terheléseknek. Az áramerőtérek kiváló dinamikai és hőmérsékleti stabilitással rendelkeznek, hogy maradjon egész a szélsőséges hibakörülmények között.
• Többtekercses tervezés: A magasfeszültségi áramerőtérek gyakran több másodlagos tekercsét tartalmazzák - egy mérésre (magas pontosság, pl. 0,5 osztály) és egyet védésre (széles skála és gyors válasz, pl. 5P vagy 10P osztály). Az alacsonyfeszültségi áramerőtérek általában egy vagy két tekercsét tartalmazzák, hogy eleget tegyenek az alapvető alkalmazási igényeknek.
• A másodlagos oldal nem szabad, hogy nyitott körben legyen: A másodlagos oldalon lévő nyitott kör rendkívül nagy feszültséget (akár több kV) generálhat a tekercs felett, ami komoly veszélyt jelent az izoláció romlására, a berendezések károsodására és elektrikus tükrözésre. Ezért a másodlagos áramkört a működés során zárt körben kell fenntartani - a nyitása szigorúan tilos.

4. Alkalmazási forgatókönyvek

• Magasfeszültségi alkalmazások: Alkalmazható 1 kV és annál magasabb feszültségű továbbítási vonalakon és alakulóállomásokon (pl. 10 kV, 35 kV, 110 kV rendszerek). Széleskörűen alkalmazzák a kritikus berendezések, mint például transzformátorok, áramkör-védők és buszleire vonatkozó áramfigyelés és védés, amelyek létfontosságú szerepet játszanak a hálózat megbízhatóságának és biztonságának garantálásában.
• Alacsonyfeszültségi alkalmazások: Alkalmazható 1 kV alatti elosztó rendszerekben (pl. ipari műhelyek, kereskedelmi épületek, lakókomplexumok). Gyakran telepítik alacsonyfeszültségi kapcsolóállomásokban vagy elosztópanelben ágáramfigyelés, energia-mérés vagy reziduális áram-eszközök (RCD) és okostárgyak integrációja révén, hogy biztonságos és hatékony energia-felhasználás-kezelést biztosítsanak.