Elektrotīkla divi galvenie transformatoru veidi

I. Sprieguma transformators (VT)

Sprieguma transformators (potenciālais transformators, saīsināti PT; sprieguma transformators, saīsināti VT) ir elektroierīce, kas tiek izmantota, lai pārveidotu sprieguma līmeņus enerģijas tīklos.

1. Darbības princips

Sprieguma transformators darbojas, balstoties uz elektromagnētiskās indukcijas principu, un tā struktūra ir līdzīga parastajam transformatoram, sastāvot no primārā vikla, sekundārā vikla un ķermeni. Primārā vikle tiek savienota paralēli mērāmajam augsprieguma tīklam un to raksturo liels viklu skaits.

Sekundārā vikle, ar mazāku viklu skaitu, tiek savienota ar mērīšanas instrumentiem, aizsardzības relejiem un citiem slodzes elementiem. Normālajā darbības stāvoklī sekundārā puse ir aptuveni atvērtā kontura stāvoklī. Saskaņā ar elektromagnētiskās indukcijas likumu primārā un sekundārā sprieguma attiecība ir vienāda ar viklu attiecību (U₁/U₂ = N₁/N₂). Tas ļauj proporcionali samazināt augspriegumu līdz standartizētam zemspriegumam (parasti 100V vai 100/√3 V), padarot to drošu un piemērotu mērīšanas un aizsardzības ierīcēm.

Tā elektriskā simbola izskats ir šāds:

2. Funkcijas

• Sprieguma mērīšana: Samazina sistēmas augspriegumu līdz standartizētam zemspriegumam (piemēram, 100V vai 100/√3 V), lai to varētu izmantot voltmetriem, enerģijas skaitītājiem un citiem mērīšanas instrumentiem, ļaujot reāllaikā monitorēt enerģijas tīkla spriegumu.
• Aizsardzības releji: Pielāgo uzticamus sprieguma signālus aizsardzības relejiem, lai nodrošinātu pārsprieguma, nepietiekama sprieguma un citu aizsardzības funkciju darbību. Kad notiek neparasts sprieguma stāvoklis, aizsardzības sistēma reaģē ātri, aktivizējot tripu komandu, lai izolētu defektīgo tīklu un nodrošinātu sistēmas un aprīkojuma drošību.
• Enerģijas skaitīšana un apreķināšana: Strādā kopā ar enerģijas skaitītājiem, lai precīzi mērītu enerģijas patēriņu augsprieguma tīklā. Tā ir kritiska bāze enerģijas apreķināšanai un enerģijas salīdzināšanai.

3. Iezīmes

• Augsta precizitāte: Mērīšanas klases sprieguma transformatori ir ar augstu precizitātes klasi (piemēram, 0.2, 0.5), lai nodrošinātu precīzu sprieguma mērīšanu un enerģijas skaitīšanu. Aizsardzības klases VT prioritizē ātru reaģēšanu un to precizitātes klase ir relatīvi zemāka (piemēram, 3P, 6P).
• Augstas izolācijas prasības: Augsprieguma VT jāiztur augsti darbības spriegumi, un to parasti izmanto naftas nomācējos, SF₆ gāzes vai cietās smolas izolācijā, lai nodrošinātu stabilitāti un uzticamību. Zemsprieguma VT parasti ir saukšķidrumaini, ar vienkāršu struktūru un vieglu uzturēšanu.
• Sekundārā puse nedrīkst tikt saistīta: Sekundārās puses saistīšana var radīt ļoti lielus strāvas trūkumus, kas var pārsildīt un iznīcināt viklas. Tāpēc sekundārā shēma jāaizsargā ar fuzēm vai miniātūras automātiskajiem izslēgļiem.

4. Lietojuma scenāriji

• Augsprieguma lietojums: Piemērots pārnesu līnijām un pieejamajām sistēmām ar spriegumu 1 kV un augstākiem (piemēram, 10 kV, 35 kV, 110 kV sistēmas). Tiek izmantots, lai monitorētu šķidrumu vai līnijas spriegumu un sniegtu ievadi aizsardzības sistēmām, nodrošinot drošu un stabila tīkla darbību.
• Zemsprieguma lietojums: Piemērots zemākām sistēmām zem 1 kV (piemēram, 220V dzīvojamās ēkas, 380V rūpnieciskās sistēmas). Parasti tiek instalēts zemsprieguma pārslēžu blokos, lai monitorētu patērētāju puses spriegumu vai integrētos ar enerģijas skaitītājiem enerģijas mērīšanai.

II. Strāvas transformators (CT)

Strāvas transformators (CT), arī pazīstams kā strāvas transdūcers, ir instruments, kas normālajā darbības stāvoklī veido sekundāro strāvu, kas ir būtiski proporcionāla primārajai strāvai, ar fāzes atšķirību, kas tuvojas nullei, kad pareizi savienots.

1. Darbības princips

Strāvas transformators darbojas, balstoties uz elektromagnētiskās indukcijas principu, un tā struktūra ir līdzīga parastajam transformatoram, sastāvot no primārā vikla, sekundārā vikla un magnētiskā ķermeni. Primārā vikle tiek savienota virzienā ar mērāmo tīklu un tai ir ļoti maz viklu (dažreiz tikai viena vikle), kas nes augsto primāro strāvu.

Sekundārā vikle, ar daudz vairāk viklu, tiek savienota virzienā ar mērīšanas instrumentiem, aizsardzības relejiem un citiem slodzes elementiem, veidojot slēgtu konturu. Normālajā darbības stāvoklī sekundārā puse ir aptuveni saistīta. Saskaņā ar elektromagnētiskās indukcijas likumu primārā un sekundārā strāvas attiecība ir inversproporcionāla viklu attiecībai (I₁/I₂ = N₂/N₁). Tas ļauj lielās strāvas proporcionali samazināt līdz standartizētām zemākām strāvām (parasti 5A vai 1A), lai vienkāršotu mērīšanu, monitorēšanu un aizsardzību.

Tā elektriskā simbola izskats ir šāds:

Primārā un sekundārā noteiktā strāvas attiecība strāvas transformatorā tiek saukta par strāvas transformācijas koeficientu (Ke). Strāvas transformācijas koeficienta izteiksme ir:

Piezīme:

• W₁, W₂ ir transformatora primārā un sekundārā viklas viklu skaits, attiecīgi;
• I₁ₑ, I₂ₑ ir primārā un sekundārā viklas noteiktās strāvas, attiecīgi;
• I₁, I₂ ir primārā un sekundārā viklas faktiskās strāvas, attiecīgi.

2. Funkcijas

• Strāvas mērīšana: Samazina augstās primārās strāvas līdz standartizētām zemākām sekundārām strāvām (piemēram, 5A vai 1A), ļaujot ampermetriem, enerģijas skaitītājiem un citiem instrumentiem reāllaikā monitorēt slodzes strāvu.
• Aizsardzības releji: Piegādā strāvas signālus aizsardzības relejiem pārstrāvas, diferencējošās un attāluma aizsardzībai. Kad notiek defekts, piemēram, saistošanās vai pārmērīgs slodzes slodze, aizsardzības sistēma aktivizē tripu signālu, lai atvienotu enerģijas avotu, novēršot aprīkojuma bojājumu un sistēmas nestabilitāti.
• Elektiskā izolācija: Sniedz galvanisku izolāciju starp augsprieguma/augstās strāvas primāro tīklu un zemsprieguma sekundāros tīklus, kas tiek izmantoti mērīšanai, kontrolē un aizsardzībai. Tas nodrošina personāla un sekundāro aprīkojumu drošību.

3. Iezīmes

• Augsta uzticamība: Jāiztur augsti mehāniski un termiski spiediens saistošanās gadījumos. CT ir izstrādāti ar labām dinamiskajām un termiskajām stabilitātes īpašībām, lai paliktu veseli ekstremālos defektu stāvokļos.
• Vairāku viklu dizains: Augsprieguma CT parasti ir ar vairākām sekundārām viklām — viena mērīšanai (ar augstu precizitāti, piemēram, klase 0.5) un otra aizsardzībai (ar plašu diapazonu un ātru reaģēšanu, piemēram, klase 5P vai 10P). Zemsprieguma CT parasti ir ar vienu vai divām viklām, lai apmierinātu pamata lietojuma vajadzības.
• Sekundārā puse nedrīkst tikt atvērta: Atvērta sekundārā puse var izraisīt ļoti augstus spriegumus (līdz daudziem kV) caur viklu, radot nopietnas izolācijas bojājumu, aprīkojuma bojājumu un elektriskā strāva šoka risks. Tāpēc sekundārā shēma jāuztver kā slēgta operatīvā stāvoklī — to atvēršana ir strikti aizliegta.

4. Lietojuma scenāriji

• Augsprieguma lietojums: Izmantots pārnesu līnijās un pieejamajām sistēmām ar spriegumu 1 kV un augstākiem (piemēram, 10 kV, 35 kV, 110 kV sistēmas). Platīgi izmantots strāvas monitorēšanā un aizsardzībā kritiskiem aprīkojumiem, piemēram, transformatoriem, izslēgļiem un šķidrumiem, spēlējot vitālu lomu, lai nodrošinātu tīkla uzticamību un drošību.
• Zemsprieguma lietojums: Izmantots zemākām sistēmām zem 1 kV (piemēram, rūpnieciskās darbnīcas, komerciālās ēkas, dzīvojamās kompleksi). Parasti tiek instalēts zemsprieguma pārslēžu blokos vai sadalīšanas paneļos, lai monitorētu šūnu tīklus, enerģijas skaitīšanu vai integrētos ar atlikušo strāvas ierīcēm (RCD) un gudriem skaitītājiem, lai nodrošinātu drošu un efektīvu enerģijas patēriņa pārvaldību.