Dua jenis utama transformer instrumen dalam sistem kuasa.

Edwiin

Medan: Peralihan kuasa

China

I. Transformer Voltan (VT)

Transformer Voltan (juga dikenali sebagai Transformer Potensial, singkatan PT; Transformer Voltan, singkatan VT) adalah peranti elektrik yang digunakan untuk mengubah tahap voltan dalam litar kuasa.

1. Prinsip Operasi

Transformer voltan beroperasi berdasarkan prinsip induksi elektromagnetik dan mempunyai struktur yang serupa dengan transformer konvensional, terdiri daripada gulungan primer, gulungan sekunder, dan inti. Gulungan primer disambungkan secara selari ke litar voltan tinggi yang diukur dan mempunyai banyak putaran.

Gulungan sekunder, dengan jumlah putaran yang lebih sedikit, disambungkan ke instrumen pengukuran, relai pelindung, dan beban lain. Di bawah keadaan operasi normal, sisi sekunder kira-kira berada dalam keadaan terbuka. Berdasarkan undang-undang induksi elektromagnetik, nisbah voltan primer kepada sekunder adalah sama dengan nisbah putaran (U₁/U₂ = N₁/N₂). Ini membolehkan voltan tinggi diturunkan secara proporsional kepada voltan rendah yang piawai (biasanya 100V atau 100/√3 V), menjadikannya selamat dan sesuai untuk peranti pengukuran dan perlindungan.

Simbol elektrikalnya adalah seperti berikut:

2. Fungsi

Pengukuran Voltan: Menurunkan voltan sistem tinggi kepada voltan rendah yang piawai (contohnya, 100V atau 100/√3 V) untuk digunakan oleh voltmeter, meter tenaga, dan instrumen pengukuran lain, membolehkan pemantauan sebenar voltan sistem kuasa.
Perlindungan Relai: Memberikan isyarat voltan yang boleh dipercayai kepada relai pelindung untuk fungsi perlindungan overvoltan, undervoltan, dan lain-lain. Apabila keadaan voltan tidak normal berlaku, sistem perlindungan bertindak dengan cepat, menerbitkan arahan trip untuk memisahkan litar yang rosak dan memastikan keselamatan sistem dan peralatan.
Pengukuran Tenaga dan Penjenisan Bil: Bekerja bersama-sama dengan meter tenaga untuk mengukur penggunaan tenaga dengan tepat dalam litar voltan tinggi. Ia merupakan asas penting untuk penjenisan bil utiliti dan penyelesaian tenaga.

3. Ciri-ciri

Ketepatan Tinggi: Transformer voltan kelas pengukuran mempunyai kelas ketepatan yang tinggi (contohnya, 0.2, 0.5) untuk memastikan pengukuran voltan dan penjenisan tenaga yang tepat. VT kelas perlindungan menitikberatkan respons yang cepat dan mempunyai kelas ketepatan yang agak rendah (contohnya, 3P, 6P).
Tuntutan Isolasi Tinggi: VT voltan tinggi mesti tahan terhadap voltan operasi yang tinggi dan biasanya menggunakan isolasi minyak, gas SF₆, atau resin pepejal untuk prestasi yang stabil dan boleh dipercayai. VT voltan rendah kebanyakannya jenis kering, dengan struktur mudah dan pemeliharaan yang mudah.
Sisi Sekunder Tidak Boleh Disingkatkan: Singkatan pada sisi sekunder boleh menghasilkan arus yang sangat tinggi, yang mungkin menghangatkan dan merosakkan gulungan. Oleh itu, litar sekunder mesti dilindungi dengan fuse atau miniature circuit breakers.

4. Skenario Aplikasi

Aplikasi Voltan Tinggi: Sesuai untuk litar transmisi dan substesen dengan voltan 1 kV dan ke atas (contohnya, sistem 10 kV, 35 kV, 110 kV). Digunakan untuk memantau voltan busbar atau litar dan menyediakan input kepada sistem perlindungan, memastikan operasi grid yang selamat dan stabil.
Aplikasi Voltan Rendah: Tepat untuk sistem pengagihan di bawah 1 kV (contohnya, litar rumah tangga 220V, sistem industri 380V). Biasanya dipasang dalam switchgear voltan rendah untuk memantau voltan pihak pengguna atau berinteraksi dengan meter tenaga untuk pengukuran tenaga.

II. Transformer Arus (CT)

Transformer arus (CT), juga dikenali sebagai transduser arus, adalah transformer instrumen yang, di bawah keadaan operasi normal, menghasilkan arus sekunder yang hampir proporsional dengan arus primer, dengan perbezaan fasa mendekati sifar apabila disambung dengan betul.

1. Prinsip Operasi

Transformer arus beroperasi berdasarkan prinsip induksi elektromagnetik dan mempunyai struktur yang serupa dengan transformer konvensional, terdiri daripada gulungan primer, gulungan sekunder, dan inti magnet. Gulungan primer disambungkan secara siri dengan litar yang diukur dan mempunyai sangat sedikit putaran (kadang-kadang hanya satu putaran), membawa arus primer yang tinggi.

Gulungan sekunder, dengan lebih banyak putaran, disambungkan secara siri ke instrumen pengukuran, relai pelindung, dan beban lain, membentuk gelung tertutup. Di bawah operasi normal, sisi sekunder kira-kira berada dalam keadaan singkatan. Berdasarkan induksi elektromagnetik, nisbah arus primer kepada sekunder adalah songsang dengan nisbah putaran (I₁/I₂ = N₂/N₁). Ini membolehkan arus yang besar diturunkan secara proporsional kepada arus sekunder yang piawai (biasanya 5A atau 1A), memudahkan pengukuran, pemantauan, dan perlindungan.

Simbol elektrikalnya adalah seperti berikut:

Nisbah arus rated primer kepada sekunder transformer arus dipanggil nisbah transformasi arus (Ke). Ungkapan untuk nisbah transformasi arus adalah:

Nota:

W₁, W₂ adalah bilangan putaran dalam gulungan primer dan sekunder transformer, masing-masing;
I₁ₑ, I₂ₑ adalah arus rated bagi gulungan primer dan sekunder, masing-masing;
I₁, I₂ adalah arus sebenar dalam gulungan primer dan sekunder, masing-masing.

2. Fungsi

Pengukuran Arus: Menurunkan arus primer yang tinggi kepada arus sekunder yang piawai (contohnya, 5A atau 1A), membolehkan ammeter, meter tenaga, dan instrumen lain memantau arus beban secara sebenar.
Perlindungan Relai: Menyediakan isyarat arus kepada relai pelindung untuk perlindungan overcurrent, diferensial, dan jarak. Apabila rosak seperti short circuit atau overload berlaku, sistem perlindungan menerbitkan isyarat trip untuk memutuskan bekalan kuasa, mencegah kerosakan peralatan dan ketidakstabilan sistem.
Pengasingan Elektrik: Menyediakan pengasingan galvanik antara litar primer voltan tinggi/arus tinggi dan litar sekunder voltan rendah yang digunakan untuk pengukuran, kawalan, dan perlindungan. Ini memastikan keselamatan orang ramai dan peralatan sekunder.

3. Ciri-ciri

Ketepatan Tinggi: Mesti tahan terhadap tekanan mekanikal dan termal yang tinggi semasa peristiwa short circuit. CT direka dengan stabilitas dinamik dan termal yang baik untuk kekal utuh di bawah keadaan rosak yang ekstrem.
Reka Bentuk Banyak Gulungan: CT voltan tinggi sering mempunyai banyak gulungan sekunder—satu untuk pengukuran (ketepatan tinggi, contohnya, kelas 0.5) dan yang lain untuk perlindungan (jangkauan lebar dan respons cepat, contohnya, kelas 5P atau 10P). CT voltan rendah biasanya mempunyai satu atau dua gulungan untuk memenuhi keperluan aplikasi asas.
Sisi Sekunder Tidak Boleh Terbuka: Sistem terbuka pada sisi sekunder boleh menginduksi voltan yang sangat tinggi (hingga beberapa kV) di sepanjang gulungan, membawa risiko serius kejadian breakdown isolasi, kerosakan peralatan, dan gegaran elektrik. Oleh itu, litar sekunder mesti kekal tertutup semasa operasi—membukanya adalah dilarang keras.

4. Skenario Aplikasi

Aplikasi Voltan Tinggi: Digunakan dalam litar transmisi dan substesen dengan voltan 1 kV dan ke atas (contohnya, sistem 10 kV, 35 kV, 110 kV). Luas digunakan dalam pemantauan arus dan perlindungan peralatan penting seperti transformer, pemutus litar, dan busbar, memainkan peranan vital dalam memastikan kebolehpercayaan dan keselamatan grid.
Aplikasi Voltan Rendah: Digunakan dalam sistem pengagihan di bawah 1 kV (contohnya, bengkel industri, bangunan komersial, kompleks perumahan). Biasanya dipasang dalam panel switchboard atau panel pengagihan voltan rendah untuk pemantauan litar cabang, pengukuran tenaga, atau integrasi dengan peranti arus sisa (RCDs) dan meter pintar untuk membolehkan pengurusan penggunaan tenaga yang selamat dan cekap.