Ang dalawang pangunahing uri ng instrument transformers sa isang power system.

I. Voltage Transformer (VT)

Ang Voltage Transformer (Potential Transformer, na tinatawag ding PT; Voltage Transformer, na tinatawag ding VT) ay isang elektrikal na aparato na ginagamit para mabago ang antas ng voltag sa mga circuit ng kuryente.

1. Pagsasagawa ng Prinsipyo

Ang voltage transformer ay gumagana batay sa prinsipyo ng elektromagnetic induction at may estruktura na katulad ng isang pangkaraniwang transformer, na binubuo ng pangunahing winding, sekondaryong winding, at core. Ang pangunahing winding ay nakakonekta sa parallel sa mataas na voltag na circuit na inaasikaso at may malaking bilang ng turns.

Ang sekondaryong winding, na may mas kaunti na turns, ay nakakonekta sa mga instrumento ng pagsukat, protective relays, at iba pang loads. Sa normal na kondisyon ng paggana, ang sekondaryong bahagi ay halos nasa estado ng open-circuit. Ayon sa batas ng elektromagnetic induction, ang ratio ng primary at secondary voltage ay katumbas ng ratio ng turns (U₁/U₂ = N₁/N₂). Ito ay nagbibigay-daan upang mabawasan nang proporsyonal ang mataas na voltag sa isang standard na mababang voltag (karaniwang 100V o 100/√3 V), na nagpapaligtas at angkop para sa mga instrumento ng pagsukat at proteksyon.

Ang kanyang electrical symbol ay gayon:

2. Mga Tungkulin

• Pagsukat ng Voltag: Nagsusukat ng mataas na system voltages at binababa ito sa standard na mababang voltages (halimbawa, 100V o 100/√3 V) para sa paggamit ng mga voltmeters, energy meters, at iba pang mga instrumento ng pagsukat, na nagbibigay-daan sa real-time monitoring ng power system voltage.
• Relay Protection: Nagbibigay ng reliable na voltage signals sa mga protective relays para sa overvoltage, undervoltage, at iba pang mga tungkulin ng proteksyon. Kapag naganap ang abnormal na kondisyon ng voltag, ang sistema ng proteksyon ay tumugon nang mabilis, nag-trigger ng trip command upang i-isolate ang may problema na circuit at tiyakin ang seguridad ng sistema at equipment.
• Energy Metering and Billing: Nagtutrabaho kasama ng mga energy meters upang ma-accurately measure ang power consumption sa high-voltage circuits. Ito ay nagsisilbing mahalagang basehan para sa utility billing at energy settlement.

3. Katangian

• Mataas na Accuracy: Ang measurement-grade voltage transformers ay may mataas na klase ng accuracy (halimbawa, 0.2, 0.5) upang matiyak ang accurate na pagsukat ng voltag at energy metering. Ang protection-grade VTs ay binibigyan ng prayoridad ang mabilis na tugon at may relatibong mas mababang klase ng accuracy (halimbawa, 3P, 6P).
• Mataas na Insulation Requirements: Ang high-voltage VTs ay kailangan ng mataas na insulation requirements upang makaya ang mataas na operating voltages at karaniwang gumagamit ng oil-immersed, SF₆ gas, o solid resin insulation para sa stable at reliable na performance. Ang low-voltage VTs ay karaniwang dry-type, na may simple structure at madali na maintenance.
• Secondary Side Must Not Be Short-Circuited: Ang short circuit sa secondary side ay maaaring mag-produce ng napakataas na current, na maaaring humantong sa overheating at pagkasira ng windings. Kaya, ang secondary circuit ay kailangan ng protection sa pamamagitan ng fuses o miniature circuit breakers.

4. Application Scenarios

• High-Voltage Applications: Angkop para sa transmission lines at substations na may voltages na 1 kV at higit pa (halimbawa, 10 kV, 35 kV, 110 kV systems). Ginagamit upang monitorin ang busbar o line voltages at magbigay ng input sa mga sistema ng proteksyon, na nag-aasikaso ng ligtas at stable na grid operation.
• Low-Voltage Applications: Angkop para sa distribution systems na nasa ibaba ng 1 kV (halimbawa, 220V residential circuits, 380V industrial systems). Karaniwang inilalapat sa low-voltage switchgear upang monitorin ang consumer-side voltage o interfacin sa mga energy meters para sa power measurement.

II. Current Transformer (CT)

Ang current transformer (CT), na kilala rin bilang current transducer, ay isang instrument transformer na, sa normal na kondisyon ng paggana, nagpapalabas ng sekondaryong current na proporsyonal sa primary current, na may phase difference na lumalapit sa zero kapag tama ang koneksyon.

1. Pagsasagawa ng Prinsipyo

Ang current transformer ay gumagana batay sa prinsipyo ng elektromagnetic induction at may estruktura na katulad ng isang pangkaraniwang transformer, na binubuo ng primary winding, sekondaryong winding, at magnetic core. Ang primary winding ay nakakonekta sa series sa circuit na inaasikaso at may kaunti lamang na turns (minsan lang isang turn), na nagdadala ng mataas na primary current.

Ang sekondaryong winding, na may maraming turns, ay nakakonekta sa series sa mga instrumento ng pagsukat, protective relays, at iba pang loads, na nagpapabuo ng closed loop. Sa normal na operasyon, ang sekondaryong bahagi ay halos nasa estado ng short-circuit. Ayon sa electromagnetic induction, ang ratio ng primary at secondary current ay inversely proportional sa ratio ng turns (I₁/I₂ = N₂/N₁). Ito ay nagbibigay-daan upang mabawasan nang proporsyonal ang malalaking currents sa standard na mababang-level na currents (karaniwang 5A o 1A), na nagpapahusay ng pagsukat, monitoring, at proteksyon.

Ang kanyang electrical symbol ay gayon:

Ang ratio ng primary at secondary rated current ng current transformer ay tinatawag na current transformation ratio (Ke). Ang expression para sa current transformation ratio ay:

Note:

• W₁, W₂ ang bilang ng turns sa primary at secondary windings ng transformer, respectively;
• I₁ₑ, I₂ₑ ang rated currents ng primary at secondary windings, respectively;
• I₁, I₂ ang aktwal na currents sa primary at secondary windings, respectively.

2. Mga Tungkulin

• Pagsukat ng Current: Nagsusukat ng mataas na primary currents at binababa ito sa standard na mababang secondary currents (halimbawa, 5A o 1A), na nagbibigay-daan sa ammeters, energy meters, at iba pang mga instrumento upang monitorin ang load current sa real time.
• Relay Protection: Nagbibigay ng current signals sa mga protective relays para sa overcurrent, differential, at distance protection. Kapag naganap ang mga fault tulad ng short circuits o overloads, ang sistema ng proteksyon ay nag-trigger ng trip signal upang i-disconnect ang power supply, na nagpapahintulot na maprotektahan ang mga equipment at sistema mula sa instability.
• Electrical Isolation: Nagbibigay ng galvanic isolation sa pagitan ng high-voltage/high-current primary circuit at low-voltage secondary circuits na ginagamit para sa pagsukat, control, at proteksyon. Ito ay nag-aasikaso ng kaligtasan ng mga personnel at secondary equipment.

3. Katangian

• Mataas na Reliability: Kailangan na matitiis ang mataas na mechanical at thermal stresses sa panahon ng mga short-circuit events. Ang CTs ay disenyo ng may excellent dynamic at thermal stability upang manatili sa buong kondisyon kahit sa ekstremong fault conditions.
• Multiple Winding Design: Ang high-voltage CTs kadalasang may multiple secondary windings—isa para sa metering (high accuracy, halimbawa, class 0.5) at isa pa para sa proteksyon (wide range at mabilis na tugon, halimbawa, class 5P o 10P). Ang low-voltage CTs karaniwang may single o dual windings upang matugunan ang basic application needs.
• Secondary Side Must Not Be Open-Circuited: Ang open circuit sa secondary side ay maaaring mag-induce ng napakataas na voltages (hanggang sa ilang kV) sa winding, na nagpapaharap sa seryosong risks ng insulation breakdown, damage sa equipment, at electric shock. Kaya, ang secondary circuit ay dapat manatili bilang closed sa panahon ng operasyon—ang pagbubukas nito ay mahigpit na ipinagbabawal.

4. Application Scenarios

• High-Voltage Applications: Ginagamit sa transmission lines at substations na may voltages na 1 kV at higit pa (halimbawa, 10 kV, 35 kV, 110 kV systems). Malawak na inilalapat sa current monitoring at proteksyon ng critical equipment tulad ng transformers, circuit breakers, at busbars, na naglalaro ng vital na papel sa pagtiyak ng reliability at seguridad ng grid.
• Low-Voltage Applications: Inilalapat sa distribution systems na nasa ibaba ng 1 kV (halimbawa, industrial workshops, commercial buildings, residential complexes). Karaniwang inilalapat sa low-voltage switchboards o distribution panels para sa branch circuit monitoring, energy metering, o integration sa residual current devices (RCDs) at smart meters upang mapabilis at ligtas na manage ang power usage.