Stroommeting deur nulvloed-stroomtransformers in gasgeïsoleerde skakeltoestelle (GIS)

Die toenemende kompleksiteit van die kragnetwerk, veral met die insluiting van krag-elektronika-gebaseerde toestelle, maak spoorbare meettegnieke noodsaaklik. Hierdie is krities vir die akkurate bepaling van die hoë-frekwensiekomponente van hoë elektriese strome. By die nie-intrusiewe meting van beide wisselstroom en eenrigtingstroom word magneetkoppeling in stroomtransformers wyd aangewend.

Die fout in 'n stroomtransformer is direk verwant aan die magnetisering van sy kern. Hierdie inherente verband moedig natuurlik die ondersoek van metodes aan om hierdie magneetvloed te verminder. Een sodanige benadering is die nul-vloed-tegniek. In hierdie tegniek word 'n balanserende kompenseerstroom geïntroduceer om nul-vloed binne die magneetkern te veroorsaak.

Nul-vloed-stroomtransformers val onder die kategorie van Lae-Krag Instrument Transformers (LPITs). LPITs bied baie voordele, insluitend kleiner grootte, laer kragverbruik, verbeterde veiligheid, hoër akkuraatheid, en verbeterde seinbetroubaarheid. Met die implementering van digitale kommunikasie in transformasies volgens die IEC61850-9-2 standaard, word die gebruik van LPITs in Gas-Geskei Substations (GIS) meer algemeen.

'n Deteksiewinding is verantwoordelik vir die waarneming van die magneetvloed binne die kern. 'n Geslote-sirkel beheersisteem, bestaande uit 'n versterker en 'n terugvoerwinding, genereer 'n sekondêre stroom. Hierdie sekondêre stroom is ontwerp om die vloed wat deur die primêre stroom geproduseer word, te neutraliseer, daardeur 'n "Nul-vloed CT" skeppend. 

Die sekondêre stroom gaan dan deur 'n presisie belastingsweerstand, wat 'n spanningsignaal genereer wat eweredig is aan die primêre stroom. In hierdie opstelling bly die magneetmateriaal van die kern onopgewonde, wat verseker dat dit nie histerese of versadigingseffekte vertoon nie. Tog, by DC of lae frekwensie omstandighede, ervaar die vloedannulasie-meganisme uitdagings. Die deteksiewinding is onvermoë om die residuele vloed onder sulke omstandighede te meet, en dus kan die vloed nie effektief gekanselleer word nie. 

Vir DC-metinge word 'n DC-vloedsensor ingesluit. Dit kan óf 'n Hall-sonde ingebed binne die kern wees, óf 'n flux-gate-sirkel toegerus met twee addisionele beheer- en sensorenwindings.Voordele van Nul-vloed-StroomtransformersAC nul-vloed-sensore vertoon hoë lineariteit en presisie. Hulle is immuun teen die eienskappe van die magneetkern, wat lei tot 'n klein fasefout. Die akkuraatheid van hierdie sensore word hoofsaaklik bepaal deur die presisie van die belastingsweerstand.

Die byvoeging van 'n Hall-sonde of 'n flux-gate-detektor maak die meting van DC-strome moontlik.Diese sensore is hoog resistent teen elektromagnetiese interferensie, wat betroubare bedryf in verskeie elektromagnetiese omgewings verseker.Nadele van Nul-vloed-StroomtransformersDie sensor vereis 'n eksterne kragtoevoer en 'n versterker om te funksioneer.'n Mislukte sekondêre sirkel het die potensiaal om gevaarlike spanninge te geneer, wat 'n veiligheidsrisiko inhoud.Verbruik van Nul-vloed-Stroomtransformers in die Kii-Kanaalprojek HVDC Skakel vir Buite 500 kV DC GISIn die Kii-Kanaalprojek word nul-vloed-CT's aangewend. 

Figuur 2 wys die blokskaak en die hardewarebesonderhede van die CT. Die stroom wat gemeet moet word, (Ip), genereer 'n magneetvloed wat beïnvloed word deur die stroom (Is) in die sekondêre winding ((Ns)).Drie toroidale kerne, geleë binne die GIS kompartement, word gebruik om die vloed te waarnem. Kerne (N1) en (N2) is toegewyd aan die waarneming van die DC-komponente van die oorblywende vloed, terwyl (N3) verantwoordelik is vir die waarneming van die AC-komponent. 'n Ossillator dryf die paartjie DC-vloed-waarnemende kerne ((N1) en (N2)) in teenoorgestelde rigtings tot versadiging.

As die oorblywende DC-vloed nul is, sal die resultante stroompieke in albei rigtings gelyk wees. Tog, as die DC-vloed nie-nul is, is die verskil tussen hierdie pieke eweredig aan die residuele DC-vloed. Deur die AC-komponent wat deur (N3) waargeneem word, te kombineer, word 'n beheerslus gevorm. Hierdie lus genereer die sekondêre stroom (Is) op so 'n manier dat dit die algehele vloed annuleer. 'n Kragversterker verskaf die stroom (Is) aan die sekondêre winding (Ns). Vervolgens word die sekondêre stroom na die belastingsweerstand gestuur, wat die stroom omskep na 'n ekwivalente spanningsignaal. Die metingpresisie word bepaal deur sowel die belastingsweerstand as die stabiliteit van die differensiaalversterker.

Nul-vloed-stroomtransformers is presisie-instrumente ontwerp vir AC en AC/DC-metinge. Tans word hulle mees algemeen in Hoëspanning Direkte Stroom (HVDC) Gas-Geskei Substations (GIS) gebruik. Die meetprinsipe van 'n AC nul-vloed-stroomtransformer word in Figuur 1 geïllustreer.