Voolu mõõtmine nullvoolu transformaatoritega gaasi eraldatud lülitustehnikas (GIS)

Elektrivõrgu suureneva keerukuse, eriti võrgus kasutatavate energiaelektroonikaseadmete tõttu, on jälgitavad mõõtmismeetodid hädavajalikud. Need on olulised kõrgefrekventssete komponentide täpseks määramiseks suurtes elektrivooludes. Vahelduv- ja pidevajoone elektrivoolude mitteinvaseeriva mõõtmiseks kasutatakse laialdaselt magnettikku ühendust transformaatorites.

Transformaatori vea suurus on otseselt seotud selle magneetjärsi magnetiseerimisega. See loomulik seos viib meetodite uurimiseni, mis aitaksid vähendada seda magneetvoolu. Üks selline meetod on nullmagneetvoo tehnik. Selles meetodis lisatakse tasakaalustav kompenseeriv voog, et luua nullmagneetvoo magneetjärsis.

Nullmagneetvoo transformaatorid kuuluvad vähesel konsumptsel põhinevate mõõttransformaatorite (LPITs) kategooriasse. LPITsidel on palju eeliseid, sealhulgas väiksem suurus, madalam energiakasutus, parem ohutus, suurem täpsus ja parandatud signaali usaldusväärsus. Digitaalse kommunikatsiooni rakendamisega alamvoolupaikades vastavalt IEC61850 - 9 - 2 standardile muutub LPITside kasutamine gaasiisolatsiooniga allikutes (GIS) üha levinumaks.

Magneetvoo tuvastamiseks magneetjärsis vastutab detekteripits. Suletud tsüklil põhinev juhtimissüsteem, mis koosneb tugevdamisest ja tagasisides pitsist, toodab teise vooga. See teine voog on mõeldud vastandama esimese vooga toodetud magneetvoolu, luues nii "Nullmagneetvoo CT".

Teine voog läbib täpsust taastusrindade, tootes spantsi, mis on proportsionaalne esimese vooga. Sellisel paigutusel jääb magneetjärsi materjal magnetiseerimata, tagades, et see ei näita histereesi- ega sättumiseefekte. Kuid DC või madalate sageduste korral on magneetvoo tühistamise mehhanismi ees seisavad väljakutsed. Detekteripits ei suuda sellistes tingimustes jääkmagneetvoolu mõõta, seega ei saa magneetvoolu efektiivselt tühistada.

DC mõõtmiseks on integreeritud DC magneetvoo sensor. See võib olla kas magneetjärsi sees asuv Halli sonaar või kahe kontrolli- ja tuvastuspitsiga varustatud fluxgate-voogukord. Nullmagneetvoo transformaatorite eelised: AC nullmagneetvoo sensorid näitavad kõrget lineaarsust ja täpsust. Nad on immuuned magneetjärsi omaduste suhtes, mis tuleb väikese fazeveaga. Nende sensorite täpsus määratakse peamiselt taastusrinda täpsusest.

Halli sonaari või fluxgate-detektori lisamine võimaldab DC voogude mõõtmist. Need sensorid on väga vastupidavad elektromagnetilise segaduse suhtes, tagades nii usaldusväärset töö mitmesugustes elektromagnetilistes keskkondades. Nullmagneetvoo transformaatorite puudused: Sensor vajab välise võimsusallikaga ja tugevdamisega, et töötada. Võrdlemisi töövigane teine tsükkel võib põhjustada ohtlikke pingeid, millel on ohutusrisk.

Nullmagneetvoo transformaatorite kasutamise näide Kii-Kanal projekti HVDC lingis 500 kV DC GIS-i jaoks vabas õhus: Kii-Kanal projektis kasutatakse nullmagneetvoo CT-sid.

Joonis 2 näitab CT blokkdiagrammi ja selle hardveri üksikasju. Mõõdetava voogu (Ip) genereerib magneetvoo, mis on mõjutatud teise vooga (Is) teises pitsis ((Ns)). Kolm toroidaalset magneetjärsi, mis asuvad GIS-kompartiments, kasutatakse magneetvoo tuvastamiseks. Magneetjärsid (N1) ja (N2) on mõeldud jääkvoo DC komponentide tuvastamiseks, samas kui (N3) vastutab AC komponendi tuvastamise eest. Oscillaator ajab DC-magneetvoo tuvastamiseks kasutatavad magneetjärsid ((N1) ja (N2)) vastanduses üksteisega sättumiseni.

Kui jääkvoo DC komponent on null, siis tulemuseks saadud voogupikkused mõlemas suunas on võrdsed. Kui aga jääkvoo DC komponent on mitte-null, siis nende pikkuste vahe on proportsionaalne jääkvoo DC komponentiga. Kombineerides (N3) poolt tuvastatud AC komponenti, luuakse juhtimistsükkel. See tsükkel genereerib teise vooga (Is) nii, et see tühistab kogu magneetvoo. Tugevdamisamplifikaator tarnib voogu (Is) teisele pitsile (Ns). Seejärel suunatakse teine voog taastusrinda, mis teisendab voogu vastavaks spantsi. Mõõtmise täpsus määratakse nii taastusrinda kui ka diferentsiaalamplifikaatori stabiilsusest.

Nullmagneetvoo transformaatorid on täpsete mõõtmiste seadmed, mõeldud AC ja AC/DC mõõtmiseks. Praegu kasutatakse neid kõige levinumalt kõrgepinge pidevajoone (HVDC) gaasiisolatsiooniga allikutes (GIS). AC nullmagneetvoo transformaatori mõõtmise printsiip on näidatud joon. 1.