Pagsukat ng kasalukuyan sa pamamagitan ng zero flux current transformers sa gas insulated switchgear (GIS)

Ang lumalaking komplikado ng grid ng kuryente, lalo na sa pagsasama ng mga aparato na batay sa power-electronics, ay nangangailangan ng mga teknik ng pagmemeasure na maaaring itrace. Ang mga ito ay mahalaga para sa tumpak na pag-ascertain ng mga high-frequency components ng mataas na kuryente. Sa non-intrusive measurement ng parehong AC at DC electrical currents, malawakang ginagamit ang magnetic coupling sa mga current transformers.

Ang error ng isang current transformer ay direkta na may kaugnayan sa magnetization ng kanyang core. Ang natural na koneksyon na ito ay nagpapahiwatig ng pag-aaral ng mga paraan upang bawasan ang magnetic flux. Isa sa mga paraan na ito ay ang zero-flux technique. Sa teknik na ito, isinasama ang isang balancing compensating current upang makabuo ng zero-flux sa magnetic core.

Ang mga zero-flux current transformers ay kasama sa kategorya ng Low-Power Instrument Transformers (LPITs). Ang LPITs ay nagbibigay ng maraming mga benepisyo, kabilang ang mas maliit na sukat, mas mababang power consumption, enhanced safety, mas mataas na accuracy, at mas mapagkakatiwalaang signal. Sa pag-implement ng digital communication sa mga substation ayon sa IEC61850-9-2 standard, ang paggamit ng LPITs sa Gas-Insulated Substations (GIS) ay inaasahang magiging mas karaniwan.

Ang detection winding ay responsable sa pag-sense ng magnetic flux sa loob ng core. Ang isang closed-loop control system, na binubuo ng isang amplifier at isang feedback winding, ay nag-generate ng isang secondary current. Ang secondary current na ito ay disenyo upang kontra-act sa flux na gawa ng primary current, kaya nabubuo ang "Zero-flux CT".

Ang secondary current ay dadaan sa isang precision burden resistor, na nag-generate ng isang voltage signal na proporsyonal sa primary current. Sa setup na ito, ang magnetic material ng core ay hindi na-excite, kaya tiyak na hindi ito nagpapakita ng hysteresis o saturation effects. Gayunpaman, sa DC o low-frequency conditions, ang flux cancellation mechanism ay nakakaranas ng mga hamon. Ang detection winding ay hindi maaaring sukatin ang residual flux sa ganitong kondisyon, kaya hindi ito maaaring epektibong kanselain.

Upang tugunan ang DC measurements, isinasama ang isang DC flux sensor. Ito maaaring isang Hall probe na embedded sa core o isang flux-gate circuit na may dalawang additional control at sensing windings. Mga Advantages ng Zero-flux Current Transformers Ang AC zero-flux sensors ay nagpapakita ng mataas na linearity at precision. Sila ay immune sa mga katangian ng magnetic core, na nagreresulta sa maliit na phase error. Ang accuracy ng mga sensor na ito ay pangunahing nakadepende sa precision ng burden resistor.

Ang pagdaragdag ng isang Hall probe o flux-gate detector ay nagbibigay-daan sa pag-measure ng DC currents. Ang mga sensor na ito ay may mataas na resistance sa electromagnetic interference, na nagpapataas ng reliable operation sa iba't ibang electromagnetic environments. Mga Disadvantages ng Zero-flux Current Transformers Ang sensor ay nangangailangan ng external power supply at amplifier upang gumana. Ang isang malfunctioning secondary circuit ay may potensyal na mag-produce ng hazardous voltages, na nagpapahamak sa seguridad. Halimbawa ng Paggamit ng Zero-flux Current Transformer sa Kii-Channel Project HVDC Link para sa Outdoor 500 kV DC GIS Sa Kii-Channel project, ginagamit ang zero-flux CTs.

Ipinaipresenta sa Figure 2 ang block diagram at ang mga detalye ng hardware ng CT. Ang current na susukatin, (Ip), ay nag-generate ng magnetic flux na naapektuhan ng current (Is) sa secondary winding ((Ns)). Tatlong toroidal cores, na nasa loob ng GIS compartment, ay ginagamit upang sukatin ang flux. Ang cores (N1) at (N2) ay dedikado sa pag-sense ng DC components ng natitirang flux, habang ang (N3) ay responsable sa pag-detect ng AC component. Isang oscillator ang nag-drive ng pair ng DC-flux-sensing cores ((N1) at (N2)) sa saturation sa kabaligtarang direksyon.

Kung ang natitirang DC flux ay zero, ang resulting current peaks sa parehong direksyon ay magiging equal. Gayunpaman, kung ang DC flux ay non-zero, ang difference sa pagitan ng mga peaks ay proporsyonal sa residual DC flux. Sa pamamagitan ng pag-combine ng AC component na detected ng (N3), nabubuo ang isang control loop. Ang loop na ito ay nag-generate ng secondary current (Is) sa paraan na ito ay nililisan ang overall flux. Ang isang power amplifier ang nag-supply ng current (Is) sa secondary winding (Ns). Pagkatapos, ang secondary current ay idinidirekta sa burden resistor, na nag-convert ng current sa equivalent voltage signal. Ang measurement precision ay nakadepende sa parehong burden resistor at stability ng differential amplifier.

Ang mga zero-flux current transformers ay mga precision instruments na disenyo para sa AC at AC/DC measurements. Sa kasalukuyan, sila ay pinaka-karaniwang ginagamit sa High-Voltage Direct Current (HVDC) Gas-Insulated Substations (GIS). Ang principle ng measurement ng isang AC zero-flux current transformer ay ipinapakita sa Figure 1.