Medición da corrente mediante transformadores de corrente de fluxo zero en equipamentos de conmutación aislados a gas (GIS)
A crecente complexidade da rede eléctrica, especialmente coa incorporación de dispositivos baseados en electrónica de potencia, exixe técnicas de medida rastreables. Estas son cruciais para determinar con precisión os componentes de alta frecuencia das correntes eléctricas elevadas. Na medida non intrusiva de correntes eléctricas AC e DC, o acoplamento magnético nas transformadoras de corrente é amplamente empregado.
O erro dunha transformadora de corrente está directamente relacionado coa magnetización do seu núcleo. Esta conexión inerente promove naturalmente a exploración de métodos para mitigar este fluxo magnético. Unha destas abordaxes é a técnica de fluxo cero. Nesta técnica, introduce-se unha corrente compensadora de equilibrio para inducir un fluxo cero no núcleo magnético.
As transformadoras de corrente de fluxo cero pertencen á categoría de Transformadores de Instrumentos de Baixa Potencia (LPITs). Os LPITs ofrecen numerosas vantaxes, incluíndo tamaño menor, menor consumo de enerxía, maior seguridade, maior precisión e mellor fiabilidade do sinal. Con a implementación da comunicación digital nas subestacións segundo a norma IEC61850-9-2, a utilización de LPITs nas Subestacións Aisladas a Gás (GIS) está destinada a ser máis prevalente.
Un devandado de detección é responsable de sentir o fluxo magnético no núcleo. Un sistema de control en bucle cerrado, que consiste nun amplificador e un devandado de realimentación, xera unha corrente secundaria. Esta corrente secundaria está deseñada para contrarrestar o fluxo producido pola corrente primaria, creando así unha "Transformadora de Corrente de Fluxo Cero".
A corrente secundaria pasa entón por un resistor de carga de precisión, xerando un sinal de voltaxe proporcional á corrente primaria. Neste esquema, o material magnético do núcleo permanece desexcitado, asegurando que non exhiba efectos de histerese ou saturación. No entanto, en condicións de CC ou de baixa frecuencia, o mecanismo de cancelación de fluxo enfrenta desafíos. O devandado de detección é incapaz de medir o fluxo residual nesas circunstancias, e polo tanto, o fluxo non pode ser eficazmente cancelado.
Para abordar as medidas de CC, incorpórase un sensor de fluxo CC. Este pode ser unha sonda Hall incrustada no núcleo ou un circuito de porta-fluxo equipado con dous devandados adicionais de control e detección.Vantaxes das Transformadoras de Corrente de Fluxo CeroOs sensores de fluxo cero AC exhiben alta linearidade e precisión. Son inmunes ás características do núcleo magnético, resultando nun pequeno erro de fase. A precisión destes sensores está principalmente determinada pola precisión do resistor de carga.
A adición dunha sonda Hall ou un detector de porta-fluxo permite a medida de correntes CC.Estes sensores son altamente resistentes á interferencia electromagnética, asegurando un funcionamento fiable en diversos entornos electromagnéticos.Desvantaxes das Transformadoras de Corrente de Fluxo CeroO sensor require unha fonte de alimentación externa e un amplificador para funcionar.Un circuito secundario defectuoso ten o potencial de xerar voltaxes perigosos, supoñendo un risco de seguridade.Exemplo de Uso de Transformadoras de Corrente de Fluxo Cero no Proxecto Kii-Channel HVDC Link para GIS de 500 kV DC ao aire libreNo proxecto Kii-Channel, utilízanse transformadoras de corrente de fluxo cero.
A figura 2 presenta o diagrama de bloques e os detalles do hardware da CT. A corrente a medir, (Ip), xera un fluxo magnético que está influenciado pola corrente (Is) no devandado secundario ((Ns)).Transe tres núcleos toroidais, situados dentro do compartimento GIS, para sentir o fluxo. Os núcleos (N1) e (N2) están dedicados a sentir os componentes de CC do fluxo remanente, mentres que (N3) é responsable de detectar o componente AC. Un oscilador impulsa o par de núcleos de detección de fluxo CC ((N1) e (N2)) a saturación en direccións opostas.
Se o fluxo de CC remanente é cero, as correntes pico resultantes en ambas as direccións serán iguais. No entanto, se o fluxo de CC é distinto de cero, a diferenza entre estes picos é proporcional ao fluxo de CC remanente. Combinando o componente AC detectado por (N3), establecése un bucle de control. Este bucle xera a corrente secundaria (Is) de tal xeito que anula o fluxo global. Un amplificador de potencia suministra a corrente (Is) ao devandado secundario (Ns). Posteriormente, a corrente secundaria diríxese ao resistor de carga, que converte a corrente nun sinal de voltaxe equivalente. A precisión da medida está determinada tanto polo resistor de carga como pola estabilidade do amplificador diferencial.
As transformadoras de corrente de fluxo cero son instrumentos de precisión deseñados para medidas AC e AC/CC. Actualmente, son as máis comúnmente utilizadas en Subestacións Aisladas a Gás (GIS) de Corrente Directa de Alta Tensión (HVDC). O principio de medida dunha transformadora de corrente de fluxo cero AC ilustrase na Figura 1.
