מדידת זרם באמצעות מותחי זרם אפס פלוקס בציוד מתווך מבודד בגז (GIS)

הצורך הגובר במדידות מעקב בהקשר של רשת החשמל, במיוחד עם אינטגרציה של מכשירים מבוססי אלקטרוניקה כוח, מחייב שימוש בטכניקות מדידה מעקב. טכניקות אלו חיוניות למדידת המרכיבים בתדר גבוה של זרמים חשמליים גבוהים. במדידות לא פולשניות של זרמים חילופין וזרם ישר, משתמשים באופן נרחב בחיבור מגנטי בטרנספורמציות זרם.

שגיאת הטרנספורמטור של הזרם קשורה ישירות למגנטיות הליבה שלו. הקשר ההכרחי הזה מעודד את המחקר אחר דרכים להפחית את השדה המגנטי. אחת הדרכים היא הטכניקה של זרם אפסי. בטכניקה זו, מוכנס זרם תקviktion כדי ליצור שדה מגנטי אפסי בליבה המגנטית.

טרנספורמציות זרם אפסי שייכות לקטגוריה של טרנספורמציות מדידה בעלות אנרגיה נמוכה (LPITs). LPITs מציעות יתרונות רבים, כולל גודל קטן יותר, צריכת אנרגיה נמוכה יותר, בטיחות משופרת, דיוק גבוה יותר ומימדי אמינות אות משופרים. עם האימפקציה של תקשורת דיגיטלית בתחנות משנה בהתאם לתקן IEC61850 - 9 - 2, השימוש ב-LPITs בתחנות משנה מבודדות בגז (GIS) מתוכנן להיות נפוץ יותר.

סליל גילוי אחראי לגילוי השדה המגנטי בליבה. מערכת בקרה סגורה, המורכבת מאביזר ומסליל משוב, מייצרת זרם משני. הזרם המשני מתוכנן להתנגד לשדה המגנטי שנוצר מהזרם הראשי, ובכך ליצור "טרנספורמטור זרם אפסי".

הזרם המשני עובר דרך 저ומן מדויק, ויוצר אות מתח פרופורציונלי לזרם הראשי. בסביבה זו, החומר המגנטי של הליבה נשאר ללא התלהטות, מבטיח שהוא אינו מציג תכונות הסתגלות או 포 satuksi. עם זאת, בתנאים של זרם ישר או בתדר נמוך, механизм הביטול של השדה המגנטי מתמודד עם אתגרים. סליל הגילוי אינו מסוגל למדוד את השדה המגנטי השארתי בתנאים כאלה, ולכן השדה המגנטי אינו יכול לבוטל בצורה יעילה.

כדי להתמודד עם מדידות זרם ישר, מוסיפים חיישן שדה מגנטי לזרם ישר. זה יכול להיות מחוון הול מוטמע בליבה או מעגל שער שדה מגנטי מצויד בשני סלים נוספים של בקרה וגילוי. יתרונות טרנספורמציות זרם אפסי חיישני זרם אפסי בתדר חילופין מציגים קוויוניות גבוהה ודיוק. הם unsusceptible לתכונות הליבה המגנטית, מה שמוביל לשגיאה פאזה קטנה. הדיוק של החיישנים הללו נקבע בעיקר על ידי הדיוק של 저ומן העומס.

הוספת מחוון הול או חיישן שער שדה מגנטי מאפשרת מדידת זרמים ישרים. החיישנים הללו עמידים מאוד להתפרעות אלקטרומגנטית, ומבטיחים פעולה אמינה בסביבות אלקטרומגנטיות שונות. חסרונות טרנספורמציות זרם אפסי החיישן דורש הזנת חשמל חיצונית ואביזר כדי לפעול. מעגל משני תקול יכול לייצר מתחים מסוכנים, מה שמוביל לסיכון בטיחותי. דוגמה לשימוש בטרנספורמציות זרם אפסי בפרויקט Kii-Channel HVDC Link עבור GIS DC 500 kV חיצוני בפרויקט Kii-Channel, משתמשים בטרנספורמציות זרם אפסי.

תרשים 2 מציג את תרשים הבלוק והפרטים החומריים של ה-CT. הזרם הנמדד, (Ip), יוצר שדה מגנטי המושפע מהזרם (Is) בסליל המשני ((Ns)). שלוש ליבות טורואידליות, ממוקמות בתוך המגזר של ה-GIS, משמשות לגילוי השדה המגנטי. הליבות (N1) ו-(N2) מוקדשות לגילוי המרכיבים של הזרם הישר של השדה המגנטי השארתי, בעוד ש-(N3) אחראית לגילוי המרכיב בתדר חילופין. אוסצילטור מפעיל את זוג הליבות הגולמיות של הזרם הישר ((N1) ו-(N2)) לספיגה בכיוונים מנוגדים.

אם השדה המגנטי השארתי של הזרם הישר הוא אפס, אז הפיאקים של הזרם שנוצרים בכיוונים שניים יהיו שווים. עם זאת, אם השדה המגנטי השארתי אינו אפס, ההבדל בין הפיאקים הללו יהיה פרופורציונלי לשדה המגנטי השארתי של הזרם הישר. באמצעות הקומבינציה של המרכיב בתדר חילופין שנבדק על ידי (N3), נוצר מעגל בקרה. המעגל הזה מייצר את הזרם המשני (Is) כך שישווה את השדה המגנטי הכולל. אביזר מעצמת מספק את הזרם (Is) לסליל המשני (Ns). לאחר מכן, הזרם המשני מועבר ל저ומן העומס, הממיר את הזרם לאות מתח שקול. הדיוק המדידה נקבע הן על ידי דיוק 저ומן העומס והן על ידי יציבות האביזר הדיפרנציאלי.

טרנספורמציות זרם אפסי הן מכשירי מדידה מדויקים שתוכננו למדידות זרם חילופין וזרם חילופין/ישר. כיום, הם משמשים בעיקר בתחנות משנה מבודדות בגז (GIS) בזרם ישר בלחץ גבוה (HVDC). עיקרון המדידה של טרנספורמטור זרם אפסי בתדר חילופין מוצג בתרשים 1.