गैस इन्सुलेटेड स्विचगियर (GIS) में जीरो फ्लक्स करंट ट्रांसफार्मर द्वारा विद्युत धारा की माप

पावर ग्रिड की बढ़ती जटिलता, विशेष रूप से पावर-इलेक्ट्रोनिक्स-आधारित उपकरणों के एकीकरण के साथ, ट्रेसेबल मापन तकनीकों की आवश्यकता बनाती है। ये उच्च फ्रीक्वेंसी घटकों को शुद्ध रूप से निर्धारित करने के लिए महत्वपूर्ण हैं। एसी और डीसी विद्युत धाराओं के गैर-प्रवेशाधिकारी मापन में, वर्तमान ट्रांसफॉर्मर में चुंबकीय कोप्लिंग व्यापक रूप से इस्तेमाल की जाती है।

वर्तमान ट्रांसफॉर्मर की त्रुटि इसके कोर के चुंबकीयकरण से सीधे संबंधित है। यह अंतरंग संबंध इस चुंबकीय फ्लक्स को कम करने की विधियों की खोज को प्रेरित करता है। ऐसी एक विधि जीरो-फ्लक्स तकनीक है। इस तकनीक में, एक संतुलन वाली भरपाई धारा पेश की जाती है जो चुंबकीय कोर में जीरो-फ्लक्स पैदा करती है।

जीरो-फ्लक्स वर्तमान ट्रांसफॉर्मर लो-पावर इंस्ट्रूमेंट ट्रांसफॉर्मर (LPITs) की श्रेणी में आते हैं। LPITs कई लाभ प्रदान करते हैं, जिनमें छोटा आकार, कम ऊर्जा उपभोग, बेहतर सुरक्षा, उच्च सटीकता और संकेत की विश्वसनीयता सुधार शामिल हैं। IEC61850-9-2 मानक के अनुसार सबस्टेशनों में डिजिटल संचार के लागू होने के साथ, गैस-इनसुलेटेड सबस्टेशन (GIS) में LPITs का उपयोग अधिक व्यापक होने वाला है।

एक डिटेक्शन वाइंडिंग कोर में चुंबकीय फ्लक्स को संवेदन करने के लिए जिम्मेदार होता है। एक बंद लूप नियंत्रण प्रणाली, जो एक एम्प्लिफायर और एक पीडबैक वाइंडिंग से बनी होती है, एक द्वितीयक धारा उत्पन्न करती है। यह द्वितीयक धारा प्राथमिक धारा द्वारा उत्पन्न फ्लक्स को विरोध करने के लिए डिजाइन की गई होती है, जिससे "जीरो-फ्लक्स CT" बनता है।

फिर द्वितीयक धारा एक सटीक बर्डन रेझिस्टर से गुजरती है, जो प्राथमिक धारा के अनुपात में एक वोल्टेज सिग्नल उत्पन्न करती है। इस सेटअप में, कोर का चुंबकीय सामग्री उत्तेजित नहीं रहती, जिससे यह हिस्टरिसिस या संतृप्ति प्रभाव नहीं दिखाती। हालांकि, डीसी या कम-फ्रीक्वेंसी स्थितियों में, फ्लक्स रद्दीकरण मेकानिज्म का सामना चुनौतियों से करना पड़ता है। डिटेक्शन वाइंडिंग ऐसी परिस्थितियों में अवशिष्ट फ्लक्स को मापने में असमर्थ होता है, और इसलिए, फ्लक्स को प्रभावी रूप से रद्द नहीं किया जा सकता।

डीसी मापनों को संबोधित करने के लिए, एक डीसी फ्लक्स सेंसर शामिल किया जाता है। यह एक हॉल प्रोब, जो कोर में एम्बेडेड हो सकता है, या दो अतिरिक्त नियंत्रण और सेंसिंग वाइंडिंग के साथ एक फ्लक्स-गेट सर्किट हो सकता है। जीरो-फ्लक्स वर्तमान ट्रांसफॉर्मर के फायदे: एसी जीरो-फ्लक्स सेंसर उच्च रैखिकता और सटीकता प्रदर्शित करते हैं। वे चुंबकीय कोर की विशेषताओं से अप्रभावित होते हैं, जिससे छोटी फेज त्रुटि होती है। इन सेंसरों की सटीकता मुख्य रूप से बर्डन रेझिस्टर की सटीकता पर निर्भर करती है।

हॉल प्रोब या फ्लक्स-गेट डिटेक्टर की विशेषता डीसी धाराओं को मापने की क्षमता है। ये सेंसर विद्युत चुंबकीय हस्तक्षेप से अत्यधिक प्रतिरोधी होते हैं, जिससे विभिन्न विद्युत चुंबकीय परिवेशों में विश्वसनीय संचालन सुनिश्चित होता है। जीरो-फ्लक्स वर्तमान ट्रांसफॉर्मर के नुकसान: सेंसर को बाहरी ऊर्जा स्त्रोत और एम्प्लिफायर की आवश्यकता होती है। एक दोषपूर्ण द्वितीयक सर्किट खतरनाक वोल्टेज उत्पन्न कर सकता है, जो सुरक्षा का खतरा बनता है। जीरो-फ्लक्स वर्तमान ट्रांसफॉर्मर का उपयोग की-चैनल परियोजना में 500 किलोवोल्ट डीसी GIS के लिए आउटडोर HVDC लिंक में: की-चैनल परियोजना में जीरो-फ्लक्स CT का उपयोग किया जाता है।

आकृति 2 CT के ब्लॉक आरेख और हार्डवेयर के विवरण प्रस्तुत करती है। मापने वाली धारा (Ip), द्वितीयक वाइंडिंग (Ns) में धारा (Is) द्वारा प्रभावित चुंबकीय फ्लक्स उत्पन्न करती है। तीन टोरोइडल कोर, GIS कक्ष के भीतर स्थित, फ्लक्स को संवेदन करने के लिए इस्तेमाल किए जाते हैं। कोर (N1) और (N2) शेष फ्लक्स के डीसी घटकों को संवेदन करने के लिए उपयोग किए जाते हैं, जबकि (N3) एसी घटक को निर्धारित करने के लिए जिम्मेदार है। एक ऑसिलेटर डीसी-फ्लक्स-सेंसिंग कोर (N1 और N2) को विपरीत दिशाओं में संतृप्ति में ले जाता है।

यदि शेष डीसी फ्लक्स शून्य है, तो दोनों दिशाओं में परिणामी धारा चोटियाँ समान होंगी। हालांकि, यदि डीसी फ्लक्स शून्य नहीं है, तो इन चोटियों के बीच का अंतर अवशिष्ट डीसी फ्लक्स के अनुपात में होगा। (N3) द्वारा निर्धारित एसी घटक को जोड़कर, एक नियंत्रण लूप स्थापित किया जाता है। यह लूप द्वितीयक धारा (Is) को ऐसे उत्पन्न करता है कि यह समग्र फ्लक्स को रद्द कर देता है। एक पावर एम्प्लिफायर द्वितीयक वाइंडिंग (Ns) को धारा (Is) देता है। फिर, द्वितीयक धारा बर्डन रेझिस्टर में भेजी जाती है, जो धारा को एक समतुल्य वोल्टेज सिग्नल में परिवर्तित करता है। मापन की सटीकता बर्डन रेझिस्टर और डिफरेंशियल एम्प्लिफायर की स्थिरता दोनों पर निर्भर करती है।

जीरो-फ्लक्स वर्तमान ट्रांसफॉर्मर एसी और एसी/डीसी मापन के लिए डिजाइन किए गए सटीक उपकरण हैं। वर्तमान में, वे उच्च वोल्टेज डायरेक्ट करंट (HVDC) गैस-इनसुलेटेड सबस्टेशन (GIS) में सबसे अधिक उपयोग किए जाते हैं। एक एसी जीरो-फ्लक्स वर्तमान ट्रांसफॉर्मर के मापन सिद्धांत को आकृति 1 में दिखाया गया है।