Mjerenje struje nultoplovinskim transformatorima struje u plin-insuliranoj sklopnoj opremi (GIS)

Rastuća složenost električne mreže, posebno s uključivanjem uređaja temeljenih na strujnim elektronikama, stvara potrebu za praćenim tehnikama mjerenja. Ove su ključne za točno utvrđivanje visokofrekventnih komponenti velikih električnih struja. U neprekidnom mjerenju i AC i DC električnih struja, ekstensivno se koristi magnetsko spajanje u transformatorima struje.

Greška u transformatoru struje direktno je povezana s magnetizacijom njegove jezgre. Ova prirodna veza naravno podstiče istraživanje metoda za umanjenje ovog magnetskog toka. Jedan takav pristup je tehnika nultog toka. U ovoj tehnici uvodi se balansirajući kompenzacijski tok kako bi se unutar magnetske jezgre inducirao nulti tok.

Transformatori struje s nultim tokom pripadaju kategoriji niskosnажале, произошла ошибка. Давайте продолжим перевод на хорватский язык:

Transformatori struje s nultim tokom pripadaju kategoriji Niskosnažnih instrumentnih transformatora (LPIT). LPIT-ovi nude mnoge prednosti, uključujući manju veličinu, niže potrošnje energije, poboljšanu sigurnost, veću točnost i poboljšanu pouzdanost signala. S primjenom digitalne komunikacije u pretvorima prema standardu IEC61850-9-2, uporaba LPIT-a u plinovitim izoliranim pretvorima (GIS) postaje sve češća.

Omotnički zavojnik je odgovoran za osjetljivost na magnetski tok unutar jezgre. Zatvoreni sustav upravljanja, sastavljen od pojačala i zavojnika povratne veze, generira sekundarni tok. Taj sekundarni tok je dizajniran da protuteži tok proizveden primarnim tokom, stvarajući "Zero-flux CT".

Sekundarni tok tada prolazi kroz precizni otpornik opterećenja, generirajući naponski signal proporcionalan primarnom toku. U tom postavljanju, magnetski materijal jezgre ostaje neiskazan, što osigurava da ne pokazuje efekte histereze ili nasitavanja. Međutim, kod DC ili niskofrekventnih stanja, mehanizam poništavanja toka suočava se s izazovima. Omotnički zavojnik ne može mjeriti rezidualni tok u takvim okolnostima, pa tok ne može biti efektivno poništen.

Za rješavanje DC mjerenja, uključen je DC senzor toka. To može biti Hall proba ugrađena u jezgru ili flux-gate krug opremljen dva dodatna kontrolna i osjetljiva zavojnika. Prednosti transformatora struje s nultim tokom AC senzori s nultim tokom pokazuju visoku linearnost i preciznost. Oni su imuni na karakteristike magnetske jezgre, što rezultira malim faznim greškama. Točnost ovih senzora uglavnom je određena preciznošću otpornika opterećenja.

Dodavanje Hall probe ili flux-gate detektora omogućuje mjerenje DC struja. Ovi senzori su vrlo otporni na elektromagnetsku smetnju, što osigurava pouzdan rad u različitim elektromagnetskim okruženjima. Nedostaci transformatora struje s nultim tokom Senzor zahtijeva vanjski napajanje i pojačalo za funkcioniranje. Neispravni sekundarni krug ima potencijal da generira opasne naponse, što predstavlja rizik za sigurnost. Primjer upotrebe transformatora struje s nultim tokom u projektu Kii-Channel HVDC link za vanjski 500 kV DC GIS U projektu Kii-Channel korišteni su transformatori struje s nultim tokom.

Slika 2 prikazuje blok dijagram i hardverske detalje CT. Struja koja se mjeri, (Ip), generira magnetski tok koji utječe struja (Is) u sekundarnom zavojniku ((Ns)). Koriste se tri toroidne jezgre, smještene unutar GIS odjeljka, za osjetljivost na tok. Jezgre (N1) i (N2) posvećene su osjetljivosti na DC komponente preostalog toka, dok (N3) služi za otkrivanje AC komponente. Oskilator pogonjava par DC-toka-osjetljivih jezgara ((N1) i (N2)) do nasitavanja u suprotnim smjerovima.

Ako je preostali DC tok nula, rezultirajuće šiljke struje u oba smjera bit će jednake. Međutim, ako je DC tok neniži, razlika između tih šiljaka je proporcionalna preostalom DC toku. Kombiniranjem AC komponente otkrivene od strane (N3), postavlja se kontrolna petlja. Ta petlja generira sekundarni tok (Is) na način da poništava ukupni tok. Pojačalo snage isporučuje struju (Is) na sekundarni zavojnik (Ns). Zatim se sekundarni tok usmjerava na otpornik opterećenja, koji pretvara struju u ekvivalentni naponski signal. Preciznost mjerenja određuje se i otpornikom opterećenja i stabilnošću diferencijalnog pojačala.

Transformatori struje s nultim tokom su precizni instrumenti dizajnirani za AC i AC/DC mjerenja. Trenutno, najčešće se koriste u visokonaponskim izravnim strujama (HVDC) plinovitim izoliranim pretvorima (GIS). Princip mjerenja AC transformatora struje s nultim tokom prikazan je na slici 1.