Áramerőlegés nulláramú áramerőlegőkkel gázizolált kapcsolókészülékekben (GIS)

Az áramhálózatok egyre nagyobb összetettsége, különösen a hatáskörök alapú eszközök bevonásával, nyomkövethető mérési technikákat tesz szükségessé. Ezek létfontosságúak a magas frekvenciájú komponensek pontos megállapításához a magas feszültségű áramokban. A nem invazív mérések során, mind az AC, mind a DC áramok mérésénél széles körben alkalmazzák a mágneses kölcsönhatást az áramerősségekben.

Egy áramerősségnél a hiba közvetlenül kapcsolódik a magnezeje magnetizáltságához. Ez természetesen felveti a módszerek kifejtését ennek a mágneses fluxusnak a csökkentésére. Egy ilyen módszer a null-flux technika. Ebben a technikában egy egyensúlyozó kompenzációs áramot vezetnek be, hogy a mágneses magban null-fluxust generáljanak.

A null-flux áramerősségek a Low-Power Instrument Transformers (LPITs) kategóriájába tartoznak. Az LPITek számos előnyt kínálnak, beleértve a kisebb méretet, a kevesebb energiafelhasználást, a javított biztonságot, a magasabb pontosságot és a megbízhatóbb jelátvitelt. A digitális kommunikáció bevezetése a IEC61850-9-2 standard szerinti aláállományokban azt eredményezi, hogy az LPITek használata a Gáz-elhelyezett Állományokban (GIS) egyre elterjedtebb lesz.

Egy detektáló tekercs felelős a mágneses fluxus érzékeléséért a magban. Egy zárt hurok irányító rendszer, amely egy erősítő és egy visszacsatolási tekercsből áll, létrehoz egy másodlagos áramot. Ez a másodlagos áram úgy van kialakítva, hogy ellensúlyozza a primáris áram által kibocsátott fluxust, így létrehozva egy "Null-flux CT"-t. 

A másodlagos áram ekkor áthalad egy precíziós terhelésellenállón, ami egy olyan feszültségjel generál, ami arányos a primáris árral. Ez a beállításban a mágneses anyag a magban nem fog lefektetni, így biztosítva, hogy ne mutasson hysteresis vagy telítődési hatásokat. Viszont, DC vagy alacsony frekvenciájú feltételek mellett a fluxus törlési mechanizmusnak nehézségei vannak. A detektáló tekercs nem képes mérni a maradék fluxust ilyen körülmények között, ezért a fluxus nem lehet hatékonyan eltörlődött. 

A DC mérések kezeléséhez egy DC fluxusszensor integrálása történik. Ez lehet egy a mágneses magba beágyazott Hall-sondát, vagy egy további két irányító és érzékelő tekercsel felszerelt flux-gate körrel. A Null-flux Áramerősségek ElőnyeiAz AC null-flux szenzorok magas lineáris és precíziós tulajdonságokat mutatnak. Ők immunisak a mágneses mag jellemzőire, ami kis fázishibát eredményez. Ezeknek a szenzornak a pontossága elsősorban a terhelésellenálló pontosságától függ.

A Hall-sondával vagy a flux-gate detektorttel a DC áramok mérésére is alkalmasak. Ezek a szenzorok nagyon ellenállóak az elektromágneses zavarokra, ami megbízható működést biztosít különböző elektromágneses környezetekben. A Null-flux Áramerősségek HátrányaiA szenzornak külső tápegység és erősítő kell ahhoz, hogy működjön. Egy rosszul működő másodlagos áramkör veszélyes feszültséget is generálhat, ami biztonsági kockázatot jelent. A Null-flux Áramerősség Használata a Kii-Channel Projekt HVDC Kapcsolatában Kívüli 500 kV DC GIS-benA Kii-Channel projektben null-flux CT-kat használnak. 

Az 2. ábra bemutatja a CT blokkdiagramját és a hardver részleteit. A mérni kívánt áram, (Ip), mágneses fluxust generál, amit a másodlagos tekercs ((Ns)) áramával (Is) befolyásol. Hármas toroidális mágneses mag, a GIS szekcióban, érzékelik a fluxust. A (N1) és (N2) magok a maradék DC komponensek érzékelésére szolgálnak, míg az (N3) a AC komponens érzékeléséért felelős. Egy oszcillátor párba hozza a DC-fluxus-érzékelő magokat ((N1) és (N2)) ellentétes irányba.

Ha a maradék DC fluxus nulla, akkor a két irányban létrejött áram csúcsai egyenlőek lesznek. Ha azonban a DC fluxus nem nulla, akkor a csúcsok közötti különbség arányos a maradék DC fluxussal. Az (N3)-al érzékelte AC komponens kombinálásával egy irányító hurok jön létre. Ez a hurok a másodlagos áramot (Is) úgy generálja, hogy annak hatására a teljes fluxus nullává váljon. Egy erősítő áramot (Is) szolgáltat a másodlagos tekercsnek (Ns). A másodlagos áram ekkor a terhelésellenállóhoz kerül, ami az áramot egy ekvivalens feszültségjellé alakítja. A mérés pontossága mind a terhelésellenállótól, mind pedig a differenciál-erősítő stabilitásától függ.

A null-flux áramerősségek precíziós műszerek, amik AC és AC/DC mérésekre szolgálnak. Jelenleg leginkább a Magas Feszültségű Direkt Áramú (HVDC) Gáz-elhelyezett Állományokban (GIS) használják őket. Egy AC null-flux áramerősség mérési elvét az 1. ábra mutatja be.