가스 절연 개폐기(GIS)에서 제로 플럭스 전류 변압기를 이용한 전류 측정

Edwiin

필드: 전원 스위치

China

전력망의 복잡성이 증가함에 따라, 특히 전력 전자 기반 장치의 도입으로 인해 추적 가능한 측정 기술이 필요하게 되었습니다. 이러한 기술은 고주파 성분을 정확히 파악하는 데 필수적입니다. 교류 및 직류 전기의 비침습적 측정에서는 전류 변환기에서의 자기 결합이 널리 사용됩니다.

전류 변환기의 오차는 그 핵심의 자화와 직접 관련이 있습니다. 이 본질적인 연결은 자연스럽게 이 자기 유량을 줄이는 방법을 탐구하도록 유도합니다. 그러한 접근법 중 하나는 제로 플럭스 기법입니다. 이 기법에서는 균형 보상 전류를 도입하여 자기 핵 안에서 제로 플럭스를 유도합니다.

제로 플럭스 전류 변환기는 저전력 계측 변압기(LPITs) 범주에 속합니다. LPITs는 더 작은 크기, 낮은 전력 소비, 향상된 안전성, 높은 정확도, 그리고 개선된 신호 신뢰성을 포함한 많은 장점을 제공합니다. IEC61850-9-2 표준에 따른 변전소의 디지털 통신 구현과 함께, 가스 절연 변전소(GIS)에서 LPITs의 활용이 더욱 일반화될 것입니다.

감지 감속기는 핵심 내부의 자기 유량을 감지하는 역할을 합니다. 증폭기와 피드백 감속기를 포함하는 폐루프 제어 시스템은 2차 전류를 생성합니다. 이 2차 전류는 주 전류에 의해 발생하는 플럭스를 상쇄하도록 설계되어 '제로 플럭스 CT'를 생성합니다.

그런 다음 2차 전류는 정밀 부하 저항을 통과하며, 이는 주 전류에 비례하는 전압 신호를 생성합니다. 이러한 설정에서는 핵심의 자기 재료가 자극되지 않아 히스테리시스나 포화 효과가 나타나지 않습니다. 그러나 DC 또는 저주파 조건에서는 플럭스 취소 메커니즘이 어려움을 겪습니다. 이러한 상황에서는 잔여 플럭스를 측정할 수 없으며, 따라서 플럭스를 효과적으로 취소할 수 없습니다.

DC 측정을 해결하기 위해 DC 플럭스 센서가 통합됩니다. 이는 핵심 내부에 삽입된 홀 프로브 또는 두 개의 추가적인 제어 및 감지 감속기를 갖춘 플럭스 게이트 회로일 수 있습니다. 제로 플럭스 전류 변환기의 장점: AC 제로 플럭스 센서는 높은 선형성과 정밀도를 나타냅니다. 이들은 자기 핵의 특성에 영향을 받지 않아 작은 위상 오차를 가지며, 이러한 센서의 정확성은 주로 부하 저항의 정밀성에 의해 결정됩니다.

홀 프로브 또는 플럭스 게이트 검출기의 추가로 DC 전류를 측정할 수 있게 됩니다. 이러한 센서는 다양한 전자기 환경에서 신뢰성 있는 작동을 보장하기 위해 전자기 간섭에 매우 강합니다. 제로 플럭스 전류 변환기의 단점: 센서는 외부 전원 공급과 증폭기가 필요합니다. 고장난 2차 회로는 위험한 전압을 발생시킬 가능성이 있어 안전 위험이 있습니다. Kii-Channel 프로젝트 HVDC 링크에서의 제로 플럭스 전류 변환기 사용 사례: Kii-Channel 프로젝트에서 제로 플럭스 CT가 사용됩니다.

도 2는 CT의 블록 다이어그램과 하드웨어 세부 사항을 보여줍니다. 측정 대상인 전류 (Ip)는 2차 감속기 ((Ns))의 전류 (Is)에 의해 영향을 받는 자기 플럭스를 생성합니다. GIS 구획 내에 위치한 세 개의 토로이달 핵심은 플럭스를 감지하는 데 사용됩니다. (N1)과 (N2) 핵심은 잔여 플럭스의 DC 구성 요소를 감지하고, (N3)는 AC 구성 요소를 감지하는 역할을 합니다. 진동기는 DC 플럭스 감지 핵심 ((N1)과 (N2))을 반대 방향으로 포화 상태로 구동합니다.

잔여 DC 플럭스가 0이라면 양쪽으로의 전류 피크는 동일할 것입니다. 그러나 DC 플럭스가 0이 아닌 경우, 이러한 피크 간의 차이는 잔여 DC 플럭스에 비례합니다. (N3)에서 감지된 AC 구성 요소와 결합하여 제어 루프가 형성됩니다. 이 루프는 전체 플럭스를 무효화하도록 2차 전류 (Is)를 생성합니다. 전력 증폭기는 2차 감속기 (Ns)에 전류 (Is)를 공급합니다. 그런 다음 2차 전류는 부하 저항으로 보내져 전류를 동등한 전압 신호로 변환합니다. 측정 정밀도는 부하 저항과 차동 증폭기의 안정성에 의해 결정됩니다.