Strāvas mērīšana, izmantojot nulles plūsmas strāvas transformatorus gāzes izolētā pārslēgē (GIS)
Elektrotīkla pieaugošā sarežģītība, īpaši ar strāvas elektronikas ierīču integrāciju, prasa izsekot mērīšanas tehnoloģijām. Šīs ir būtiskas, lai precīzi noteiktu augstfrekvences sastāvdaļas lielajiem strāvas plūsmām. Nenozīmīgajos mērījumos gan maiņstrāvai, gan galdstrāvai plaši tiek izmantota magnētiskā savienojuma metode strāvas transformatoros.
Strāvas transformatora kļūda ir tieši saistīta ar tā kodolu magnetizāciju. Šī inhereitā saite dabiski veicina metožu meklēšanu, lai samazinātu šo magnētisko plūsmu. Viena no šādām metodēm ir nulles plūsmas tehnika. Šajā tehnikā tiek ieviesta kompensējoša strāva, lai izveidotu nulles plūsmu magnētiskajā kodolā.
Nulles plūsmas strāvas transformatori pieder pie Zemspēka Instrumenttransformatoru (LPIT) kategorijas. LPIT piedāvā daudzus priekšrocības, tostarp mazāku izmēru, zemāku enerģijas patēriņu, uzlabotu drošību, augstāku precizitāti un uzlabotu signāla uzticamību. Ieviešot digitālo komunikāciju pārvādītavās saskaņā ar IEC61850-9-2 standartu, LPIT izmantošana Gāzes Izolētajās Pārvādītavās (GIS) kļūs vēl izplatītāka.
Uzraudzības vilnis atbild par magnētiskās plūsmas uzsveršanu kodolā. Aizvērtā kontroles sistēma, kas sastāv no pastiprinātāja un atgriezeniskā vilna, ģenerē sekundāro strāvu. Šī sekundārā strāva ir izstrādāta, lai kompensētu primārā strāvas radīto plūsmu, tādējādi radot "Nulles plūsmas CT".
Sekundārā strāva pārtrauc precīzu slodināšanas rezistoru, ģenerējot spriegumu, kas proporcionalus primārajai strāvai. Šajā konfigurācijā magnētiskais materiāls kodolā paliek neatpalikts, nodrošinot, ka tā neattīstās histerēze vai saturošanās efektus. Tomēr, DC vai zemas frekvences apstākļos, plūsmas kompensācijas mehānisms saskaras ar izaicinājumiem. Uzraudzības vilnis nevar mērīt atlikušo plūsmu šādos apstākļos, tāpēc plūsma nevar tikt efektīvi kompensēta.
Lai risinātu DC mērījumus, tiek integrēts DC plūsmas sensors. Tas var būt vai nu Hall sonde, iebūvēta kodolā, vai plūsmas vārtu shēma ar diviem papildu kontrolējošajiem un uzraudzības vilniem. Nulles plūsmas Strāvas Transformatoru priekšrocības AC nulles plūsmas sensori rāda augstu līnijas un precizitāti. Tie ir imūni pret magnētiskā kodola īpašībām, kas rezultē mazā fāzes kļūdu. Šo sensoru precizitāte galvenokārt ir atkarīga no slodināšanas rezistora precizitātes.
Hall sondes vai plūsmas vārtu detektora pievienošana ļauj mērīt DC strāvas. Šie sensori ir augsti noturīgi pret elektromagnētisku interferenci, nodrošinot uzticamu darbību dažādos elektromagnētiskajos vides apstākļos. Nulles plūsmas Strāvas Transformatoru trūkumi Sensorim ir nepieciešama ārēja enerģijas avots un pastiprinātājs, lai strādātu. Nedarbojošs sekundārais ceļš var radīt bīstamas spriegumu, radot drošības risku. Nulles plūsmas Strāvas Transformatoru lietošanas piemērs Kii Channel projektā HVDC saiti ārējiem 500 kV DC GIS Kii Channel projektā tiek izmantoti nulles plūsmas CT.
Attēls 2 parāda CT bloksschema un hardware detaļas. Mērāmajai strāvai (Ip) rodas magnētiska plūsma, kas ietekmēta sekundārā vilna (Ns) strāvā (Is). Tiek izmantoti trīs toroidālie kodoli, kas atradās GIS sekcijā, lai uzsvertu plūsmu. Kodoli (N1) un (N2) ir paredzēti, lai uzsvertu atlikušo DC plūsmu, bet (N3) atbild par AC sastāvdaļas uzsveršanu. Oskilators pāvestos DC plūsmas uzsveršanas kodolus (N1 un N2) pretējos virzienos.
Ja atlikušā DC plūsma ir nulle, tad abos virzienos rodami strāvas maksimumi būs vienādi. Tomēr, ja DC plūsma nav nulle, starp šiem maksimumiem būs atšķirība, kas proporcionala atlikušajai DC plūsmai. Apvienojot AC sastāvdaļu, ko uzsver (N3), tiek izveidots kontrolējošais ceļš. Šis ceļš ģenerē sekundāro strāvu (Is) tā, lai anulētu kopējo plūsmu. Spēka pastiprinātājs sniedz strāvu (Is) sekundārajam vilnam (Ns). Sekundārā strāva tiks novirzīta uz slodināšanas rezistoru, kas pārveido strāvu par ekvivalentu sprieguma signālu. Mērījuma precizitāte ir atkarīga gan no slodināšanas rezistora, gan no diferenciālā pastiprinātāja stabilitātes.
Nulles plūsmas strāvas transformatori ir precīzās ierīces, kas dizainētas AC un AC/DC mērījumiem. Pašlaik tie visbiežāk tiek izmantoti Augstsprieguma Tiesi Strāvas (HVDC) Gāzes Izolētajās Pārvādītavās (GIS). AC nulles plūsmas strāvas transformatora mērīšanas princips ir parādīts Attēlā 1.
