Меренje на стројација со трансформатори за нулта флуидна стројација во гасовно изолирано превклучувачко опрема (GIS)

Повишена комплексност на електроплодот, особено со вклучување на уреди базирани на електроника за моќ, бара следливи методи на мерење. Овие се критични за точното одредување на високочестотните компоненти на големите електрични стројеви. Во неинтрузивното мерење на и AC и DC електрични стројеви, магнетно спојување во трансформаторите за строј е широко користено.

Грешката на трансформаторот за строј е директно поврзана со магнетизацијата на неговата јадерна. Оваа природна врска естествено го побудува истражувањето на методи за намалување на овој магнетен поток. Еден таков пристап е техниката на нулти-поток. Во оваа техника, се воведува балансирачки компензационен строј за да се индуцира нулти-поток во магнетното јадро.

Трансформаторите за строј со нулти-поток припаѓаат во категоријата на Трансформатори за Инструменти со Ниска Моќ (LPITs). LPITs предлажаат многу предности, вклучувајќи помала големина, помала консумација на моќ, подобрен безбедност, повисока точност и подобрен сигурен сигнал. Со имплементацијата на дигитална комуникација во преобразувачки станции во согласност со стандардот IEC61850-9-2, користењето на LPITs во Гас-Изолирани Преобразувачки Станции (GIS) ќе стане по обично.

Детекционот витка е одговорен за чувствувanje на магнетниот поток во јадрото. Затворена контролна система, состојаща се од амплификатор и витка за фидбек, генерира вторичен строј. Овој вторичен строј е дизајниран да контрапостави потокот произведен од основниот строј, со тоа создавајќи “Нулти-поток CT”. 

Вторичниот строј тогаш минува низ прецизен резистор за оптерање, генерирајќи напонски сигнал кој е правопропорционален на основниот строј. Во овој систем, магнетниот материјал на јадрото останува невозбуден, што гарантира дека не ќе покажува ефекти на хистерезис или наситување. Меѓутоа, при DC или услови на ниска честота, механизмот за отмена на потокот се соочува со предизвици. Детекциониот витка не може да измери остаточниот поток под такви обстоятелства, па затоа, потокот не може да биде ефективно отменет. 

За да се справи со мерки на DC, се вклучува DC сензор за поток. Овој може да биде Холов зонд вграден во јадрото или флукс-гейт цеп со два дополнителни контролни и чувствителни витка. Предности на Трансформаторите за строј со нулти-поток AC сензори со нулти-поток покажуваат висока линеарност и прецизност. Тоа се неосетливи на карактеристиките на магнетното јадро, што резултира со мал фазен грешка. Точноста на овие сензори е главно одредена од прецизноста на резисторот за оптерање.

Додавањето на Холов зонд или детектор на флукс-гейт овозможува мерење на DC стројеви. Овие сензори се високо одложени на електромагнетни интерференции, што гарантира надежна работа во различни електромагнетни околини. Недостатоци на Трансформаторите за строј со нулти-поток Сензорот бара надворешен извор на моќ и амплификатор за функционирање. Нефункционирачка вторична цеп има потенцијал да генерира опасни напони, што предизвикува ризик од безбедност. Пример за користење на Трансформатори за строј со нулти-поток во проектот Kii-Channel HVDC Link за надворешен 500 kV DC GIS Во проектот Kii-Channel, се користат трансформатори за строј со нулти-поток. 

Слика 2 прикажува дијаграмот на блокови и деталите на хардверот на CT. Стројот што треба да се измери, (Ip), генерира магнетен поток кој е влијан на стројот (Is) во вторичниот витка ((Ns)). Три торусни јадра, наоѓајќи се во GIS компартментот, се користат за чувствувanje на потокот. Јадрата (N1) и (N2) се посветени на чувствувanje на DC компонентите на остаточниот поток, додека (N3) е одговорно за детекција на AC компонента. Осцилатор го подтикнува парот DC-сензори за поток ((N1) и (N2)) до наситување во спротивни правци.

Ако остаточниот DC поток е нула, резултантните пики на стројот во двете правци ќе бидат еднакви. Меѓутоа, ако DC потокот не е нула, разликата помеѓу овие пики е пропорционална на остаточниот DC поток. Со комбинирање на AC компонентата детектирана од (N3), се формира контролна цеп. Оваа цеп генерира вторичниот строј (Is) така што го нулира целокупниот поток. Магнетен амплификатор доставува стројот (Is) до вторичниот витка (Ns). Потоа, вторичниот строј се насочува кон резисторот за оптерање, кој го конвертира стројот во еквивалентен напонски сигнал. Точноста на мерењето е одредена како од резисторот за оптерање, така и од стабилноста на диференцијалниот амплификатор.

Трансформаторите за строј со нулти-поток се прецизни инструменти дизајнирани за AC и AC/DC мерења. Тековно, најчесто се користат во Високонапонски Директен Строј (HVDC) Гас-Изолирани Преобразувачки Станции (GIS). Принципот на мерење на AC трансформатор за строј со нулти-поток е прикажан на Слика 1.