गैस इन्सुलेटेड स्विचगियर (GIS) मा शून्य प्रवाह विद्युत ट्रान्सफार्मरको द्वारा विद्युत धारा मापन

पावर ग्रिडको दिन पछि बढी जटिलता, विशेष रूपमा पावर-इलेक्ट्रोनिक-आधारित उपकरणहरूको समावेश साथै, ट्रेसेबल मापन तकनीकहरूको आवश्यकता छ। यी तकनीकहरू उच्च फ्रिक्वेन्सी घटकहरूको शुद्ध निर्धारण गर्न महत्त्वपूर्ण हुन्छन्। एसी र डीसी विद्युत धाराहरूको अन्तःक्रियात्मक मापनमा, धारा ट्रान्सफार्मरहरूमा चुम्बकीय कपलिङ व्यापक रूपमा प्रयोग गरिन्छ।

धारा ट्रान्सफार्मरको त्रुटि उसको कोरको चुम्बकीकरणसँग सीधे सम्बन्धित छ। यो आन्तरिक सम्बन्ध यस चुम्बकीय फ्लक्सलाई कम गर्ने विधिहरूको अन्वेषणलाई प्रेरणा दिन्छ। यस तरिकाको एक उदाहरण जीरो-फ्लक्स तकनीक हो। यस तकनीकमा, चुम्बकीय कोरमा जीरो-फ्लक्स उत्पन्न गर्न एउटा संतुलन भएको भर्ने धारा प्रयोग गरिन्छ।

जीरो-फ्लक्स धारा ट्रान्सफार्मरहरू लो-पावर इन्स्ट्रुमेन्ट ट्रान्सफार्मरहरू (LPITs) को श्रेणीमा राखिन्छ। LPITs अनेक फाइदे दिन्छ, जस्तै छोटो आकार, ठूलो ऊर्जा उपभोग, उन्नत सुरक्षा, उच्च शुद्धता र संकेतको विश्वसनीयता। IEC61850-9-2 मानकले उपयोग गरी उप-स्टेशनहरूमा डिजिटल संचारको लागू गर्ने र गैस-इन्सुलेटेड सबस्टेशनहरू (GIS) मा LPITsको उपयोग बढ्ने गरिनेछ।

कोरमा चुम्बकीय फ्लक्स लक्ष्य गर्ने लागि एक डिटेक्शन वाइन्डिङ उत्तरदायी छ। एक बंद लूप नियन्त्रण प्रणाली, जुन एक अम्प्लिफायर र एक फीडबक वाइन्डिङ द्वारा गठित छ, द्वितीयक धारा उत्पन्न गर्छ। यो द्वितीयक धारा प्राथमिक धाराले उत्पन्न गरेको फ्लक्सलाई विरोध गर्न डिजाइन गरिएको छ, जसले "जीरो-फ्लक्स CT" बनाउँछ।

द्वितीयक धारा त्यसपछि एक शुद्ध बर्डन प्रतिरोध दिँदै गर्छ, जसले प्राथमिक धाराको साथ अनुपातिक वोल्टेज सिग्नल उत्पन्न गर्छ। यस व्यवस्थामा, कोरको चुम्बकीय पदार्थ अप्रतिष्ठित रहन्छ, जसले यसलाई हिस्टेरिसिस वा स्यतिकरण प्रभावहरू देखाउँदैन। तर, डीसी वा निम्न फ्रिक्वेन्सी शर्तहरूमा, फ्लक्स रद्दीकरण प्रक्रियाले चुनौतीहरू देखाउँछ। डिटेक्शन वाइन्डिङ यी शर्तहरूमा अवशिष्ट फ्लक्स माप गर्न सक्दैन, र त्यसैले, फ्लक्स रद्दीकरण गर्न सकिँदैन।

डीसी मापन गर्न एक डीसी फ्लक्स सेन्सर समावेश गरिन्छ। यो यदि चाहिँ तोको भित्र एम्बेडेड एक हाल प्रोब वा दुई अतिरिक्त नियन्त्रण र सेन्सिङ वाइन्डिङहरूसँग फ्लक्स-गेट सर्किट हुन सक्छ। जीरो-फ्लक्स धारा ट्रान्सफार्मरहरूको फाइदे: एसी जीरो-फ्लक्स सेन्सरहरू उच्च रेखिकता र शुद्धता देखाउँछन्। यी सेन्सरहरू चुम्बकीय कोरको विशेषताहरूको प्रतिरोधी छन्, जसले लघु फेज त्रुटि देखाउँछ। यी सेन्सरहरूको शुद्धता बर्डन प्रतिरोधको शुद्धताले निर्धारण गरिन्छ। जीरो-फ्लक्स धारा ट्रान्सफार्मरहरूको दुर्गुण: सेन्सरलाई बाहिरी विद्युत आपूर्ति र अम्प्लिफायर लागू हुनुपर्छ। एक खराब द्वितीयक सर्किट खतरनाक वोल्टेज उत्पन्न गर्न सक्छ, जसले सुरक्षा झुक्दा देखाउँछ। जीरो-फ्लक्स धारा ट्रान्सफार्मरको उपयोग उदाहरण: Kii-Channel परियोजनामा 500 kV डीसी GISको लागि बाहिरी HVDC लिंकमा जीरो-फ्लक्स CTहरू प्रयोग गरिन्छ।

चित्र 2 ट्रान्सफार्मरको ब्लक चित्र र हार्डवेयर विवरणहरू प्रस्तुत गर्छ। मापिने धारा (Ip), द्वितीयक वाइन्डिङ ((Ns)) मा धारा (Is) द्वारा प्रभावित चुम्बकीय फ्लक्स उत्पन्न गर्छ। जीआईएस कोम्पार्टमेन्ट भित्र तीन टोरोइडल कोरहरू फ्लक्स लक्ष्य गर्न प्रयोग गरिन्छ। कोरहरू (N1) र (N2) अवशिष्ट फ्लक्सको डीसी घटक लक्ष्य गर्न र (N3) एसी घटक लक्ष्य गर्न उत्तरदायी छ। एक ऑसिलेटरले डीसी-फ्लक्स-लक्ष्य गर्ने कोरहरू ((N1) र (N2)) दुई विपरीत दिशामा स्यतिकरण गर्छ।

यदि अवशिष्ट डीसी फ्लक्स शून्य छ, तब दुई दिशामा उत्पन्न धारा शिखर समान हुनेछ। तर, यदि डीसी फ्लक्स शून्य छैन, तब यी शिखरहरूको फरक अवशिष्ट डीसी फ्लक्सको साथ अनुपातिक हुनेछ। (N3) द्वारा लक्ष्य गरिएको एसी घटक संयोजन गरी, एक नियन्त्रण लूप स्थापित गरिन्छ। यो लूप द्वितीयक धारा (Is) उत्पन्न गर्छ जसले कुल फ्लक्सलाई शून्य गर्छ। एक पावर अम्प्लिफायर द्वितीयक वाइन्डिङ (Ns) मा धारा (Is) आपूर्ति गर्छ। त्यसपछि, द्वितीयक धारा बर्डन प्रतिरोधमा दिइन्छ, जसले धारालाई तुल्यकालीन वोल्टेज सिग्नलमा परिवर्तन गर्छ। मापन शुद्धता बर्डन प्रतिरोध र डिफरेन्सियल अम्प्लिफायरको स्थिरताले निर्धारण गरिन्छ।

जीरो-फ्लक्स धारा ट्रान्सफार्मरहरू एसी र एसी/डीसी मापनका लागि शुद्ध यन्त्रहरू छन्। वर्तमानमा, यी उच्च वोल्टेज डाइरेक्ट करेन्ट (HVDC) गैस-इन्सुलेटेड सबस्टेशनहरू (GIS) मा सबैभन्दा बढी प्रयोग गरिन्छ। एसी जीरो-फ्लक्स धारा ट्रान्सफार्मरको मापन सिद्धान्त चित्र 1 मा देखाइएको छ।