ترانس هاي جريان(CT)
ترانس هاي جريان:(CT)
همانگونه كه مي دانيم در پست هاي فشار قوي به دليل سطح ولتاژ بالا و جريان بالا نمي توان وسايل اندازه گيري و حفاظت را مستقيما به اين شبكه متصل نمود. لذا از ترانسفورماتورهاي جريان جهت اندازه گيري جريان خط و كاهش مقدار جريان به مقدار قابل قبول وسايل اندازه گيري و حفاظت استفاده مي شود.
از آنجا كه طرف اوليه ترانس هاي جريان به ولتاژ فشار قوي و جريان بالا متصل است لذا بايد از نظر عايقي با تجهيزات فشار قوي هماهنگ باشد و سمت فشار ضعيف كه به وسايل اندازه گيري و حفاظت متصل هستند بايد از نظر با آنها هماهنگ باشد. همينطور لازم است كه در ساختمان ترانس هاي جريان دقت شود كه موضوع اختلاف سطح ولتاژ بين اوليه و ثانويه لحاظ گردد. بنابر اين يك ترانس جريان وسيله اي است كه از جريان خط نمونه گيري كرده و سطح دامنه آن را تا حد قابل قبول وسايل اندازه گيري و حفاظتي كاهش مي دهد و در اين ميان سعي مي گرددCT طوري طراحي گردد كه ساير مشخصات جريان اوليه نظير فركانس وفاز و… تغيير نكند هرچند تا حدودي در خطاي فاز نيز بيشتر مي آيد. در CT ها نسبت جريان اوليه به جريان ثانويه را نسبت تبديل آن مي نامند. به همين علت براي هر CT يك خطاي نسبت تبديل و يك خطاي فاز وجود دارد.
متعلقات ترانس هاي جريان :
هسته: معمولا از ورقه هاي فولادي جهت داده شده ساخته مي شود كه به صورت مدور روي هم قرار مي گيرند. سپس روي هسته با يك لايه عايق پوشانده مي شود.
سيم پيچ اوليه : در CT ها معمولا سيم پيچ اوليه داراي يك دور ( يا دو و سه دور ) مي باشد. كه از مركز هسته عبور داده مي شود و بسته به نوع طراحي آن ممكن است عايق بندي گردد.
سيم پيچ ثانويه : سيم پيچ ثانويه از مس با روكش عايق ساخته مي شود و بر روي هسته پيچيده مي شود و تعداد دور آن متناسب با نسبت تبديل انتخاب مي گردد( البته معمولا جهت جبران خطا در بار نامي تعداد دور ثانويه يك دور يا دو دور كمتر پيچيده مي شود.) و بايد از نظر سطح مقطع نيز تحمل جريان ثانويه را داشته باشد. پس مجموعه سيم پيچ ثانويه با يك لايه عايق بندي ديگر پوشانده مي شود.
تانك: مجموعه هسته و سيم پيچ اوليه و ثانويه در داخل يك تانك پر از روغن قرار دارند از آنجا كه عايق مورد استفاده اكثرا كاغذ مي باشد نفوذ روغن در اين كاغذ سيستم عايق بندي را تقويت مي نماند ، بنابراين جهت انبساط روغن و انقباظ روغن لازم است كه در قسمت بالايي تانك يك فضاي خالي از روغن وجود داشته باشد كه اين فضا معمولا با گاز نيتروژن پر مي گردد كه مانند يك بالش عمل مي نمايد.
مقره ايزولاتور: جهت جداسازي ولتاژ فشار قوي از زمين پست ،از ايزولاتور ها يا مقره ها استفاده مي شود.
باكس ترمينال فشار ضعيف : خروجي سيم پيچ ثانويه با عبور از داخل يك صمغي به ترمينال هاي خروجي CT متصل مي گردد كه اين مجموعه داخل باكس ترمينال فشار ضعيف قرار دارد.
انواع CT از نظر ساخت:
ترانسفورماتورهاي جريان فشار قوي با توجه به نوع كاربرد و سطح ولتاژ و جريان به دو نوع ساخته مي شود:
- ترانسفورماتورهاي Tank tyحفاظتي e يا كر پايين يا هسته پايين
- CT هاي Taحفاظتي core يا كر بالا يا هسته بالا
الف) Tank core : در اين ترانسفورماتورها ، تانك در قسمت پايين ايزولاتور قرار دارد و بنابراين سيم پيچ اوليه كه به شكل U ساخته شده ،از داخل مقره ايزوله عبور كرده و در داخل تانك از درون هسته عبور مي كند. بنابراين لازم است كه حتما سيم پيچ اوليه به نحو مناسب عايق بندي گردد. در اين طرح طول سيم پيچ اوليه زياد بوده (نقطه P2 تا P1 ) و عبور جريان از سيم پيچ اوليه باعث گرم شدن CT مي گردد.
همچنين بر اثر عبور جريان در CT بين مسير رفت و مسير برگشت جريان يك نيروي الكترومكانيكي ايجاد مي گردد كه اگر در محاسبات مد نظر قرار نگيرد باعث انفجار CT خواهد شد. دلايل فوق سبب مي گردد كه تا سطح ولتاژ KV 765 و جريان A 3000 طراحي به صورت تانك كر انجام گردد و براي مقادير بالاتر لازم است از نوع TaP core استفاده شود.
مزيت عمده اين CT ها تعادل بهتر آنها در نوسانات مكانيكي نظير زلزله مي باشد چرا كه مركز ثقل گرانشي كه در تانك مي باشد در قسمت پايين قرار دارد.
ب) TaP core: در اين ترانسفورماتور هاي تانك در قسمت بالاي ايزولاتور قرار دارد و بنابراين سيم پيچ اوليه به صورت يك هادي مستقيم كوتاه بوده كه از داخل هسته عبور مي كند. بنابراين معمولا عايق كمتري مورد استفاده قرار مي گيرد. چون طول سيم پيچ اوليه كم مي باشد بنابراين CT كمتر داغ مي شود و اين موضوع باعث مي گردد كه در سطح ولتاژهاي بالا و يا جريانهاي بيشتر از A 3000 استفاده شوند و اين از مزيت هاي اين نوع CT مي باشد. ثانويه از داخل ايزولاتور عبور داده شده و به باكس ترمينال ثانويه متصل مي گردد. عيب عمده اين CT ها اين است كه تانك در قسمت فوقاني قرار دارد و تعادل مكانيكي خوبي نخواهد داشت و در هنگام زلزله امكان سقوط آن زياد است.
جريان ثانويه CT ها:
ترانس هاي جريان معمولا به نحوي طراحي مي گردند كه جريان نامي ثانويه آنها اغلب 1A يا 5A باشد. اگر فاصله وسايل اندازه گيري و حفاظتي از ترانس هاي جريان كم باشد از CT هاي 5A استفاده مي شود چرا كه افت ولتاژ و نيز تلفات در سيم هاي ارتباطي CT به وسايل اندازه گيري كم خواهد بود اما اگر فاصله نصب CT يا وسايل اندازه گيري مانند پست هاي انتقال زياد باشد جهت كاهش تلفات و افت ولتاژ در سيم هاي ارتباطي از CT هاي 1A استفاده مي شود.
مثال : اگر اهم سيم هاي ارتباطي در هر 100m يك اهم باشد مطلوب است محاسبه تلفات در
الف : اگر از يك 5A CT استفاده كنيم :
ب : اگر از يك 1A CT استفاده كنيم :
بنا براين لازم است وسايل حفاظت و اندازه گيري بر اساس مقدار جريان نامي ثانويه CT ها انتخاب شوند
(5Aو 1A)
بردن: مقدار بار مجاز متصل به ثانويه CT بردن ناميده مي شود ،كه معمولا به صورت VA و در بعضي مواقع به صورت امپدانس بردن بيان مي شود. گاهي اوقات ممكن است چندين بار به صورت سري با هم به ثانويه CT متصل گردند و مجموع امپدانس ها يا VA آنها به عنوان بار CT محسوب مي گردد. مقدار بار اعمالي به CT نبايد از مقدار بردن مجاز تجاوز كند ،چرا كه در اين صورت در حالت كار عادي CT سبب عملكرد نادرست تجهيزات حفاظتي و اندازه گيري و در زمان بروز اتصال كوتاه باعث عملكرد نادرست رله ها ي حفاظتي و يا آسيب به CT مي گردد.
همچنين بار اعمالي نبايد از مقدار مجاز خيلي كمتر باشد چرا كه در اين صورت در زمان اتصال كوتاه ممكن است رله هاي حفاظتي و وسايل اندازه گيري ها آسيب ببينند. بنابراين انتخاب بار نزديك به بردن CT توصيه مي گردد.
– چرا نبايد ثانويه CT مدار باز بماند؟
يكي از مهمترين تفاوت هاي ترانس هاي جريان با ترانس هاي قدرت اين است كه در ترانس هاي قدرت مقدار جريان عبوري از اوليه وابسته به بار اعمالي به ثانويه ترانس است. هر چه بار بيشتري به ثانويه اعمال گردد بار بيشتري از اوليه كشيده مي شود،ولي در CT ها جريان اوليه جريان خط انتقال نيرو است و ربطي به بار ثانويه CT ندارد. در اين صورت اگر ثانوبه CT مدار باز بماند درون هسته تنها شار ناشي از جريان سيم پيچ اوليه وجود دارد و شار مخالفي كه ناشي از بار ثانويه باشد وجود ندارد پس به علت وجود شار زياد در هسته ، هسته داغ شده و ذوب خواهد شد. همچنين به دليل اينكه جريان اوليه CT معمولا بالاست با وجود حتي اهم كمي در اوليه CT ولتاژ كمي بر روي پورت هاي اوليه P1 و P2 قرار مي گيرد با توجه به نسبت تبديل CT ها اين ولتاژ در ثانويه بسيار بيشتر مي گردد بنا براين اين افزايش ولتاژ در ثانويه ممكن است سبب شكست عايقي در CT گردد. به خصوص اگر در حالت مدار باز بودن ثانويه CT فالتي در شبكه حادث شود در اين صورت ولتاژ ثانويه CT بسيا بالا رفته و حتما CT دچار شكست عايقي و انفجار خواهد شد . اين موضوع را با مثال ذيل مي توان به نحو مطلوبتري بيان نمود.
مثال : در يك ايستگاه برق از يك CT با مشخصات ذيل استفاده مي كنيم. در دو حالت بار نامي و اتصال كوتاه با 10=In ولتاژ ثانويه را درصورت مدار باز بودن ثانويه محاسبه نماييد.
اهم سيم پيچ اوليه CT 0.005
جريان اوليه 1000A : CT
نسبت تبديل CT :
1/1000 در حال بار نامي داريم :
در زمان بروز اتصال كوتاه In=Ifs=10 داريم:
بنا براين در هر حال نبايد ثانويه CT مدار باز بماند به همين دليل علت استفاده از فيوز يا كليد مينياتوري در ثانويه CT ها مجاز نمي باشد چرا كه با سوختن فيوز يا افتادن كليد مينياتوري ثانويه مدار باز مي گردد.
تفاوتهاي ترانس جريان با ترانس قدرت:
الف: نسبت تبديل ترانس قدرت بر اساس ولتاژ بيان مي گردد در حالي كه در CT نسبت تبديل بر اساس جريان بيان مي شود .
ب : ترانس هاي قدرت براي كار در فركانس هاي نامي طراحي مي شوند و بكار مي روند و در فركانس هاي بالا مشخصات آنها تغيير مي كند ولي در CT ها به خصوص CT هاي حفاظتي قادرند در فركانس هاي بالا و هارمونيك هاي موجود در جريان اتصال كوتاه مشخصات خود را از قبيل نسبت تبديل و اختلاف فاز را حفظ مي كنند.
ج: ترانس هاي قدرت اغلب به صورت سه فاز و گاهي به صورت تك فاز استفاده مي شوندو CT ها معمولا به صورت تك فاز مورد استفاده قرار مي گيرند.
د: در ترانس هاي قدرت جريان توسط بار در ثانويه تعيين مي گردد در حالي كه در CT ها جريان ثانويه بر اساس جريان اوليه تعيين مي گردد و جريان ثانويه تاثيري بر روي جريان اوليه ندارد.
ه: در ترانس هاي قدرت مي توان ثانويه را مدار باز نمود ولي در ترانس هاي جريان به دلايلي كه ذكر شد اين كار مجاز نمي باشد.
انواع CT ها از نظر كاربرد يا استفاده :
هسته هاي حفاظتي: در اين هسته ها طراحي و نيز موارد مورد استفاده در هسته به نحوي است كه دقت عملكرد CT يا خطاي نسبت تبديل آن در چندين برابر جريان نامي قابل قبول باشد. اين امر سبب مي شود كه رله هاي حفاظتي به درستي خطا را تشخيص داده و عملكرد مناسبي داشته باشند. لذا از كر هاي حفاظتي فقط و فقط بايد براي وسايل حفاظتي استفاده شود. اين هسته ها معمولا در مقادير زير جريان نامي دقت خوبي نداشته و نبايد قرائت جريان از روي آنها صورت گيرد و براي كار در جريانهاي هاي اتصال كوتاه مناسب مي باشند.
هسته هاي اندازه گيري : قرائت جريان در اين هسته ها از مقادير صفر تا مقادير جريان نامي مناسب و قابل قبول است .در اين هسته ها با افزايش جريان از مقدار نامي درصد خطا به شدت افزايش يافته به نحوي كه در حدود I2 1.2 مقدار خطا به حدي مي رسد كه ديگر اندازه گيري قابل قبول نخواهد بود. بنابراين اين هسته ها براي كار تا حد جريان نامي مناسب مي باشند.
ضريب حد دقت يا كلاس دقت در كرهاي حفاظتي:
وقتي كه اتصال كوتاهي در شينه رخ مي دهد جريان تا چندين برابر جريان نامي افزايش مي يابد با افزايش جريان خطاي نسبت تبديل (و نيز خطي فاز) افزايش مي يابد كه مقدار اين خطا را به صورت يك عدد بيان مي كنند مثلا منظور از كلاس دقت 5 حفاظتي 20 اين است كه حد اكثر مقدار خطا در 20 برابر جريان نامي 5% خواهد بود. اگر جريان اتصال كوتاه از اين بيشتر شود ديگر CT دقت مناسب رانداشته و هسته به اشباع مي رود. از آنجا كه در لايه انتقال احتمال وقوع اتصال كوتاه هاي بسيار شديد با دامنه جرياني بيشتر از 20 برابر جريان نامي ممكن است رخ دهد و همچنين نوع رله هاي حفاظتي و ساختار برقراري سيم حفاظتي ايجاب مي كند از هسته هايي استفاده شود كه در مقادير بسيار بالا جريان نيز به اشباع نروند كه در اين CT ها هسته داراي يك گپ يا فاصله هوايي مي باشد و معمولا با كلاس دقت X ,Y,… نامگذاري مي گردند.
كلاس دقت در كرهاي اندازه گيري:
از آنجا كه اين كر ها جهت اندازه گيري استفاده مي شوند بايد در مقادير زير جريان نامي دقت مناسبي داشته باشند بنابراين كلاس دقت آنها معمولا به صورت 0.5 FS و يا 0.2 FS و … بيان مي شود كه منظور وجود حداكثر % 0.5 خطا تا مقدار 1.2 I2 خواهد بود. حدود خطا در كلاس دقت 0.1 تا 1 در جدول زير ارائه شده است
انواع تست هاي CT در سايت:
- تست نسبت تبديل:
در اين تست با تزريق جريان به اوليه و قرائت جريان در ثانويه و تقسيم آن بر هم نسبت تبديل CT به دست مي آيد.
- تست ميگر با استقامت عايقي :
در اين تست سمت HV با ولتاژ 2.5 Kv يا 5Kv و سمت LV با ولتاژ 500 V براي مدت يك دقيقه تحت تست قرار ميگيرند و مقدار نهايي (قرائت يك دقيقه ) آنها ثبت مي گردد.
- تست منحني اشباع:
در اين قسمت با تزريق ولتاژ به اوليه CT مقدار جريان ان را قرائت مي كنند، مقدار ولتاژ را با افزايش پله اي 10% نسبت به پله قبل افزايش مي دهد. با افزايش ولتاژ ،جريان نيز افزايش مي يابد. هرگاه با افزايش 10% ولتاژ مقدار جريان 50% افزايش يافت هسته به اشباع رفته است.
- تست بردن مدار:
با تزريق جريان نامي ثانويه CT به مدار متصل به ثانويه، مقدار ولتاژ را قرائت نموده و از ضرب جريان و در ولتاژ (VI) مقدار بردن مدار به دست مي آيد.
شاخص هاي مهم در انتخاب CT :
- 1. ولتاژ نامي
2.جريان نامي اوليه
- جريان نامي ثانويه
- تعداد كُر ها
- كلاس دقت هر كُر
6.بردن هر كُر و هر نسبت تبديل
نكات بهره برداري:
- لازم است كه CT از لحاظ نشتي روغن هر روز چك گردد معمولا نشتي از شيشه هاي روغن نما يا باكس ترمينال ثانويه مي باشد. در هر صورت نشتي از هر قسمت CT حائز اهميت است.
- معمولا در CT دو شيشه نمايشگر روغن وجود دارد كه شيشه بالايي بايد خالي از روغن (در قسمت بالش هوا باشد) و شيشه پاييني پر از روغن باشد.
- عدم وجود شكستگي در بشقاب هاي مقره ايزولاتور
- اتصال سيم ارت باكس و نيز بدنه به استراكچر مورد بررسي و بازديد باشد.
- در باكس ترمينال فشار ضعيف CT ترمينالي باعنوان F وجود دارد كه لازم است حتما ارت گردد چرا كه توسط اين ترمينال شارژهاي اضافي و پراكنده موجود در هسته و ساير قسمتهاي CT زمين و تخليه مي گردند.
- دقت گردد CT هايي كه هنوز نصب نشده است بايد به صورت ايستاده نگهداري گردند و از خوابانيدن آنها حتما جلوگيري به عمل آيد.
درباره ابرمهندسی
بنام یزدان اینجانب محمدی هستم 12سال در زمینه برق فعالیت دارم ونسبت به این علم علاقه زیاد دارم وتمایل دارم که تجربیاتم را در خدمت کسانی که به این رشته علاقه مند هستند بگذارم امیدوارم که این آموزشات مفید باشند.....
نوشته های بیشتر از ابرمهندسی
دیدگاهتان را بنویسید
برای نوشتن دیدگاه باید وارد بشوید.