Invoering
Een stroomtransformator (CT) is een belangrijke instrumenttransformator die wordt gebruikt voor het meten, bewaken en beschermen van elektrische systemen. De belangrijkste functie is het omzetten van een hoge primaire stroom in een lagere secundaire stroom die veilig kan worden aangesloten op meters, bewakingsapparatuur en beveiligingsrelais.
Om de juiste CT voor een elektrische toepassing te selecteren, is het belangrijk om de basiskenmerken ervan te begrijpen. Deze kenmerken bepalen hoe nauwkeurig en betrouwbaar de CT presteert onder normale bedrijfsomstandigheden en, voor beveiligingstoepassingen, tijdens abnormale of foutomstandigheden.
De belangrijkste kenmerken zijn onder meer de stroomverhouding, de nominale primaire en secundaire stroom, nauwkeurigheidsklasse, belasting, frequentie, isolatieniveau, excitatiekarakteristieken, verzadigingsprestaties, polariteit en toepassingstype.
1. Huidige transformatieverhouding
De huidige transformatieverhouding is een van de meest fundamentele kenmerken van een CT.
Het vertegenwoordigt de relatie tussen de nominale primaire stroom en de nominale secundaire stroom.
Een CT met een vermogen van 500/5A is bijvoorbeeld ontworpen om ongeveer 5A secundaire stroom te leveren wanneer de primaire stroom 500A bedraagt onder nominale omstandigheden.
Andere veel voorkomende verhoudingen zijn 100/5A, 200/5A, 400/5A, 600/5A en 1000/5A.
De verhouding moet worden gekozen op basis van de verwachte primaire stroom en de vereisten van de aangesloten meet- of beveiligingsapparatuur.
2. Nominale primaire stroom
De nominale primaire stroom is de primaire stroomwaarde waarvoor de CT is ontworpen om onder gespecificeerde omstandigheden te werken.
Normaal gesproken wordt dit uitgedrukt in ampère.
In een 600/5A CT is de nominale primaire stroom bijvoorbeeld 600A.
Het selecteren van de juiste nominale primaire stroom is belangrijk omdat de CT moet voldoen aan de verwachte elektrische belasting en bedrijfsomstandigheden.
Als de CT aanzienlijk te groot is voor de werkelijke belasting, zijn de meetprestaties mogelijk niet optimaal voor sommige toepassingen. Als de primaire stroom regelmatig de nominale waarde van de CT overschrijdt, worden thermische en nauwkeurigheidsoverwegingen belangrijk.
3. Nominale secundaire stroom
De nominale secundaire stroom is de stroom die de CT moet leveren wanneer de primaire stroom zijn nominale waarde bereikt.
Veel voorkomende secundaire classificaties zijn 1A en 5A.
Bijvoorbeeld:
* 400/5A CT → 5A nominale secundaire stroom
* 1000/5A CT → 5A nominale secundaire stroom
* 400/1A CT → 1A nominale secundaire stroom
De secundaire classificatie moet compatibel zijn met de aangesloten meter, relais of bewakingsapparaat.
4. Nauwkeurigheidsklasse
Nauwkeurigheidsklasse beschrijft de verwachte meetprestaties van de CT onder gespecificeerde bedrijfsomstandigheden.
Verschillende toepassingen vereisen verschillende nauwkeurigheidsniveaus.
Meet-CT's zijn ontworpen voor nauwkeurige stroommetingen voor energiemeters en bewakingssystemen.
Beveiligings-CT's zijn ontworpen om de juiste prestaties te behouden tijdens foutomstandigheden, zodat beveiligingsrelais nuttige actuele informatie kunnen ontvangen.
De juiste nauwkeurigheidsklasse moet daarom worden geselecteerd op basis van het doel van de CT.
5. Last
Last is een ander belangrijk kenmerk.
Het vertegenwoordigt de belasting die is aangesloten op het secundaire CT-circuit en omvat doorgaans de impedantie van meters, relais, kabels, terminals en andere secundaire apparatuur.
Als de werkelijke belasting de nominale belasting van de CT overschrijdt, behoudt de CT mogelijk niet de gespecificeerde nauwkeurigheid of prestaties.
Om deze reden moet bij de CT-selectie rekening worden gehouden met de aangesloten secundaire apparatuur en de kabellengte.
6. Frequentieclassificatie
De nominale frequentie geeft de frequentie aan waarvoor de CT is ontworpen.
Algemene stroom-systeemfrequenties omvatten 50 Hz en 60 Hz.
De CT moet geschikt zijn voor de frequentie van het elektrische systeem waarin deze is geïnstalleerd.
De frequentie beïnvloedt het magnetische gedrag van de kern en kan daarom de CT-prestaties beïnvloeden.
7. Isolatieniveau
Het isolatieniveau is vooral belangrijk voor midden{0}} en hoog- hoogspannings-CT's.
Het CT-isolatiesysteem moet bestand zijn tegen de normale bedrijfsspanning en de toepasselijke elektrische spanningen van het systeem.
De isolatieprestaties zijn afhankelijk van de CT-constructie, materialen, omgevingsomstandigheden en spanningsniveau.
Een goede isolatie is essentieel voor een betrouwbare en veilige werking.
8. Opwindingskenmerken
Excitatiekarakteristieken beschrijven de relatie tussen de spanning die wordt aangelegd op de secundaire CT en de excitatiestroom die nodig is voor de magnetische kern.
Ze bieden nuttige informatie over het magnetische gedrag van de CT.
Excitatiekarakteristieken zijn vooral belangrijk voor beschermings-CT's omdat ze kunnen helpen bij het bepalen van het punt waarop de kern de verzadiging nadert.
Het testen van de excitatiekarakteristieken kan ook helpen bij het identificeren van bepaalde problemen met het magnetische circuit.
9. Verzadigingsprestaties
Een CT moet geschikte verzadigingskarakteristieken hebben voor de beoogde toepassing.
Verzadiging treedt op wanneer de magnetische kern niet langer een proportionele relatie tussen magnetische flux en excitatie kan handhaven.
Tijdens een storing kan de primaire stroom zeer hoog worden. Als de CT overmatig verzadigd raakt, kan de secundaire stroomgolfvorm vervormd raken.
Bij meettoepassingen kan verzadiging meetfouten veroorzaken.
Voor beveiligingstoepassingen kan overmatige verzadiging het door beveiligingsrelais ontvangen stroomsignaal beïnvloeden.
Daarom moet bij het selecteren van een beschermings-CT rekening worden gehouden met de verzadigingsprestaties.
10. Polariteit
CT-polariteit identificeert de relatieve stroomrichting op de primaire en secundaire aansluitingen.
De juiste polariteit is belangrijk wanneer CT's zijn aangesloten op meters, beveiligingsrelais of meerdere CT-circuits.
Onjuiste polariteit kan onjuiste vermogensmetingen of ongewenst gedrag in bepaalde beveiligingsschema's veroorzaken.
CT-terminals zijn daarom normaal gesproken gemarkeerd om hun polariteit en verbindingsoriëntatie aan te geven.
11. Primaire en secundaire configuratie
Stroomtransformatoren zijn verkrijgbaar in verschillende fysieke en elektrische configuraties.
Veel voorkomende ontwerpen zijn onder meer:
* Bel-type CT
* Venster-type CT
* Gesplitste-kern-CT
* Bar-type CT
* Wond-type CT
* Toroïdale CT
Het juiste ontwerp is afhankelijk van de aderopstelling, de beschikbare installatieruimte, het stroomniveau en de toepassingsvereisten.
Een CT met gesplitste kern- kan bijvoorbeeld handig zijn voor retrofittoepassingen waarbij de bestaande geleider niet eenvoudig kan worden losgekoppeld.
12. Meetbereik
Het bruikbare meetbereik is een ander belangrijk CT-kenmerk.
Een CT moet zo worden geselecteerd dat de beoogde bedrijfsstroom binnen het bereik valt waarin deze voldoende nauwkeurigheid kan bieden.
Voor meettoepassingen kan het meetbereik bijzonder belangrijk zijn, omdat de werkelijke belasting gedurende de dag aanzienlijk kan variëren.
Het selecteren van een geschikte verhouding zorgt ervoor dat de CT nuttige metingen kan leveren over het verwachte werkingsbereik.
13. Thermische prestaties
De stroom die door de CT vloeit, produceert warmte en de CT moet veilig kunnen werken binnen de gespecificeerde thermische grenzen.
Thermische prestaties zijn afhankelijk van factoren zoals primaire stroom, secundaire belasting, omgevingstemperatuur, opstelling van de geleiders en ventilatie.
Een CT geïnstalleerd in een schakelkast met hoge temperatuur- kan andere thermische omstandigheden ervaren dan een CT geïnstalleerd in een goed- geventileerde omgeving.
Daarom moet bij de selectie rekening worden gehouden met de werkomgeving.
14. Mechanische en omgevingskenmerken
De CT-prestaties zijn ook afhankelijk van de omstandigheden waarin de transformator is geïnstalleerd.
Belangrijke omgevingsfactoren zijn onder meer:
* Temperatuur
* Vochtigheid
* Stof
* Vervuiling
* Trillingen
* Corrosie
* Hoogte
* Binnen- of buiteninstallatie
De mechanische constructie moet ook geschikt zijn voor de installatieomgeving.
Voor buitentoepassingen kan bijvoorbeeld een CT met de juiste behuizing en omgevingsbescherming nodig zijn.
15. Meet- of beveiligingstoepassing
Eén van de belangrijkste kenmerken is de beoogde toepassing.
Een meet-CT is geoptimaliseerd voor nauwkeurige metingen.
Een beveiligings-CT is ontworpen om geschikte prestaties te leveren tijdens hoge- stroom- en foutomstandigheden.
Deze twee typen kunnen verschillende kernontwerpen, nauwkeurigheidskenmerken en prestatie-eisen hebben.
Daarom mag een CT nooit alleen op basis van de stroomverhouding worden geselecteerd. Ook de beoogde toepassing moet in ogenschouw worden genomen.
16. Veiligheid secundaire circuits
Het secundaire circuit is een ander belangrijk kenmerk van CT-werking.
Wanneer de primaire stroom vloeit, moet de secundaire CT op de juiste manier worden aangesloten op de beoogde belasting of worden behandeld volgens goedgekeurde kortsluitprocedures.
Een bekrachtigde secundaire CT mag niet terloops worden geopend, omdat zich gevaarlijke spanning kan ontwikkelen.
Correcte secundaire bedrading, aarding, terminalidentificatie en onderhoudsprocedures zijn daarom essentieel voor een veilige werking.
Hoe u een CT selecteert op basis van zijn kenmerken
Bij het selecteren van een stroomtransformator moeten gebruikers verschillende kenmerken samen beoordelen:
1. Nominale primaire stroom
2. Nominale secundaire stroom
3. Huidige verhouding
4. Nauwkeurigheidsklasse
5. Last
6. Frequentie
7. Isolatieniveau
8. Verzadigingskenmerken
9. Installatietype
10. Omgevingsomstandigheden
11. Meet- of beveiligingsvereisten
12. Aangesloten apparatuur
Door al deze parameters in overweging te nemen, kunt u ervoor zorgen dat de CT past bij het elektrische systeem en betrouwbare prestaties levert.
Conclusie
De basiskenmerken van een stroomtransformator bepalen hoe goed deze de bescherming van een elektrisch systeem kan meten, bewaken en ondersteunen.
Belangrijke kenmerken zijn onder meer de CT-ratio, nominale primaire stroom, nominale secundaire stroom, nauwkeurigheidsklasse, belasting, frequentieclassificatie, isolatieniveau, excitatiekarakteristieken, verzadigingsprestaties, polariteit, thermische prestaties en fysieke constructie.
De juiste CT moet worden geselecteerd op basis van de volledige toepassing in plaats van op basis van een enkele parameter. Door de CT-kenmerken af te stemmen op het elektrische systeem, de aangesloten apparatuur en de installatieomgeving, kunnen gebruikers nauwkeurigere metingen, betrouwbare monitoring en effectieve elektrische bescherming realiseren.