Het isolatieniveau van een stroomtransformator is een specificatie die het vermogen van de CT definieert om bestand te zijn tegen de elektrische spanningen die worden veroorzaakt door de systeemspanning en tijdelijke overspanningen. Het vertegenwoordigt de maximale spanning die het isolatiesysteem van de CT kan verdragen zonder doorslag of vlamoverslag. Het isolatieniveau is een kritische veiligheidsparameter die moet worden geselecteerd om overeen te komen met de systeemspanning en om adequate bescherming te bieden tegen blikseminslag, schakeltransiënten en andere overspanningsgebeurtenissen.
Het isolatieniveau van een CT wordt doorgaans uitgedrukt als een reeks van drie spanningswaarden, zoals 12/28/75 kV. In deze notatie vertegenwoordigt de eerste waarde de hoogste spanning voor apparatuur (Um), de tweede waarde is de netfrequentie-houdspanning (rms) en de derde waarde is de bliksemimpuls-houdspanning (piek). Een CT met een isolatieniveau van 12/28/75 kV is bijvoorbeeld ontworpen voor apparatuurspanningen tot 12 kV, is bestand tegen een netfrequentietestspanning van 28 kV rms gedurende één minuut en is bestand tegen een bliksemimpuls van een piek van 75 kV.
De hoogste spanning voor apparatuur (Um) is de primaire referentie voor de selectie van het isolatieniveau. De selectieregel is: Um Groter dan of gelijk aan Usys, waarbij Usys de hoogste spanning is van het systeem waarin de apparatuur wordt geïnstalleerd. Gestandaardiseerde waarden van Um omvatten 3,6 kV, 7,2 kV, 12 kV, 17,5 kV, 24 kV en 36 kV, wat overeenkomt met systeemspanningen tot respectievelijk 3,3 kV, 6,6 kV, 11 kV, 15 kV, 22 kV en 35 kV. De juiste Um-waarde wordt geselecteerd op basis van de nominale systeemspanning en de maximale bedrijfsspanning van het systeem.
De netfrequentie die bestand is tegen spanning, de tweede waarde in de notatie van het isolatieniveau, vertegenwoordigt het vermogen van de CT om continue AC-spanningsbelasting boven de normale bedrijfsspanning te weerstaan. Deze test verifieert de integriteit van het isolatiesysteem onder tijdelijke overspanningsomstandigheden die kunnen optreden tijdens systeemfouten of schakelhandelingen. De testspanning wordt gedurende een bepaalde tijd, doorgaans één minuut, toegepast en de CT mag geen doorslag of overmatige lekstroom vertonen.
De bliksemimpulsbestendigheidsspanning, de derde waarde, vertegenwoordigt het vermogen van de CT om voorbijgaande overspanningen te weerstaan die worden veroorzaakt door blikseminslag of schakelhandelingen. Deze transiënten hebben zeer korte stijgtijden (microseconden) en hoge piekspanningen. De impulstest simuleert deze omstandigheden en verifieert dat het isolatiesysteem van de CT de resulterende elektrische spanning zonder problemen kan weerstaan. Het basisimpulsniveau (BIL) is een kritische parameter voor buiten- en hoogspanningsinstallaties waar blootstelling aan bliksem een probleem is.
De fysieke constructie van de CT moet zo worden ontworpen dat het vereiste isolatieniveau wordt bereikt. Midden-CT's maken doorgaans gebruik van epoxyharsgietwerk of met olie-geïmpregneerde papierisolatie. Epoxyharsgieten biedt uitstekende diëlektrische sterkte, mechanische duurzaamheid en weerstand tegen omgevingsverontreiniging. Met olie-geïmpregneerde papierisolatie wordt gebruikt in sommige hoogspannings-CT's-waar de hoogste diëlektrische sterkte vereist is. De keuze van het isolatiemateriaal en de dikte van de isolatie worden bepaald door het vereiste isolatieniveau en de gebruiksomgeving.
Het isolatieniveau bepaalt ook de fysieke afmetingen van de CT. Hogere isolatieniveaus vereisen grotere kruip- en vrije afstanden, dikkere isolatie en grotere totale afmetingen. Dit heeft invloed op de voetafdruk, het gewicht en de installatievereisten van de CT. Voor binnentoepassingen in gecontroleerde omgevingen kan het vereiste isolatieniveau lager zijn dan voor buitentoepassingen waarbij de CT wordt blootgesteld aan omgevingsverontreiniging en bliksemstoten.
Naast de basiswaarden voor het isolatieniveau moet het isolatiesysteem van de CT ook worden afgestemd op de isolatieniveaus van andere apparatuur in de installatie. Het isolatiecoördinatieproces zorgt ervoor dat de isolatieweerstand van de CT compatibel is met de overspanningsbeveiligingsapparaten en andere apparatuur in het systeem. Dit voorkomt dat de CT de zwakste schakel in het isolatiesysteem wordt, waar een flashover zou kunnen optreden en een systeemfout zou kunnen veroorzaken.
Het isolatieniveau moet ook worden gekozen op basis van de hoogte van de installatie. Op grotere hoogten verlaagt de verminderde luchtdichtheid de doorslagspanning van de lucht, waardoor grotere isolatieafstanden nodig zijn. Standaardwaarden voor isolatieniveaus worden doorgaans gespecificeerd voor installaties tot 1.000 meter boven zeeniveau. Voor grotere hoogten moeten de waarden van het isolatieniveau worden aangepast of moeten er extra afstanden worden voorzien.
Het testen van het isolatieniveau is een essentieel onderdeel van de productie en inbedrijfstelling van CT. De netfrequentiebestendigheidstest wordt op elke CT uitgevoerd om de integriteit van het isolatiesysteem te verifiëren. De bliksemimpulstest wordt steekproefsgewijs of bij kritische toepassingen op iedere unit uitgevoerd. Er worden ook gedeeltelijke ontladingstests uitgevoerd om isolatiedefecten op te sporen die tot voortijdig falen kunnen leiden. Deze tests zorgen ervoor dat de CT voldoet aan het gespecificeerde isolatieniveau en gedurende zijn hele levensduur betrouwbaar zal presteren.
Samenvattend is het isolatieniveau van een stroomtransformator een fundamentele specificatie die de geschiktheid ervan voor een gegeven systeemspanning en omgevingscondities bepaalt. Een juiste selectie van het isolatieniveau-op basis van systeemspanning, hoogte en omgevingsfactoren-is essentieel voor het garanderen van de veiligheid en betrouwbaarheid van de CT-installatie.