Akım trafosuna genel bakış

 

 

 

 

Akım Trafosu (CT), öncelikle elektrik güç sistemlerinde akım ölçümü ve koruması için kullanılan, elektromanyetik indüksiyon prensibiyle çalışan özel bir transformatör türüdür. Temel işlevi, birincil taraftaki (yüksek-voltaj veya yüksek-akım devresi) yüksek akımı, ikincil taraftaki çok daha düşük, standartlaştırılmış bir akıma (tipik olarak 5A veya 1A) orantısal olarak düşürmek ve aynı zamanda operasyonel güvenliği sağlamak için iki devre arasında elektriksel izolasyon sağlamaktır. CT'nin birincil sargısı, ölçülecek akımı taşıyan devreye seri olarak bağlanır ve ikincil sargı, ölçüm aletlerine, koruyucu rölelere veya diğer cihazlara bağlanır. Hassas bir dönüş oranı sayesinde ikincil akım, birincil akımın büyüklüğünü ve fazını doğru bir şekilde kopyalar, böylece sistem izleme, enerji ölçümü, röle koruması ve otomatik kontrol için güvenilir bir sinyal kaynağı sağlar.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Akım Trafosunun (CT) çalışma prensibi aşağıdakilere dayanmaktadır:elektromanyetik indüksiyon prensibi. Özel bir tür "transformatör" olarak anlaşılabilir.

İşte temel çalışma prensibinin ayrıntılı bir açıklaması:

1. Çekirdek Yapı

• Birincil Sargı:Ölçüm sırasında, birincil sargı genellikle akımın ölçülmesi gereken devreye doğrudan seri olarak bağlanır. Bazen birincil sargı, transformatörün çekirdeğinden geçen tek bir iletkendir (bara).
• Çekirdek:Kapalı bir manyetik devre oluşturmak için istiflenmiş, yüksek-geçirgenliğe sahip silikon çelik levhalardan (veya diğer manyetik malzemelerden) yapılmıştır.
• İkincil Sargı:Çekirdeğin etrafına sarılır ve ölçüm aletlerine (ampermetreler, watt-saat metreler gibi) veya koruyucu rölelere seri olarak bağlanır. Genellikle birçok dönüşü vardır.

 

2. Fiziksel Süreç

Alternatif akım olduğundabirincil taraftan akar, çekirdekte alternatif bir manyetik akı Φ üretir. Bu alternatif akı, ikincil sargının dönüşleriyle bağlantılıdır ve buna göreFaraday'ın Elektromanyetik İndüksiyon Yasası, ikincil sargıda bir elektromotor kuvveti indükler. İkincil sargı kapalı bir döngü oluşturduğunda (bir alete bağlı), ikincil bir akımüretilir.

 

3. Güncel Dönüşüm İlişkisi

İdeal bir akım transformatörü manyetomotor kuvvet (MMF) dengesi ilkesini izler:
 

Nerede:

birincil sargıdaki dönüş sayısıdır (genellikle az, bazen sadece 1 dönüş);

ikincil sargıdaki dönüş sayısıdır (genellikle çoktur).

Bundan şunu çıkarabiliriz:
 

Burada,budönüş oranı(veya dönüşüm oranı).

Basitçe söylemek gerekirse:

• Amaç:Bir güç hattındaki büyük akımı orantılı olarak daha küçük, standartlaştırılmış bir akıma düşürmek için (tipik olarak5Aveya1A) ölçüm aletlerine ve güvenli çalışmaya uygundur.
• Ters İlişki:Birincil ve ikincil akımların büyüklükleri sarım sayılarıyla ters orantılıdır. Daha az birincil dönüş ve daha fazla ikincil dönüş, akımın daha fazla azalmasına neden olur.

 

4. Temel Özellik: İkincil Taraf ASLA Açılmamalıdır

Bu, bir akım transformatörü ile sıradan bir gerilim transformatörü arasındaki en önemli farktır:

• Sıradan Trafo (örn. Gerilim Trafosu):Birincil voltaj akıyı belirler ve ikincil yük birincil akımı etkiler.
• Akım Trafosu:Birincil akımana devredeki yük tarafından belirlenir veikincil taraftan bağımsız.

Birincilde akım akarken ikincil taraf açık-devre haline gelirse:

• Akı Dalgalanması:Manyetomotor kuvvetBirincil akım tarafından üretilen normal olarak ikincil MMF tarafından dengelenir(MMF dengesi). İkincil açılırsa,geriye sadece büyük mıknatıslanma akısı kalıyorçekirdekte.
• Çekirdek Doygunluğu:Bu büyük akış, çekirdeği hızla doyurur ve önemli histerezis ve girdap akımı kayıplarına neden olur. Bu, yoğun ısı üretir ve potansiyel olarak transformatörü yakabilir.
• Yüksek Gerilim Tehlikesi:İkincil sargının birçok dönüşü vardır. Büyük, alternatif manyetik akının etkisi altında, çok yüksek, tepe voltajı (potansiyel olarak binlerce volt) indüklenir. Bu, operatörün güvenliği açısından ciddi bir tehdit oluşturur ve ekipmanın yalıtımına zarar verebilir.

 

 

 

Özet

Bir akım transformatörü, aletler ve koruma cihazları tarafından kullanılmak üzere, büyük bir birincil akımı, dönüş oranına bağlı olarak daha küçük bir ikincil akıma orantılı olarak düşürmek için elektromanyetik indüksiyon kullanır.İkincil taraf HER ZAMAN kısa-devre durumunda kalmalı (yani düşük-empedanslı cihazlara veya kısa devre bloklarına bağlı) ve yüksek-voltaj tehlikelerini önlemek için bir uç güvenilir bir şekilde topraklanmalıdır.

 

1. Koruma Uygulamaları

CT'ler rölelere arıza akımı sinyalleri sağlayarak arızalı ekipmanın hızlı bir şekilde izole edilmesini sağlar.

• Diferansiyel Koruma (Birincil Koruma):HV ve LV taraflarındaki CT'ler akımları karşılaştırır. Dahili bir arıza dengesizlik yaratarak bir açmayı tetikler. Yüksek-doğruluklu, doygunluk önleyici CT'ler gerektirir.
• Aşırı Akım Koruması (Yedekleme):CT'ler bir eşiğin üzerindeki akımları tespit ederek bir zaman gecikmesinden sonra röleleri etkinleştirir.
• Toprak Arıza Koruması:Sıfır-sekans akımı (CT'lerden gelen) toprak arızalarını gösterir ve rölenin harekete geçmesini sağlar.
• Aşırı Yük Koruması:CT'ler termal hasarı önlemek için sürekli aşırı akımı izleyerek alarmlar veya alarmlar verir.

2. Ölçme ve Ölçme

CT'ler operasyonel farkındalık ve ticari işlemler için akım sağlar.

• Yük İzleme:Gerçek zamanlı yük gözlemi için ampermetreleri-besler.
• Enerji Ölçümü:PT'lerle güç akışı, güç faktörü ve faturalandırma için wattmetrelere ve enerji sayaçlarına giriş sağlar. Yüksek doğruluk sınıfları gerektirir (0,2, 0,5S).

3. Kontrol ve İzleme

Otomatik kontrol CT sinyallerine dayanır.

• Soğutma Sistemi Kontrolü:CT akımı, sıcaklığı korumak için yüke bağlı olarak soğutma fanlarını/pompalarını tetikler.
• OLTC ve Durum İzleme:CT verileri, kademe değiştirici düzenlemesine yardımcı olur ve sağlık değerlendirmesi için arıza kaydedicileri/izleme sistemlerini besler.

4. Senkronizasyon ve Paralelleme

CT'ler, senkronizasyon rölelerine faz açısı ve büyüklük bilgisi sağlayarak bir transformatörün canlı baralara güvenli bir şekilde bağlanmasını sağlar.

 

 

Özet

Başvuru	Tuş İşlevi	BT Gereksinimleri
Koruma	Arıza tespiti (diferansiyel, aşırı akım, toprak)	Yüksek doğruluk,-doygunluk önleme, güvenilirlik
Ölçüm	Yük izleme, enerji faturalandırma	Yüksek hassasiyet (0,2/0,5S), doğrusallık
Kontrol	Soğutmanın başlatılması, kademe değiştirici girişi, izleme	İyi doğrusallık, frekans tepkisi
Senkronizasyon	Güvenli paralelleme	Doğru faz ve büyüklük

CT'ler güvenli, güvenilir ve verimli transformatör çalışması için vazgeçilmezdir.

 

1. Personel ve Ekipman Güvenliği

• Galvanik İzolasyon:CT'ler, yüksek-voltajlı birincil devre ile düşük-voltajlı ikincil ekipman (sayaçlar, röleler) arasında tam elektriksel izolasyon sağlar. Bu, operatörleri ve bakım personelini tehlikeli yüksek voltajlardan korur.
• Standartlaştırılmış Düşük Akımlar:Binlerce amperi güvenli, standartlaştırılmış değerlere (5A veya 1A) dönüştürerek standart, düşük-gerilim dereceli aletlerin ve koruyucu cihazların kullanımına olanak tanırlar.

2. Doğru İzleme ve Faturalandırma

• Hassas Ölçüm:Yüksek{0}hassasiyetteki CT'ler (Sınıf 0.2, 0.5S), tam yük akımı ölçümünü mümkün kılarak güvenilir operasyonel veriler sağlar.
• Gelir Ölçümü:Watt-saat sayaçlarına hassas akım sinyalleri sağlayarak kamu hizmetleri kuruluşları ve müşteriler arasında doğru enerji hesaplamasını ve adil faturalandırmayı kolaylaştırırlar.

3. Gelişmiş Koruma ve Arıza Azaltma

• Hızlı Arıza Tespiti:CT'ler, dahili transformatör hatalarını milisaniyeler içinde tespit edebilen ve büyük hasar meydana gelmeden önce açmayı başlatabilen diferansiyel koruma gibi yüksek-hızlı koruma düzenlerini etkinleştirir.
• Seçici Koordinasyon:Aşırı akım rölelerinin seçici olarak çalışması için gereken akım sinyallerini sağlarlar, sistemin geri kalanını hizmette tutarken yalnızca arızalı bölümü izole ederler.
• Minimum Hasar:Hızlı arıza giderme olanağı sağlayarak CT'ler, arıza akımlarının büyüklüğünü ve süresini azaltmaya yardımcı olarak transformatör sargılarındaki termal ve mekanik gerilimi en aza indirir.

4. Operasyonel Verimlilik ve Kontrol

• Otomatik Soğutma Kontrolü:CT sinyalleri, gerçek zamanlı yük akımına dayalı olarak soğutma fanlarını ve yağ pompalarını otomatik olarak-tetikleyerek enerji tüketimini optimize eder ve ekipmanın ömrünü uzatır.
• Yük Yönetimi:Sürekli akım izleme, operatörlerin yükleri etkili bir şekilde dengelemesine ve aşırı yüklemeyi önlemesine olanak tanıyarak transformatörün tasarım sınırları dahilinde çalışmasını sağlar.

5. Sistem Esnekliği ve Standardizasyon

• Cihaz Standardizasyonu:Birincil akımdan bağımsız olarak (yüzlerce veya binlerce amper), ikincil ekipman 5A veya 1A girişler için standartlaştırılarak tasarım, envanter ve bakım basitleştirilebilir.
• Ölçeklenebilirlik:Çoklu kademe veya oranlara sahip CT'ler, transformatörün tamamını değiştirmeden gelecekteki sistem genişletmeleri veya yük koşullarındaki değişiklikler için esneklik sağlar.

6. Sorun Giderme ve Teşhis

• Arıza Analizi:CT'ler, arıza kaydedicilere ve bozulma izleme sistemlerine veri besler. Arıza akımı dalga formlarının analiz edilmesi, mühendislerin arızaların nedenini ve yerini belirlemesine yardımcı olarak zaman içinde sistem güvenilirliğini artırır.
• Durum İzleme:Sürekli akım verileri, transformatör sağlığının değerlendirilmesine, anormalliklerin (sargı dengesizlikleri gibi) tespit edilmesine ve öngörücü bakımın planlanmasına yardımcı olur.

Faydaların Özeti

Fayda Kategorisi	Temel Avantajlar
Emniyet	HV'den izolasyon, elektrik çarpmasına karşı koruma
Koruma	Hızlı arıza tespiti, minimum hasar, seçici açma
Ölçüm	Doğru yük izleme, hassas gelir ölçümü
Kontrol	Otomatik soğutma, optimize edilmiş yükleme, geliştirilmiş verimlilik
Standardizasyon	Tek tip ikincil ekipman, basitleştirilmiş bakım
Teşhis	Arıza kaydı, durum değerlendirmesi, kestirimci bakım

Özetle, akım transformatörleri yalnızca aksesuar değil aynı zamanda modern güç transformatör sistemlerini güvenli, akıllı ve ekonomik açıdan uygulanabilir kılan temel bileşenlerdir.

 

 

 

 

 

 

 

Doğru CT'yi seçmek, fiziksel uyumluluğu sağlarken elektriksel özelliklerini sistem gereksinimleriyle eşleştirmeyi içerir.

1. Birincil Akım (Iₚ)

• Amaç:Nominal birincil akımı bulun.
• Yöntem:Transformatörün maksimum sürekli yük akımını hesaplayın. Normal çalışma sırasında doygunluğun önlenmesi için CT birincil değeri bu değerden biraz daha yüksek olmalıdır. Ortak derecelendirmeler standartlaştırılmıştır (örneğin, 100A, 200A, 400A, vb.).

2. İkincil Akım (Iₛ)

• Standart Derecelendirmeler:Arasından seçim yapın1Aveya5A.
• Karar Faktörü:Güç kayıplarını en aza indirmek amacıyla CT ile ölçüm cihazı/röle arasındaki uzun kablolar için genellikle 1A tercih edilir. 5A geleneksel bir standarttır ve daha kısa mesafeler için uygundur.

3. Doğruluk Sınıfı

• Ölçüm için:SeçmekSınıf 0.2, 0.5 veya 1.0. Sayı ne kadar düşük olursa faturalandırma ve izleme hassasiyeti de o kadar yüksek olur.
• Koruma İçin:SeçmekSınıf 5P10 veya 5P20.

"5P", nominal akımda %1'lik bileşik hata anlamına gelir.

Sayı (10 veya 20)Doğruluk Sınır Faktörü (ALF)CT'nin bir arıza sırasında nominal akımın 10 veya 20 katına kadar doğruluğu koruyabileceğini gösterir.

4. Yük (Nominal Çıkış)

• Amaç:CT'nin bağlı cihazlara güç verebildiğinden emin olun.
• Yöntem:İkincil kabloların ve bağlı tüm cihazların (röleler, sayaçlar) toplam empedansını hesaplayın.
• Şartname:VA (Volt-Amp) derecesine sahip bir CT seçin.aşarbu hesaplanan yük (örn. 5VA, 10VA, 15VA). Yük çok yüksekse CT doygunluğa ulaşacak ve hatalı hale gelecektir.

5. Gerilim ve İzolasyon

• Sistem Gerilimi:CT'nin izolasyon voltajı, birincil devrenin hat--hat- voltajıyla eşleşmelidir (örneğin, 0,72kV, 12kV, 24kV).
• Tip:Orta gerilim için, iç mekan şalt teçhizatında epoksi-reçine dökümü standarttır.

Seçim Özet Tablosu

Parametre	Temel Hususlar	Ortak Özellikler
Birincil Akım	Maksimum yük akımı + marj	e.g., 100A, 400A, 800A
İkincil Akım	Cihazlara olan mesafe; uyumluluk	1A(uzun mesafe) veya5A(standart)
Başvuru	Faturalandırma doğruluğu ve Arıza tespiti	0.2 / 0.5(Ölçüm) veya5P10 / 5P20(Koruma)
Yük (VA)	Rölelerin, ölçüm cihazlarının ve kablo direncinin toplam yükü	örneğin 5VA, 10VA, 15VA
Sistem Gerilimi	Panelin çalışma voltajı	örneğin, 0,72kV, 12kV, 24kV
Fiziksel Tip	Alan kısıtlamaları; Bara veya Kablo	Pencere (Toroidal), Yara veya Çubuk-tipi

Hızlı Başparmak Kuralı

Boyut:Birincil akımı transformatörün tam yüküyle eşleştirin.

Amaç:Sayaçlar için Sınıf 0,5'i kullanın; koruma röleleri için 5P10 kullanın.

Yük:VA derecesini doğrulamak için kablo uzunluğunu ve cihaz yüklerini toplayın.

 

Modele Göre Temel Özellikler

Board Mounted Bushing-Type Generator CT (BGCT)

• Amaca uygun-jeneratörün yüksek-voltaj terminal burçları üzerine montaj için üretilmiştir ve daha yüksek sistem voltajı seviyelerinde Yalıtılmış Faz Veri Yolu (IPB) ile uyumludur. Açık-çerçeve tasarımı, özel montaj ayak izlerini destekler ve hafif yapısı, basitleştirilmiş kurulum ve bakım ile geleneksel döküm birimlerine-uygun maliyetli bir alternatif olarak hizmet eder.

Kapsüllenmiş Burç-Tip Jeneratör CT (MGCT)

• Jeneratörün yüksek-gerilim burçlarına doğrudan montaj için kaydırmalı tasarım-, aynı zamanda yüksek-voltajlı IPB muhafazaları için de uygundur. Tamamen kapsüllenmiş bobin, toza, neme ve korozyona karşı mükemmel direnç sunarak zorlu, tehlikeli endüstriyel ortamlarda-istikrarlı ve uzun süreli çalışma sağlar.

Dış Mekana Monte Kaydırmalı-Burç Üstü CT (SBCT)

• Transformatörlerin, devre kesicilerin ve kablo uçlarının yüksek-gerilim burçlarına harici montaj için-bağımsız ünite. Birincil ekipmanda herhangi bir değişiklik yapılması gerekmediğinden hızlı ve basit kurulum sağlanır. Sistem koruma yükseltmeleri veya dış mekandaki yüksek-voltaj senaryolarında ek ölçüm noktaları için güvenilir, uygun maliyetli bir çözümdür.

Özel Uygulama Dış Mekan Kayma-Bushing CT (eSP) Üzerinden

• SP/SPS güç devre kesicileri için özel olarak geliştirilmiş, dış mekan BCT{0}üzerinden geçişli serimizin özel bir çeşidi. 72kV'a kadar kesiciler için 1980'den bu yana sahada kanıtlanmış olan bu ürün, mevcut ekipman değişikliğine gerek kalmadan, orijinal olarak kutup başına yalnızca bir CT ile sağlanan kesiciler için ekstra CT'ler eklemek için ideal bir çözümdür.

Dahili Monteli Kuru-Tip Burç CT (DBCT)

• İç mekandaki yüksek voltajlı ekipmanlara-yerleşik kurulum için optimize edilmiş kuru-tip yalıtım tasarımı. Ölü-tank devre kesici burçlarına monte edilebilir ve ayrıca hava şartlarına dayanıklı-kabinler veya MC şalt donanımı bölmeleri için de uygundur. Düzgün kurulduğunda, daha yüksek sistem voltajı düzeylerinde istikrarlı performans sunar; yağsız, bakım-gerektirmeyen ekipman eşleştirmesi için idealdir.

Dahili Monteli Yağlı-Tip Burç CT (OBCT)

• Yağa daldırılmış-yüksek voltajlı ekipmanlara-yerleşik kurulum için tasarlanmıştır. Yüksek-gerilim burçlarının topraklama bileziklerine veya yağ-yalıtımlı transformatörlerin, devre kesicilerin veya voltaj regülatörlerinin bulunduğu tankın içine monte edilebilir. Doğru şekilde kurulduğunda, yağa batırılmış birincil ekipmanla mükemmel uyum sağlayarak daha yüksek voltaj seviyelerine sorunsuz bir şekilde uyum sağlar-.

 

Evrensel Opsiyonel Özellikler ve Özelleştirme Yetenekleri

• Sarma ve Oran Esnekliği: Tek Oranlı (SR), Çift Oranlı (DR) ve Çoklu Oranlı (MR) sargı konfigürasyonlarında mevcuttur. Özel oranlar, doğruluk sınıfları ve 8000A'nın üzerindeki birincil akım değerleri, yenileme veya yeni projeler için mevcut CT özelliklerine uyacak şekilde uyarlanabilen tasarımlarla desteklenir.
• Temel Performans Optimizasyonu: Hassas kalıcılık kontrolü ve optimize edilmiş geçici yanıt için boşluklu çekirdeklerin yanı sıra özel ölçüm ve koruma uygulamaları için hava çekirdekli doğrusal kuplörler de mevcuttur.
• Montaj ve Mekanik Özelleştirme: Sahada kurulum süresini kısaltmak için-önceden birleştirilmiş çok-çekirdek yığınları mevcuttur. Özel kablo kanalı açıklıkları (1,5" NPT'ye kadar dişli, 52 mm'ye kadar-dişsiz) ve tek bir direğe çoklu-ünite kurulumu gibi özel çözümler desteklenir.
• Standartlar ve Çevre Uyumluluğu: Tüm üniteler, 50Hz/60Hz şebeke frekanslarına göre özelleştirilerek IEC ve CSA uluslararası standartlarına uygun olarak tasarlanabilmektedir. Yağlı-tipi model, yüksek sıcaklıktaki çalışma ortamları için 155 dereceye kadar sıcaklık sınıfını-destekler.
• Esnek Teslimat Seçenekleri: Sargılar isteğe göre özel test tapaları ile temin edilebilir; Çeşitli üretim ve yerinde bakım ihtiyaçlarını karşılamak için terminallere veya esnek kablolara sahip bağımsız bobinler de mevcuttur.