Οι μετασχηματιστές ρεύματος που χρησιμοποιούνται συνήθως σε υποσταθμούς μπορούν να ταξινομηθούν σύμφωνα με την αρχή λειτουργίας, τη δομή, την εφαρμογή και τις μεθόδους εγκατάστασης. Ακολουθεί μια λεπτομερής εισαγωγή στους κοινούς τύπους μετασχηματιστών σε υποσταθμούς, καθώς και στα χαρακτηριστικά, τα σενάρια εφαρμογής και τις τάσεις του κλάδου των μετασχηματιστών σε υποσταθμούς:
I. Ταξινόμηση κατά Αρχή Εργασίας
Ηλεκτρομαγνητικός μετασχηματιστής ρεύματος (παραδοσιακός CT)
Αρχή: Σύμφωνα με την αρχή της ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής, ένα ρεύμα παράγει μαγνητική ροή μέσω του πυρήνα του σιδήρου και δύο περιελίξεις επάγουν ρεύμα. Χαρακτηριστικά:
Προηγμένη τεχνολογία, χαμηλό κόστος και υψηλή αξιοπιστία.
κορεσμός πυρήνα με περιορισμένο δυναμικό εύρος (συνήθως μικρότερο ή ίσο με 30πλάσιο ονομαστικό ρεύμα).
Σενάρια εφαρμογής:
Κατάλληλο για μέτρηση, προστασία και μέτρηση υποσταθμών με επίπεδα τάσης 110kV και κάτω.
Για παράδειγμα: CT πυρήνα διανομέα 10 kV, CT πλευράς υψηλής τάσης κύριου μετασχηματιστή.
Ηλεκτρονικός μετασχηματιστής ρεύματος (ECT)
Πώς λειτουργεί: Απευθείας ψηφιακή έξοδος χρησιμοποιώντας οπτικούς αισθητήρες, όπως το φαινόμενο Faraday ή Rogowski Coil. Χαρακτηριστικά:
Ελεύθερος κορεσμός πυρήνα-με μεγάλο δυναμικό εύρος (έως και 100 φορές το ονομαστικό ρεύμα).
Μικρό μέγεθος, μικρό βάρος, ισχυρή αντι-ικανότητα ηλεκτρομαγνητικών παρεμβολών.
Πρέπει να αντιμετωπιστεί η μακροπρόθεσμη-σταθερότητα και η μετατόπιση της θερμοκρασίας.
Σενάρια εφαρμογής:
Ευφυείς υποσταθμοί, νέα σενάρια ενεργειακής ολοκλήρωσης (π.χ. αιολική ενέργεια, φωτοβολταϊκά).
Παραδείγματα: Οπτικός CT σε 220 kV GIS, CT εφέ Hall σε HVDC.
II. Κατά Δομή
Trans (Trans) CT
Δομή: ο πρώτος αγωγός απευθείας μέσω του παραθύρου του πυρήνα του σιδήρου, ο δεύτερος τυλίγματος γύρω από την περιέλιξη του πυρήνα σιδήρου. Χαρακτηριστικά:
Ευέλικτη εγκατάσταση, δεν απαιτείται ενιαία διακοπή.
Κατάλληλο για υψηλό ρεύμα (π.χ. λεωφορείο, καλώδιο).
Σενάρια εφαρμογής:
Στο άκρο εισόδου των ντουλαπιών διανομής 10kV/35kV και στο άκρο εξόδου των συστοιχιών πυκνωτών.
Σωληναριακή αξονική τομογραφία
Δομή: Εγκατεστημένο απευθείας στον δακτύλιο του μετασχηματιστή ή του διακόπτη κυκλώματος, η κύρια περιέλιξη είναι αγωγός δακτυλίου. Χαρακτηριστικά:
Συμπαγής και-εξοικονόμηση χώρου.
Ο σχεδιασμός απαιτείται να ταιριάζει με τον εξοπλισμό και έχει κακή ευελιξία.
Σενάρια εφαρμογής:
Πλευρά υψηλής τάσης κύριου μετασχηματιστή, ενσωματωμένο-με GIS (Gas Insulated Switchgear).
CT λεωφορείου
Δομή: Ο πυρήνας χωρίζεται στο μισό και τοποθετείται μεταξύ του ζυγού, μέσω του οποίου το πρωτεύον ρεύμα δημιουργεί μαγνητική ροή. Χαρακτηριστικά:
Δεν χρειάζεται να αποσυνδέσετε τον ζυγό για εύκολη εγκατάσταση.
Κατάλληλο για μετασκευή λεωφορείων που χρησιμοποιούνται ήδη.
Σενάρια εφαρμογής:
Μέτρηση ρεύματος διαύλου μετά την επέκταση της χωρητικότητας του υποσταθμού.
Στήλες CT
Δομή: Ο πυρήνας και η περιέλιξη στερεώνονται στη μονωτική στήλη και ο κύριος αγωγός διέρχεται από το κέντρο του πυρήνα. Χαρακτηριστικά:
Υψηλή μηχανική αντοχή, κατάλληλο για εξωτερικές συνθήκες υψηλής-πίεσης.
Μικρό μέγεθος, υψηλό κόστος.
Σενάρια εφαρμογής:
Προστασία διαδρομής Εξωτερικοί υποσταθμοί 220kV/500kV.
III. Κατά Σκοπό
Μέτρηση CT
Απαιτεί υψηλή ακρίβεια (π.χ. 0,2, 0,5) και χαμηλό σφάλμα για τη μέτρηση ηλεκτρικής ενέργειας και την παρακολούθηση του φορτίου.
Σενάρια εφαρμογής:
Βασικά σημεία μέτρησης, μέτρηση κατανάλωσης ενέργειας εγκατάστασης.
Προστατευτική αξονική τομογραφία
Απαιτήσεις: Αντίσταση υψηλού κορεσμού με επίπεδα ακρίβειας 5P και 10P (π.χ.. 5Το P20 αντιπροσωπεύει σφάλμα Μικρότερο ή ίσο με 5% σε 20 φορές το ονομαστικό ρεύμα) για προστασία υπερέντασης και διαφορική προστασία.
Σενάρια εφαρμογής:
Προστασία γραμμής, προστασία μετασχηματιστή, προστασία ζυγού.
Παράδειγμα: η έξοδος CT του διακόπτη κυκλώματος 220 kV.
Μέτρηση + Προστασία Διπλής-αξονική τομογραφία
Δομή: Διαθέτει πολλαπλά δευτερεύοντα τύλιγμα, πληροί τις απαιτήσεις μέτρησης και προστασίας. Χαρακτηριστικά:
Μειώστε τον αριθμό των CT και μειώστε το κόστος.
Η αλληλεπίδραση μεταξύ των περιελίξεων πρέπει να επικυρωθεί.
Σενάρια εφαρμογής:
Εισερχόμενο ερμάριο υποσταθμών μέσης και χαμηλής τάσης.
IV. ΕΙΣΑΓΩΓΗ Με τη μέθοδο εγκατάστασης
Αυτόνομη εγκατάσταση CT
Δομή: Εγκαθίσταται χωριστά δίπλα σε εξοπλισμό (π.χ. διακόπτες κυκλώματος, λεωφορείο).
Σενάρια εφαρμογής:
CT κυκλωμάτων εξωτερικού υποσταθμού, CT ουδέτερου σημείου κύριου μετασχηματιστή.
Ενσωματωμένη αξονική τομογραφία
Δομή: Ενοποίηση με άλλο εξοπλισμό (όπως GIS, διακόπτες κυκλώματος). Χαρακτηριστικά:
Εξοικονομήστε χώρο και μειώστε τα σημεία σύνδεσης.
Για τη συντήρηση, ο εξοπλισμός πρέπει να αντικατασταθεί στο σύνολό του.
Σενάρια εφαρμογής:
Εσωτερικοί CT για GIS 110kV και άνω, και CT ενσωματωμένοι σε έξυπνους διακόπτες κυκλώματος.
V. Τάσεις και επιπτώσεις του κλάδου
Ψηφιακή αναβάθμιση
Σε έξυπνους υποσταθμούς, οι CT πρέπει να υποστηρίζουν το πρωτόκολλο IEC 61850 και να εξάγουν ψηφιακά σήματα (όπως η μονάδα συγχώνευσης MU) για μετάδοση και συγχρονισμό δεδομένων σε πραγματικό χρόνο.
Για παράδειγμα, οι ηλεκτρονικοί CT συνδυάζονται με έξυπνα τερματικά (IED) για να αντικαταστήσουν την παραδοσιακή απόκτηση αναλογικής ποσότητας.
Απαιτήσεις μέτρησης ευρείας ζώνης
Η ενσωμάτωση νέων πηγών ενέργειας οδηγεί σε αύξηση των αρμονικών και οι CT απαιτούν δυνατότητες απόκρισης ευρείας ζώνης (π.χ. 0,1 Hz - 1kHz) για τη μέτρηση με ακρίβεια μη-μη βασικών ρευμάτων.
Λύση: Χρησιμοποιήστε πηνία Rogowski ή οπτικό αισθητήρα για να αποφύγετε περιορισμούς απόκρισης συχνότητας πυρήνα.
Τεχνολογία κατά-κορεσμού
Η αύξηση του ρεύματος βραχυκυκλώματος-προϋποθέτει ότι οι CT χρησιμοποιούν τεχνικές κατά του κορεσμού (όπως κλάση TPY, κατηγορία TPZ) για να διασφαλιστεί αξιόπιστη προστασία.
Χαρακτηριστικά κατηγορίας TPY: υπολειπόμενο μαγνητικό Μικρότερο ή ίσο με 10%, κατάλληλο για διαφορική προστασία.
Μικρογραφία και ενσωμάτωση
Οι αστικοί υποσταθμοί απαιτούν χώρο και το CTS κινείται προς τη σμίκρυνση και τη χαμηλή κατανάλωση ενέργειας.
Για παράδειγμα, οι πυρήνες από κράμα χρησιμοποιούνται για τη μείωση του όγκου και του βάρους.
