Una visió general del transformador de corrent

 

 

 

 

Un transformador de corrent (TC) és un tipus especialitzat de transformador que funciona segons el principi d'inducció electromagnètica, utilitzat principalment per a la mesura i la protecció de corrent en sistemes d'energia elèctrica. La seva funció principal és reduir proporcionalment un corrent elevat des del costat primari (el circuit d'alta -tensió o alt-corrent) a un corrent estandarditzat molt més baix al costat secundari (normalment 5 A o 1 A), alhora que proporciona aïllament elèctric entre els dos circuits per garantir la seguretat operativa. El bobinatge primari del TC està connectat en sèrie amb el circuit que transporta el corrent que s'ha de mesurar, i el bobinatge secundari es connecta a instruments de mesura, relés de protecció o altres dispositius. Mitjançant una relació de girs precisa, el corrent secundari replica amb precisió la magnitud i la fase del corrent primari, proporcionant així una font de senyal fiable per al monitoratge del sistema, mesura d'energia, protecció de relés i control automatitzat.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

El principi de funcionament d'un transformador de corrent (TC) es basa en elprincipi de la inducció electromagnètica. Es pot entendre com un tipus especial de "transformador".

Aquí hi ha una explicació detallada del seu principi de funcionament bàsic:

1. Estructura bàsica

• Enrotllament primari:Durant la mesura, el bobinatge primari sol estar connectat directament en sèrie amb el circuit on s'ha de mesurar el corrent. De vegades, el bobinatge primari és simplement un únic conductor (barra colectora) que passa pel nucli del transformador.
• Nucli:Fabricat amb làmines d'acer al silici d'alta-permeabilitat apilades (o altres materials magnètics) per formar un circuit magnètic tancat.
• Enrotllament secundari:Enrotllat al voltant del nucli i connectat en sèrie amb instruments de mesura (com ara amperímetres, comptadors de watt-hora) o relés de protecció. Normalment té moltes voltes.

 

2. Procés físic

Quan un corrent alternflueix pel costat primari, genera un flux magnètic altern Φ al nucli. Aquest flux altern enllaça amb les espires del bobinatge secundari i, segonsLlei de Faraday de la inducció electromagnètica, indueix una força electromotriu al bobinatge secundari. Quan el bobinatge secundari forma un bucle tancat (connectat a un instrument), un corrent secundaries produeix.

 

3. Relació de transformació actual

Un transformador de corrent ideal segueix el principi d'equilibri de la força magnetomotriu (MMF):
 

On:

és el nombre de voltes del bobinatge primari (normalment poques, de vegades només 1 volta);

és el nombre de voltes del bobinatge secundari (generalment moltes).

D'això en podem derivar:
 

Aquí,és elrelació de girs(o relació de transformació).

En poques paraules:

• Finalitat:Per reduir proporcionalment un corrent gran en una línia elèctrica a un corrent normalitzat més petit (normalment5Ao1A) adequat per a instruments de mesura i funcionament segur.
• Relació inversa:Les magnituds dels corrents primaris i secundaris són inversament proporcionals al seu nombre de voltes. Menys voltes primàries i més voltes secundàries donen lloc a una major reducció de corrent.

 

4. Característica clau: la cara secundària MAI s'ha d'obrir

Aquesta és la diferència més significativa entre un transformador de corrent i un transformador de tensió normal:

• Transformador normal (per exemple, transformador de tensió):La tensió primària determina el flux, i la càrrega secundària influeix en el corrent primari.
• Transformador de corrent:El corrent primariestà determinada per la càrrega del circuit principal i ésindependent del costat secundari.

Si el costat secundari s'obre-en circuit mentre circula corrent al primari:

• Augment de flux:La força magnetomotriuproduït pel corrent primari normalment es contraresta pel MMF secundari(Saldo MMF). Si s'obre la secundària,, deixant només el flux de magnetització massiu generat peral nucli.
• Saturació del nucli:Aquest enorme flux satura ràpidament el nucli, provocant histèresis importants i pèrdues de corrent de Foucault. Això genera calor intensa i pot cremar el transformador.
• Perill d'alta tensió:El bobinatge secundari té moltes voltes. Sota la influència del gran flux magnètic altern, s'indueix una tensió màxima molt alta (potencialment milers de volts). Això suposa una greu amenaça per a la seguretat de l'operador i pot danyar l'aïllament de l'equip.

 

 

 

Resum

Un transformador de corrent utilitza inducció electromagnètica per reduir proporcionalment un gran corrent primari a un corrent secundari més petit basat en la relació de voltes, per a l'ús d'instruments i dispositius de protecció.El costat secundari ha de romandre SEMPRE en un estat de curt-circuit (és a dir, connectat a instruments de baixa-impedància o blocs de curtcircuit), i un extrem ha d'estar connectat a terra de manera fiable per evitar perills d'alta-tensió.

 

1. Aplicacions de protecció

Els TC proporcionen senyals de corrent de falla als relés, garantint un aïllament ràpid dels equips defectuosos.

• Protecció diferencial (protecció primària):Els TC dels costats AT i BT comparen corrents. Una falla interna crea un desequilibri, provocant un viatge. Requereix TC d'alta-precisió i anti-saturació.
• Protecció contra sobreintensitat (còpia de seguretat):Els TC detecten corrents per sobre d'un llindar, activant els relés després d'un retard de temps.
• Protecció de falla a terra:El corrent de seqüència zero-(des dels TC) indica falles a terra, i demana l'acció del relé.
• Protecció de sobrecàrrega:Els TC controlen la sobreintensitat contínua, emetent alarmes o disparos per evitar danys tèrmics.

2. Mesurament i mesura

Els TC subministren corrent per a la consciència operativa i les transaccions comercials.

• Monitorització de càrrega:Alimenta amperímetres per a l'observació de la càrrega-en temps real.
• Mesura d'energia:Amb els PT, proporciona entrada a wattmetres i comptadors d'energia per al flux d'energia, el factor de potència i la facturació. Requereix classes d'alta precisió (0,2, 0,5S).

3. Control i Seguiment

El control automatitzat es basa en senyals de TC.

• Control del sistema de refrigeració:El corrent CT activa ventiladors/bombes de refrigeració en funció de la càrrega per mantenir la temperatura.
• OLTC i monitorització de condicions:Les dades de CT ajuden a la regulació del canviador de tocs i alimenten els sistemes de control i enregistrament d'errors per a l'avaluació de la salut.

4. Sincronització i paral·lelització

Els TC proporcionen informació sobre l'angle de fase i la magnitud als relés de sincronització, garantint la connexió segura d'un transformador a les barres de distribució.

 

 

Resum

Aplicació	Funció clau	Requisits de TC
Protecció	Detecció de fallades (diferencial, sobreintensitat, terra)	Alta precisió, anti-saturació i fiabilitat
Mesuració	Monitorització de càrrega, facturació d'energia	Alta precisió (0,2/0,5S), linealitat
Control	Iniciació de refrigeració, entrada de canviador de tocs, monitorització	Bona linealitat, resposta en freqüència
Sincronització	Paral·lelisme segur	Fase i magnitud precises

Els TC són indispensables per a un funcionament segur, fiable i eficient del transformador.

 

1. Seguretat del personal i dels equips

• Aïllament galvànic:Els TC proporcionen un aïllament elèctric complet entre el circuit primari d'alta -tensió i l'equip secundari de baixa-tensió (comptadors, relés). Això protegeix els operaris i el personal de manteniment de les altes tensions perilloses.
• Baixes corrents estandarditzades:Converteixen milers d'amperes en valors segurs i estandarditzats (5 A o 1 A), cosa que permet l'ús d'instruments i dispositius de protecció estàndard de baixa tensió-.

2. Seguiment i facturació precís

• Mesura precisa:Els TC d'-alta precisió (classes 0.2, 0.5S) permeten mesurar exactament el corrent de càrrega, garantint dades operatives fiables.
• Mesuració d'ingressos:Faciliten la comptabilitat precisa de l'energia i la facturació justa entre els serveis públics i els clients, ja que proporcionen senyals de corrent precisos als comptadors de watt-hora.

3. Protecció millorada i mitigació de fallades

• Detecció ràpida d'errors:Els TC permeten esquemes de protecció d'alta-velocitat, com ara la protecció diferencial, que poden detectar avaries internes del transformador en mil·lisegons i iniciar l'activació abans que es produeixin danys catastròfics.
• Coordinació selectiva:Proporcionen els senyals de corrent necessaris perquè els relés de sobreintensitat funcionin de manera selectiva, aïllant només la secció defectuosa mentre mantenen la resta del sistema en servei.
• Danys minimitzats:En permetre una eliminació ràpida de fallades, els TC ajuden a reduir la magnitud i la durada dels corrents de falla, minimitzant l'estrès tèrmic i mecànic als bobinatges del transformador.

4. Eficiència operativa i control

• Control de refrigeració automatitzat:Els senyals CT activen automàticament els ventiladors de refrigeració i les bombes d'oli en funció del corrent de càrrega-en temps real, optimitzant el consum d'energia i allargant la vida útil de l'equip.
• Gestió de càrrega:El monitoratge continu del corrent permet als operadors equilibrar les càrregues de manera eficaç i evitar la sobrecàrrega, assegurant que el transformador funcioni dins dels seus límits de disseny.

5. Flexibilitat i estandardització del sistema

• Estandardització d'instruments:Independentment del corrent primari (centenars o milers d'amperes), els equips secundaris es poden estandarditzar per a entrades de 5A o 1A, simplificant el disseny, l'inventari i el manteniment.
• Escalabilitat:Els TC amb múltiples aixetes o relacions proporcionen flexibilitat per a l'expansió futura del sistema o canvis en les condicions de càrrega sense substituir tot el transformador.

6. Resolució de problemes i diagnòstic

• Anàlisi de fallades:Els TC alimenten dades als enregistradors de fallades i als sistemes de control de pertorbacions. L'anàlisi de les formes d'ona del corrent de falla ajuda els enginyers a determinar la causa i la ubicació de les fallades, millorant la fiabilitat del sistema al llarg del temps.
• Monitorització de l'estat:Les dades de corrent contínua ajuden a avaluar la salut del transformador, detectar anomalies (com ara desequilibris de bobinats) i planificar el manteniment predictiu.

Resum de beneficis

Categoria de beneficis	Avantatges clau
Seguretat	Aïllament de l'alta tensió, protecció contra descàrregues elèctriques
Protecció	Detecció ràpida d'avaries, danys minimitzats, disparament selectiu
Mesurament	Supervisió precisa de la càrrega, mesura precisa dels ingressos
Control	Refrigeració automatitzada, càrrega optimitzada, eficiència millorada
Normalització	Equips secundaris uniformes, manteniment simplificat
Diagnòstics	Enregistrament d'avaries, avaluació de l'estat, manteniment predictiu

En resum, els transformadors de corrent no són només accessoris, sinó components fonamentals que fan que els sistemes moderns de transformadors de potència siguin segurs, intel·ligents i econòmicament viables.

 

 

 

 

 

 

 

La selecció del TC adequat implica fer coincidir les seves característiques elèctriques amb els requisits del sistema alhora que garanteix la compatibilitat física.

1. Corrent primària (Iₚ)

• Objectiu:Trobeu el corrent primari nominal.
• Mètode:Calcula la intensitat màxima de càrrega contínua del transformador. La classificació primària del TC ha de ser lleugerament superior a aquest valor per evitar la saturació durant el funcionament normal. Les classificacions habituals estan estandarditzades (per exemple, 100A, 200A, 400A, etc.).

2. Corrent secundari (Iₛ)

• Valoracions estàndard:Trieu entre1Ao5A.
• Factor de decisió:En general, es prefereix 1A per a llargs recorreguts de cable entre el TC i el comptador/relé per minimitzar les pèrdues de potència. 5A és un estàndard tradicional i és adequat per a distàncies més curtes.

3. Classe de precisió

• Per mesurar:TriaClasse 0.2, 0.5 o 1.0. Com més baix sigui el nombre, més precisió per a la facturació i el seguiment.
• Per a la protecció:TriaClasse 5P10 o 5P20.

El "5P" significa un error compost de l'1% al corrent nominal.

El nombre (10 o 20) és elFactor límit de precisió (ALF), indicant que el TC pot mantenir una precisió de fins a 10 o 20 vegades el corrent nominal durant una fallada.

4. Càrrega (resultat nominal)

• Objectiu:Assegureu-vos que el TC pot alimentar els dispositius connectats.
• Mètode:Calcula la impedància total del cablejat secundari i de tots els dispositius connectats (relés, comptadors).
• Especificació:Seleccioneu un TC amb una classificació VA (Volt-Amp) que siguisuperaaquesta càrrega calculada (p. ex., 5VA, 10VA, 15VA). Si la càrrega és massa alta, el TC es saturarà i es farà inexacte.

5. Tensió i aïllament

• Tensió del sistema:La tensió d'aïllament del TC ha de coincidir amb la tensió de línia-a-de la línia del circuit primari (p. ex., 0,72 kV, 12 kV, 24 kV).
• Tipus:Per a tensió mitjana, la fosa de resina-epoxi és estàndard per als aparells d'interior.

Taula resum de selecció

Paràmetre	Consideracions clau	Especificacions comunes
Corrent primària	Corrent de càrrega màxima + marge	e.g., 100A, 400A, 800A
Corrent secundari	Distància als dispositius; compatibilitat	1A(llarga distància) o5A(estàndard)
Aplicació	Precisió de facturació vs. detecció d'errors	0.2 / 0.5(Mesuració) o5P10 / 5P20(Protecció)
Càrrega (VA)	Càrrega total de relés, comptadors i resistència del cable	p. ex., 5VA, 10VA, 15VA
Tensió del sistema	Tensió de funcionament del panell	per exemple, 0,72 kV, 12 kV, 24 kV
Tipus físic	Restriccions d'espai; Barra de bus o cable	Finestra (toroidal), Ferida o barra-

Regla general ràpida

Mida:Relaciona el corrent primari amb la càrrega completa del transformador.

Finalitat:Utilitzeu la classe 0,5 per als comptadors; utilitzeu 5P10 per als relés de protecció.

Càrrega:Sumeu la longitud del cable i les càrregues del dispositiu per confirmar la classificació VA.

 

Característiques bàsiques per model

Casquit muntat en placa-Tipus generador CT (BGCT)

• Propòsit-creat per al muntatge sobre terminals d'alta-tensió del generador i compatible amb el bus de fase aïllada (IPB) a nivells de voltatge més elevats del sistema. El seu disseny de marc obert-admet petjades de muntatge personalitzades, i l'estructura lleugera serveix com una alternativa-eficaç de cost a les unitats de fosa tradicionals, amb una instal·lació i un manteniment simplificats.

Casquit encapsulat-Tipus generador CT (MGCT)

• Disseny de lliscament-per al muntatge directe en casquilles d'alta-tensió del generador, també adequat per a tancaments IPB d'alta-tensió. La bobina totalment encapsulada ofereix una excel·lent resistència a la pols, la humitat i la corrosió, assegurant un funcionament estable i a llarg termini-en entorns industrials durs i perillosos.

Lliscament muntat a l'aire lliure-Sobre casquillo CT (SBCT)

• Unitat autònoma-per al muntatge extern en casquilles d'alta-tensió de transformadors, disjuntors i terminacions de cables. No cal modificar l'equip primari, cosa que permet una instal·lació ràpida i senzilla. És una solució-fiable i rendible per a actualitzacions de protecció del sistema o punts de mesura addicionals en escenaris d'alta-tensió exteriors.

Aplicació especial a l'exterior lliscament-Sobre casquill CT (eSP)

• Una variant personalitzada de la nostra sèrie BCT de lliscament a l'aire lliure-, desenvolupada específicament per a interruptors automàtics SP/SPS. Camp-provat des de l'any 1980 per a interruptors de fins a 72 kV, és la solució ideal per afegir TC addicionals als interruptors subministrats originalment amb només un TC per pol, sense necessitat de modificacions d'equips existents.

Casquit de tipus sec- muntat internament (DBCT)

• Disseny d'aïllament de tipus sec-optimitzat per a la instal·lació-integrada en equips d'alta-tensió interiors. Es pot muntar en casquilles d'interruptors de tancs morts-i també és adequat per a armaris-estètics o compartiments d'aparells MC. Instal·lat correctament, ofereix un rendiment estable a nivells més alts de voltatge del sistema, ideal per a equipaments-sense manteniment-d'oli.

Tipus d'oli-Montatge intern CT (OBCT)

• Dissenyat per a la instal·lació-incorporada en equips d'alta-tensió immersos en petroli-. Es pot muntar en collars de terra de casquilles d'alta tensió-o dins del dipòsit de transformadors aïllats d'oli-, interruptors automàtics o reguladors de tensió. Quan s'instal·la correctament, s'adapta perfectament a nivells de tensió més alts, amb una excel·lent compatibilitat amb equips primaris-immersos en oli.

 

Funcions opcionals universals i capacitats de personalització

• Flexibilitat de bobinatge i relació: Disponible en configuracions de bobinat de ràtio simple (SR), ràtio dual (DR) i ràtio múltiple (MR). S'admeten ràtios personalitzats, classes de precisió i classificacions de corrent primària superiors a 8000 A, amb dissenys adaptables per adaptar-se a les característiques de CT existents per a modernització o projectes nous.
• Optimització del rendiment bàsic: Hi ha disponibles nuclis buits per a un control precís de la remanència i una resposta transitòria optimitzada, així com acobladors lineals de nucli d'aire per a aplicacions especialitzades de mesura i protecció.
• Muntatge i personalització mecànica: hi ha disponibles piles de nuclis pre{-muntades-per reduir el temps-d'instal·lació al lloc. S'admeten obertures de conductes personalitzades (roscats fins a 1,5" NPT, no-roscades fins a 52 mm), juntament amb solucions especials com ara la instal·lació de diverses-unitats en un sol pal.
• Normes i compliment mediambiental: Totes les unitats es poden dissenyar d'acord amb els estàndards internacionals IEC i CSA, amb personalització per a freqüències de xarxa de 50Hz/60Hz. El model de tipus d'oli-admet una classificació de classe de temperatura de fins a 155 graus per a entorns operatius d'alta-temperatura.
• Opcions de lliurament flexibles: Els bobinatges es poden subministrar amb aixetes de prova especials segons sigui necessari; Les bobines autònomes amb terminals o cables flexibles també estan disponibles per satisfer les diverses necessitats de fabricació i manteniment al lloc-.