Prinsipyo ng Paggana ng Pinagsamang Instrumentong Transformer

Sa mga modernong sistema ng kuryente, ang tumpak na pagsukat ng kuryente at boltahe ay mahalaga para sa pagsukat, proteksyon, pagsubaybay, at pagkontrol. Gayunpaman, ang kuryente at boltahe sa mga network ng transmisyon at distribusyon ay kadalasang napakataas para direktang maikonekta sa mga kumbensyonal na instrumento sa pagsukat, mga protective relay, o kagamitan sa pagsubaybay. Samakatuwid, ang mga instrument transformer ay ginagamit upang ligtas na i-convert ang mataas na dami ng kuryente sa mga standardized at nasusukat na signal.

Ang dalawang pinakakaraniwang uri ng instrument transformer ay ang mga current transformer (CT) at voltage transformer (VT). Kino-convert ng CT ang isang mataas na primary current tungo sa isang mas maliit na secondary current, habang binabawasan naman ng VT ang isang mataas na system voltage tungo sa isang standardized secondary voltage. Ang mga reduced signal na ito ay maaaring ibigay sa mga metro, relay, monitoring system, at iba pang electrical equipment.

Pinagsasama ng isang pinagsamang instrument transformer ang parehong mga tungkulin ng current transformer at voltage transformer sa isang pisikal na yunit. Sa halip na mag-install ng magkakahiwalay na CT at VT, ang isang pinagsamang yunit ay maaaring magbigay ng parehong mga signal sa pagsukat ng current at boltahe mula sa isang compact na aparato.

Ang pag-unawa sa prinsipyo ng paggana ng combined instrument transformer ay mahalaga para sa mga inhinyero at mga propesyonal sa sistema ng kuryente dahil ipinapaliwanag nito kung paano maaaring masukat ang kuryente at boltahe nang sabay-sabay habang pinapanatili ang electrical isolation at katumpakan ng pagsukat.

1. Ano ang isang Pinagsamang Instrumentong Transformer?

Ang isang combined instrument transformer ay isang electrical measuring device na nagsasama ng current transformer at voltage transformer sa isang integrated unit. Ito ay dinisenyo upang magbigay ng parehong current at voltage signal para sa pagsukat, pagsukat, at mga aplikasyon ng proteksyon.

Sa isang kumbensyonal na instalasyon ng sistema ng kuryente, ang mga CT at VT ay maaaring i-install nang hiwalay. Ang CT ay konektado nang serye sa pangunahing circuit upang masukat ang kuryente, habang ang VT ay konektado sa pagitan ng high-voltage circuit at ground o sa pagitan ng mga phase upang masukat ang boltahe. Ang isang pinagsamang instrument transformer ay gumaganap ng parehong tungkulin sa loob ng parehong pangkalahatang sistema ng pabahay at insulasyon.

2Mga Pangunahing Bahagi ng Isang Pinagsamang Instrumentong Transformer

Bagama't ang eksaktong disenyo ay nakadepende sa tagagawa at aplikasyon, ang isang pinagsamang instrument transformer sa pangkalahatan ay binubuo ng ilang pangunahing bahagi.

Seksyon ng Kasalukuyang Transformer

Ang seksyon ng CT ay responsable para sa pagsukat ng kasalukuyang dumadaloy sa pangunahing circuit ng kuryente.

Pangunahing konduktor:

Ang pangunahing konduktor ay nagdadala ng aktwal na kuryente sa sistema. Depende sa disenyo, maaari itong maging isang konduktor na dumadaan sa magnetic core o isang integrated primary winding.

Magnetikong core:

Ang magnetic core ay nagbibigay ng magnetic path na kinakailangan para sa operasyon ng transformer. Ito ay dinisenyo ayon sa mga kinakailangan sa pagsukat o proteksyon ng CT at gumaganap ng mahalagang papel sa pagtukoy ng katumpakan at mga katangian ng saturation.

Pangalawang paikot-ikot:

Ang pangalawang paikot-ikot ay lumilikha ng pinababang kuryente na proporsyonal sa pangunahing kuryente. Ang karaniwang mga pangalawang rating ay karaniwang kinabibilangan ng 1 A o 5 A, depende sa mga kinakailangan ng konektadong kagamitan sa pagsukat o proteksyon.

Seksyon ng Boltahe Transformer

Ang seksyong VT ay responsable para sa pagbabawas ng boltahe ng sistema sa isang ligtas at istandardisadong antas.

Pangunahing paikot-ikot:

Ang pangunahing paikot-ikot ay konektado sa sistemang may mataas na boltahe. Ito ay dinisenyo na may angkop na insulasyon upang mapaglabanan ang boltahe ng sistema at mga lumilipas na stress sa kuryente.

Pangalawang paikot-ikot:

Ang pangalawang paikot-ikot ay nagbibigay ng mas mababang boltahe para sa mga metro, relay, kagamitan sa pagsubaybay, at mga sistema ng kontrol. Kasama sa mga karaniwang rating ng pangalawang boltahe ang 100 V at 110 V, bagama't maaaring may iba pang mga rating na magagamit depende sa mga pamantayang panrehiyon at mga kinakailangan sa aplikasyon.

System ng pagkakabukod

Dahil maaaring mai-install ang transformer sa mga sistemang may katamtaman o mataas na boltahe, ang insulasyon ay isang kritikal na bahagi ng disenyo. Pinaghihiwalay ng sistema ng insulasyon ang mga bahaging may mataas na boltahe mula sa mga istrukturang naka-ground at mga sekundaryang sirkito na may mababang boltahe.

Depende sa aplikasyon, ang insulasyon ay maaaring may kasamang mga materyales tulad ng epoxy resin, langis, papel, porselana, mga composite na materyales, o iba pang espesyal na sistema ng insulasyon.

Nakabahaging Mga Bahagi

Kasama rin sa isang pinagsamang instrument transformer ang mga bahaging sumusuporta sa parehong CT at VT na mga seksyon.

Pabahay at bakuran:

Pinoprotektahan ng enclosure ang mga panloob na bahagi mula sa mekanikal na pinsala at mga kondisyon sa kapaligiran.

Istruktura ng pagkakabit:

Ang istrukturang pangkabit ay nagbibigay ng mekanikal na suporta at nagbibigay-daan sa transpormer na mai-install nang ligtas sa mga substation, switchgear, o iba pang kagamitang elektrikal.

Terminal box:

Ang terminal box ay nagbibigay ng mga koneksyon sa pagitan ng mga sekundaryang circuit ng transformer at mga panlabas na kagamitan sa pagsukat, proteksyon, o pagsubaybay. Ang wastong pagkakakilanlan ng terminal at mga kable ay mahalaga para sa tamang polarity, mga ugnayan ng phase, at operasyon ng sistema.

3. Prinsipyo ng Paggana ng Pinagsamang Instrumentong Transformer

Ang prinsipyo ng paggana ng pinagsamang instrumentong transformer ay batay sa electromagnetic induction. Gayunpaman, ang mga seksyon ng CT at VT ay nagsasagawa ng iba't ibang mga tungkuling elektrikal at gumagana sa pamamagitan ng iba't ibang mga paraan ng koneksyon.

Prinsipyo ng Pagsukat ng Kasalukuyang

Sinusukat ng seksyong CT ang kuryente batay sa prinsipyo ng transformer.

Kapag ang kuryente ay dumadaloy sa pangunahing konduktor, ito ay lumilikha ng magnetic field sa paligid ng konduktor. Ang magnetic flux na ito ay dumadaan sa CT magnetic core at nagdudulot ng kuryente sa pangalawang winding.

Ang ugnayan sa pagitan ng pangunahin at pangalawang kasalukuyang ay tinatayang natutukoy ng ratio ng mga liko:

Ip / Ay ≈ Ns / Np

kung saan:

• Ip = pangunahing kasalukuyang
• Ay = pangalawang kasalukuyang
• Np = bilang ng mga pangunahing liko
• Ns = bilang ng mga pangalawang liko

Halimbawa, kung ang isang CT ay may ratio na 1000/5 A, ang pangunahing kuryente na 1000 A ay humigit-kumulang katumbas ng pangalawang kuryente na 5 A sa ilalim ng mga rated na kondisyon.

Ang pangalawang kuryente ay mas maliit at maaaring ligtas na ikonekta sa mga instrumentong panukat at mga protective relay. Ang karaniwang mga pangalawang output ng CT ay 1 A o 5 A.

Mahalagang tandaan na ang isang CT secondary circuit ay hindi karaniwang dapat iwang bukas habang ang kuryente ay dumadaloy sa primary circuit. Ang isang bukas na CT secondary ay maaaring makabuo ng mapanganib na mataas na boltahe. Samakatuwid, kinakailangan ang naaangkop na short-circuiting at mga kaayusan sa proteksyon sa panahon ng pag-install at pagpapanatili.

Prinsipyo ng Pagsukat ng Boltahe

Ang seksyong VT ay gumagana rin sa prinsipyo ng transformer, ngunit ang pangunahing layunin nito ay upang bawasan ang boltahe sa halip na ang kuryente.

Ang pangunahing winding ng VT ay konektado sa sistemang may mataas na boltahe. Ang inilapat na pangunahing boltahe ay lumilikha ng magnetic flux sa core ng transformer, na nagdudulot ng proporsyonal na boltahe sa pangalawang winding.

Ang tinatayang ugnayan ng boltahe ay:

Vp / Vs ≈ Np / Ns

kung saan:

• Vp = pangunahing boltahe
• Vs = pangalawang boltahe
• Np = mga pangunahing pagliko ng paikot-ikot
• Ns = mga pagliko ng pangalawang paikot-ikot

Halimbawa, ang isang VT na idinisenyo para sa isang sistemang may mataas na boltahe ay maaaring magpababa ng pangunahing boltahe na ilang kilovolts patungo sa isang standardized na pangalawang boltahe tulad ng 100 V o 110 V.

Ang signal na ito para sa mas mababang boltahe ay maaaring ibigay sa mga metro ng enerhiya, kagamitan sa pagsubaybay sa boltahe, mga protective relay, mga sistema ng automation, at iba pang mga aparatong pangkontrol.

Sabay-sabay na Tungkulin sa Pagsukat

Ang pangunahing katangian ng isang pinagsamang instrument transformer ay ang mga seksyon ng CT at VT ay maaaring gumana nang sabay-sabay at nang nakapag-iisa sa loob ng iisang integrated device.

Ang seksyong CT ay nagbibigay ng signal ng kuryente, habang ang seksyong VT ay nagbibigay ng signal ng boltahe. Ang mga signal na ito ay maaaring konektado sa parehong sistema ng pagsukat o proteksyon.

Halimbawa, ang isang sistema ng pagsubaybay sa kuryente ay maaaring makatanggap ng parehong signal ng kuryente at boltahe mula sa isang pinagsamang instrument transformer. Pagkatapos ay magagamit ng sistema ng pagsubaybay ang mga sukat na ito upang kalkulahin ang mga electrical parameter tulad ng kuryente, power factor, pagkonsumo ng enerhiya, at system loading.

Ang dalawang tungkulin ng pagsukat ay hindi nangangahulugan na ang kuryente at boltahe ay direktang pinagsama sa paraang elektrikal. Sa halip, ang mga ito ay mekanikal at istruktural na isinama sa isang assembly ng transformer ng instrumento habang pinapanatili ang kinakailangang electrical insulation at isolation sa pagitan ng mga circuit.

4Pinagsamang Instrumentong Transformer vs. Hiwalay na CT at VT

Ang pagpili sa pagitan ng pinagsamang instrument transformer at magkakahiwalay na CT at VT unit ay nakadepende sa konpigurasyon ng sistema, antas ng boltahe, kapaligiran sa pag-install, mga kinakailangan sa pagsukat, at estratehiya sa pagpapanatili.

Kadalasang kaakit-akit ang pinagsamang disenyo kapag ang pagiging siksik at integrasyon ang mga prayoridad. Gayunpaman, maaaring mas mainam ang magkahiwalay na CT at VT kapag ang sistema ay nangangailangan ng lubos na independiyenteng konpigurasyon, pagpapalit, pagpapanatili, o mga espesyal na katangian sa pagsukat.

Samakatuwid, ang pagpili ay hindi dapat ibatay lamang sa pisikal na laki. Dapat suriin ng mga inhinyero ang rated voltage, rated current, accuracy class, burden, antas ng insulation, frequency, mga kondisyon sa kapaligiran, mga kinakailangan sa proteksyon, at mga naaangkop na teknikal na pamantayan.

Konklusyon

Ang prinsipyo ng paggana ng pinagsamang instrument transformer ay batay sa pagsasama ng dalawang mahahalagang tungkulin sa pagsukat: ang pagbabago ng kasalukuyang at pagbabago ng boltahe. Ang seksyong CT ay gumagamit ng electromagnetic induction upang i-convert ang mataas na pangunahing kuryente tungo sa isang standardized secondary current, karaniwang 1 A o 5 A. Kasabay nito, binabawasan ng seksyong VT ang mataas na boltahe ng sistema tungo sa isang standardized secondary voltage, karaniwang 100 V o 110 V.

Bagama't ang mga seksyon ng CT at VT ay nagsasagawa ng iba't ibang tungkuling elektrikal, maaari silang gumana nang sabay-sabay sa loob ng iisang integrated transformer assembly. Nagbibigay-daan ito sa mga sistema ng kuryente na makakuha ng parehong signal ng kuryente at boltahe mula sa isang compact device para sa pagsukat, proteksyon, pagsubaybay, at pagkontrol.

Ang pagpili ng tamang combined instrument transformer ay nangangailangan ng maingat na pagsasaalang-alang sa electrical system at aplikasyon. Ang rated voltage, rated current, transformation ratio, accuracy class, burden, insulation performance, environment conditions, at protection requirements ay kailangang suriin bago pumili.