Šta je transformator struje balansa jezgra (CBCT)?

Jezgreni strujni transformator (također nazvan CBCT) je strujni transformator prstenastog tipa (CT) kroz čiji centar prolaze ili tri jednožilna kabla ili jedan trožilni kabl trofaznog sistema. Taj trožilni kabel formira primarni namotaj CBCT-a.

Drugim riječima možemo definirati kao nultu sekvencu CT (ZCT) je također poznat kao ravnoteža jezgre CT (CBCT) je poseban tip strujnog transformatora (CT) koji detektuje prisustvo struje nulte sekvence tokom kvara kratkog spoja (kao što je LG kvar) stanje koje uzrokuje neravnotežu u 3-faznom sistemu.

Transformator struje balansa jezgra radi na konceptu balansiranja struje nulte sekvence u trofaznom sistemu. Zbog toga je poznat i kao strujni transformator nulte sekvence (ZCT). CT balansa jezgra se generalno koristi za zaštitu od zemljospoja (ili zaštitu od curenja u zemlju) za srednjenaponski električni sistem. Tipičan CBCT je kao što je prikazano na donjoj slici.

Za razliku od strujnog transformatora (CT), primarni namotaj CBCT-a je formiran tako da trožilni kabl prolazi kroz centar njegovog gvozdenog jezgra, a sekundarni namotaj CBCT-a je takođe namotan na njegovom prstenastom gvozdenom jezgru i povezan je sa zemljospojnim relejem.

Princip rada CBCT ili ZCT

Transformator struje ravnoteže jezgra (CBCT) radi na principu balansiranja struje nulte sekvence u 3-faznom sistemu. Stoga se naziva i strujni transformator nulte sekvence (ZCT). Osnovni princip rada strujnog transformatora nulte sekvence je Kirchhoffova niska struja: zbir struje u bilo kojem čvoru električnog kola bit će jednak nuli.

Tokom normalnog rada trofaznog sistema kao vektorski zbir njegove fazne struje ( Īa plus Īb plus Īc=0 ) je nula. Stoga se u primarnom namotaju CBCT-a neće pojaviti nikakva zaostala struja nulte sekvence. Stoga se neće razviti nikakav fluks u jezgru CBCT-a. Stoga struja neće teći u sekundarnom kolu CBCT-a.

Dok u nenormalnom stanju, kada zbir fazne struje neće biti nula. Tada će zbog neuravnoteženosti fazne struje struja nulte sekvence teći u sekundarnom kolu CBCT-a. Stoga će relej zemljospoja povezan sa sekundarom CBCT-a dobiti napon i izolovati zdrav sistem uz pomoć prekidača.

Neka su Īa , Īb i Īc ​​linijske struje trofaznog sistema, a Φa, Φb i Φc su odgovarajuće komponente magnetnog fluksa razvijene u jezgru nulte sekvence CT ili CBCT. Pod pretpostavkom da CBCT radi u linearnom području, tada će magnetni fluks razvijen u jezgru CBCT biti direktno proporcionalan njegovoj odgovarajućoj linijskoj struji. Stoga se može napisati kao:

Φa=kia

Φb=kIb

Φc=kIc

Ovdje (k) je konstanta proporcionalnosti. Budući da ovdje sve tri fazne struje proizvode odgovarajući magnetni tok u istom jezgru ZCT (isti magnetni materijal). Stoga se ista konstanta proporcionalnosti (k) koristi u svim faznim tokovima.

Stoga će rezultirajući magnetni fluks u jezgri ZCT ili CBCT biti

Φr=k(Īa plus Īb plus Īc) (1)

Ali kao što to svi znamo iz koncepta simetričnih komponenti

(Īa plus Īb plus Īc)=3Ī0 = Īn(2)

Ovdje je Īn neutralna struja, a Ī0 struja nulte sekvence u strujnom transformatoru. Dakle, iz gornjih jednačina (1) i (2), možemo zaključiti kao

Φr = k.Īn (3)

Sada, razmotrimo dva slučaja

Slučaj 1: Tokom normalnog rada trofaznog sistema

Kao što znamo da je Īa plus Īb plus Īc=0 (4)

Ovdje poređenjem jednačina (1) i (4) dobili smo rezultat kao:

Neto rezultujući tok (Φr=0) je nula. To znači da struja neće teći u sekundarnom krugu CBCT-a. Stoga relej zemljospoja neće raditi u normalnom zdravom stanju.

Slučaj 2: Tokom zemljospoja (recimo LG kvar) u nenormalnom stanju, fazna struja u trožilnom kablu koji prolazi kroz centar strujnog transformatora neće biti uravnotežena. Stoga će struja nulte sekvence teći u sekundarnom kolu ZCT-a. Na primjer, razmotrite slučaj kvara između jedne linije i zemlje (LG kvar).

Ako=3Ia0 = U (5)

Upoređujući jednačinu (5) sa jednačinom (3) dobili smo da neto magnetni fluks u jezgru CBCT neće biti nula. Ima neku konačnu vrijednost koja će inducirati struju u sekundarnom kolu ZCT-a. Stoga te sekundarne struje teče u releju za zaštitu od zemljospoja i aktiviraju ga. Iz tog razloga, CT ravnoteže jezgre (CBCT) se također naziva CT nulte sekvence (ZCT).

Primjena CBCT ili ZCT

Strujni transformator ravnoteže jezgra (CBCT) se uglavnom koristi za zaštitu od zemljospoja električnih mašina. Jedna od njegovih važnih primjena je zaštita od zemljospoja asinhronog motora, o kojoj se detaljnije govori u nastavku.

CBCT za zaštitu motora

U većini industrija, CBCT se koristi za zaštitu od curenja u zemlji industrijskog motora (3-fazni indukcioni motor). U ovoj zaštitnoj šemi, jezgro CBCT-a okružuje strujne kablove povezane sa 3-faznim indukcionim motorom. Vodovi za uzemljenje od plašta kabla do uzemljenja moraju biti izvedeni kroz ušicu ZCT jezgre. Tipičan dijagram je prikazan na donjoj slici.

Jezgro CBCT-a je pobuđeno strujom (Īa plus Īb plus Īc plus Īsheath plus Īearth).

Efekat ("plašt" plus "zemlja") se poništava kada se kablovi za uzemljenje provuku kroz oko CBCT-a. Stoga zaštitna shema odgovara samo za (Īa plus Īb plus Īc) struju u asinkronom motoru.

Prednosti CBCT-a

Glavna prednost upotrebe CBCT kao šeme zaštite od zemljospoja je da se u ovoj šemi zaštite koristi samo jedno jezgro CT umjesto tri jezgra kao u konvencionalnom sistemu. Tako se magnetni fluks potreban za proizvodnju određene sekundarne struje smanjuje na jednu trećinu (1/3), što je najveća prednost jer se povećava ukupna osjetljivost sistema zaštite.

Takođe, broj sekundarnih zavoja CT nije potreban prema nazivnoj struji kabla, jer sekundarna struja ne teče u normalnom radnom stanju jer je struja trofaznog sistema uravnotežena. Ovo omogućava optimizaciju sekundarnih navoja u skladu sa efektivnom primarnom strujom podizanja CT.

Karakteristike ZCT ili CBCT

Ovo su vrlo atraktivne karakteristike CT nulte sekvence (ZCT) ili strujnog transformatora ravnoteže jezgre (CBCT), koje su navedene u nastavku kao:

• Visoka osjetljivost
• Dobra linearnost
• Pouzdan rad

• Pogodna i laka instalacija

Izbor CBCT ili ZCT

Odgovarajući CT ili CBCT nulte sekvence se bira na osnovu sledećih faktora.

Nominalni CT omjer: treba biti takav da čak i kod najmanjeg zemljospoja struja bude dovoljna za rad releja zemljospoja.

Minimalna primarna struja curenja uzemljenja

Minimalna struja pobude potrebna za radni napon releja

Napon tačke koljena

Dimenzije i unutrašnji prečnik CT (unutrašnji prečnik zavisi od veličine kabla)