Anàlisi dels dos tipus principals de transformadors actuals
Els transformadors actuals són dispositius bàsics per a la mesura i la protecció actuals en sistemes de potència i es divideixen principalment en dos tipus que són transformadors de corrent electromagnètic i transformadors de corrent electrònic basats en la forma estructural i el mètode d’instal·lació. Aquests dos tipus tenen diferències significatives en les característiques de rendiment de funcionament i escenaris aplicables amb detalls de la següent manera:
I. Transformador de corrent electromagnètic (ECT)
1. Principi operatiu
L’ECT està dissenyat a partir del principi d’inducció electromagnètica i consisteix en un nucli de ferro que un bobinatge primari i un bobinatge secundari. El bobinatge primari es connecta en sèrie amb la línia d’alimentació mesurada i el corrent que passa per la línia genera un camp magnètic altern que passa pel nucli de ferro per induir un corrent d’amplitud - en el bobinat secundari (normalment amb un corrent nominal secundari de 5A o 1A). El bobinatge secundari està connectat a instruments de mesura (com ara ammèters) o dispositius de protecció per realitzar la mesura indirecta i el seguiment del corrent alt del costat primari.
2. Funcions bàsiques
L’ECT té una estructura madura que adopta una estructura d’inducció electromagnètica tradicional amb un baix llindar tècnic i un procés de producció estable i que s’ha utilitzat en sistemes de potència durant més d’un segle amb alta fiabilitat (taxa de fracàs normalment per sota del 0,1%). Té un rang de mesurament limitat i a causa de les característiques de saturació magnètica del nucli de ferro, només pot mantenir una alta precisió de mesurament dins de 1,2 - 1,5 vegades el corrent nominal i la superació del corrent nominal provoca fàcilment la saturació magnètica que condueix a la distorsió de corrent secundària. Té pèrdua de ferro i pèrdua de coure, on el nucli de ferro produeix pèrdua d’histèresi i pèrdua de corrent de remolí i el bobinatge té pèrdua de resistència que genera una certa calor durant el llarg - operació de terme que requereix un disseny de dissipació de calor (com ara els dissipadors de calor de ventilació natural). Té requisits elevats d’aïllament, ja que el costat primari està en contacte directe amb línies de tensió altes - (com ara les reixes de potència de 110kV 220kV) i l’oli - aïllant de paper SF₆ Aïllament de gas o materials d’aïllament sòlid s’han d’utilitzar per assegurar l’aïllament elèctric entre el costat primari i el costat secundari (costat de baixa vaca).
3. Escenaris aplicables
L’ECT s’utilitza àmpliament en mitjà - baixa tensió a High - Sistemes de potència de tensió especialment adequats per a subestacions tradicionals Sistemes de distribució industrial baix - Circuits de distribució de tensió i altres escenaris amb aplicacions típiques incloent mesurament de corrent i protecció de relay Circuits de distribució de baixa tensió de plantes industrials (com ara circuits de motor de 380V) i que donen suport a la mesura d’energia a les sales de distribució residencial (utilitzades amb comptadors d’energia).
II. Transformador de corrent electrònic (ECT)
1. Principi operatiu
El transformador de corrent electrònic abandona l'estructura tradicional d'inducció electromagnètica i realitza la mesura de corrent basada en el "efecte hall" "Magneto - Efecte òptic" o "Rogowski Boil". El tipus d'efecte Hall utilitza la característica que la tensió de la sala generada per un element de la sala en un camp magnètic és proporcional al corrent mesurat per convertir directament el senyal de corrent en un senyal de tensió que es produeix com a quantitat digital o analògica mitjançant una unitat de processament de senyal. El Tipus d’efecte òptic Magneto - (transformador de corrent òptic) transmet làser a través de la fibra òptica i quan el làser passa pel Magneto - Material òptic del camp magnètic del corrent mesurat el seu estat de polarització canvia on la quantitat de canvi d’estat de polarització està relacionada amb la magnitud de corrent i després el senyal de corrent es restableix a través d’una unitat de conversa fotoelèctrica. El tipus de bobina Rogowski utilitza una bobina de nucli aire - (sense un nucli de ferro) i el camp magnètic generat pel corrent mesurat indueix un senyal de tensió proporcional a la velocitat de canvi de corrent de la bobina que es restableix a un senyal proporcional al corrent mitjançant un circuit integrador.
2. Funcions bàsiques
El transformador de corrent electrònic té un ampli rang de mesurament i sense el problema de la saturació magnètica del nucli de ferro pot mesurar el rang de 0,1 - 20 vegades el corrent nominal especialment adequat per capturar ràpidament els corrents de circuit curts - (milers a desenes de milers d'amperes) per satisfer les necessitats de protecció de falles dels sistemes de potència. No té pèrdua de ferro i pèrdua de coure on el tipus de la sala i el tipus de bobina Rogowski no tenen nucli de ferro i el tipus magneto-òptic no té enrotllament que no produeix gairebé cap pèrdua durant el funcionament i una generació de calor extremadament baixa sense la necessitat de disseny de dissipació de calor complex. Realitza la digitalització del senyal que pot produir directament senyals digitals (com ara quantitats digitals estàndard IEC 61850) per adaptar -se a les necessitats de comunicació digital de les subestacions intel·ligents i reduir la interferència i l’atenuació durant la transmissió del senyal analògic. Té una mida petita i una lleugera i en comparació amb els transformadors electromagnètics del mateix nivell de tensió, el seu volum es pot reduir en més del 50% i el seu pes es pot reduir més del 60%, cosa que és convenient per a la instal·lació en espais estrets (com ara commutador SIG).
3. Escenaris aplicables
El transformador de corrent electrònic s’utilitza principalment en High - tensió ultra - High - Tensió Smart Grids and Scenarios amb alts requisits per a la precisió de la mesura i la digitalització amb aplicacions típiques que inclouen protecció digital i control de 220kv i superiors Ultra - High - Sistemes de transmissió DC de tensió DC) Grid - Control de corrent Connexió de les noves estacions d’energia energètica (estacions d’energia fotovoltaica de pot Resistència a la tensió) i sistemes d’alimentació d’alimentació de tracció per al trànsit ferroviari (adaptant -se a les grans característiques de fluctuació del corrent de tracció).