Introducció
Un transformador de corrent (TC) és un transformador d'instrument important utilitzat per mesurar, controlar i protegir sistemes elèctrics. La seva funció principal és transformar un corrent primari elevat en un corrent secundari inferior que es pot connectar amb seguretat a comptadors, equips de monitorització i relés de protecció.
Per seleccionar el TC adequat per a una aplicació elèctrica, és important entendre les seves característiques bàsiques. Aquestes característiques determinen amb quina precisió i fiabilitat funciona el TC en condicions de funcionament normals i, per a aplicacions de protecció, en condicions anormals o de fallada.
Les característiques més importants inclouen la relació de corrent, el corrent primari i secundari nominal, la classe de precisió, la càrrega, la freqüència, el nivell d'aïllament, les característiques d'excitació, el rendiment de saturació, la polaritat i el tipus d'aplicació.
1. Relació de transformació actual
La relació de transformació actual és una de les característiques més bàsiques d'un TC.
Representa la relació entre el corrent nominal primari i el secundari nominal.
Per exemple, un CT nominal de 500/5A està dissenyat per proporcionar aproximadament 5A de corrent secundari quan el corrent primari és de 500A en condicions nominals.
Altres proporcions habituals inclouen 100/5A, 200/5A, 400/5A, 600/5A i 1000/5A.
La relació s'ha de seleccionar segons el corrent primari esperat i els requisits de l'equip de mesura o protecció connectat.
2. Corrent primària nominal
El corrent primari nominal és el valor de corrent primari pel qual el TC està dissenyat per funcionar en condicions especificades.
Normalment s'expressa en amperes.
Per exemple, en un TC de 600/5A, el corrent primari nominal és de 600A.
És important seleccionar el corrent primari nominal adequat perquè el TC ha de coincidir amb la càrrega elèctrica esperada i les condicions de funcionament.
Si el TC està molt sobredimensionat per a la càrrega real, el rendiment de mesura pot no ser òptim per a algunes aplicacions. Si el corrent primari supera regularment el valor nominal del TC, les consideracions tèrmiques i de precisió esdevenen importants.
3. Corrent secundària nominal
El corrent secundari nominal és el corrent que el TC està dissenyat per proporcionar quan el corrent primari arriba al seu valor nominal.
Les classificacions secundàries habituals inclouen 1A i 5A.
Per exemple:
* 400/5A CT → 5A corrent secundari nominal
* 1000/5A CT → 5A corrent secundari nominal
* 400/1A CT → 1A corrent secundari nominal
La classificació secundària ha de ser compatible amb el mesurador, el relé o el dispositiu de control connectat.
4. Classe de precisió
La classe de precisió descriu el rendiment de mesura esperat del TC en condicions de funcionament especificades.
Les diferents aplicacions requereixen diferents nivells de precisió.
Els TC de mesura estan dissenyats per proporcionar una mesura precisa del corrent per als comptadors d'energia i sistemes de monitorització.
Els TC de protecció estan dissenyats per mantenir un rendiment adequat durant les condicions de falla, de manera que els relés de protecció puguin rebre informació actual útil.
Per tant, s'ha de seleccionar la classe de precisió adequada segons la finalitat del TC.
5. Càrrega
La càrrega és una altra característica important.
Representa la càrrega connectada al circuit secundari del TC i inclou generalment la impedància de comptadors, relés, cables, terminals i altres equips secundaris.
Si la càrrega real supera la càrrega nominal del TC, és possible que el TC no mantingui la seva precisió o rendiment especificats.
Per aquest motiu, l'equip secundari connectat i la longitud del cable s'han de tenir en compte durant la selecció del CT.
6. Classificació de freqüència
La freqüència nominal indica la freqüència per a la qual està dissenyat el TC.
Les freqüències comunes del sistema-de potència inclouen 50 Hz i 60 Hz.
El TC ha de ser adequat per a la freqüència del sistema elèctric en el qual està instal·lat.
La freqüència afecta el comportament magnètic del nucli i, per tant, pot influir en el rendiment de la TC.
7. Nivell d'aïllament
El nivell d'aïllament és especialment important per als TC de mitjana- i alta-tensió.
El sistema d'aïllament del TC ha de suportar la tensió de funcionament normal i les tensions elèctriques aplicables del sistema.
El rendiment de l'aïllament depèn de la construcció del TC, els materials, les condicions ambientals i el nivell de tensió.
Un aïllament adequat és essencial per a un funcionament fiable i segur.
8. Característiques de l'excitació
Les característiques d'excitació descriuen la relació entre la tensió aplicada al secundari del TC i el corrent d'excitació requerit pel nucli magnètic.
Proporcionen informació útil sobre el comportament magnètic del TC.
Les característiques d'excitació són especialment importants per als TC de protecció perquè poden ajudar a determinar el punt en què el nucli s'aproxima a la saturació.
La prova de les característiques d'excitació també pot ajudar a identificar certs problemes amb el circuit magnètic.
9. Rendiment de saturació
Un TC ha de tenir les característiques de saturació adequades per a la seva aplicació prevista.
La saturació es produeix quan el nucli magnètic ja no pot mantenir una relació proporcional entre el flux magnètic i l'excitació.
Durant una fallada, el corrent primari pot arribar a ser molt elevat. Si el TC es satura excessivament, la forma d'ona del corrent secundari es pot distorsionar.
Per a aplicacions de mesura, la saturació pot provocar errors de mesura.
Per a aplicacions de protecció, una saturació excessiva pot afectar el senyal actual rebut pels relés de protecció.
Per tant, s'ha de tenir en compte el rendiment de saturació a l'hora de seleccionar un TC de protecció.
10. Polaritat
La polaritat del TC identifica la direcció relativa del corrent als terminals primari i secundari.
La polaritat correcta és important quan els TC estan connectats a comptadors, relés de protecció o circuits múltiples de TC.
Una polaritat incorrecta pot provocar mesures de potència incorrectes o comportaments no desitjats en determinats esquemes de protecció.
Per tant, els terminals CT solen estar marcats per indicar la seva polaritat i orientació de connexió.
11. Configuració primària i secundària
Els transformadors de corrent estan disponibles en diferents configuracions físiques i elèctriques.
Els dissenys comuns inclouen:
* Tipus d'anella-CT
* Finestra-tipus CT
* CT dividit-core
* Barra-tipus CT
* TC de tipus-ferida
* TC toroidal
El disseny adequat depèn de la disposició del conductor, l'espai d'instal·lació disponible, el nivell actual i els requisits de l'aplicació.
Per exemple, un CT-de nucli dividit pot ser útil per a aplicacions de modernització on el conductor existent no es pot desconnectar fàcilment.
12. Interval de mesura
El rang de mesura útil és una altra característica important del TC.
S'ha de seleccionar un TC de manera que el seu corrent de funcionament previst quedi dins del rang on pot proporcionar la precisió adequada.
Per a aplicacions de mesura, el rang de mesura pot ser especialment important perquè la càrrega real pot variar significativament al llarg del dia.
La selecció d'una relació adequada ajuda a garantir que el TC pot proporcionar mesures útils en el rang de funcionament esperat.
13. Rendiment tèrmic
El corrent que flueix pel TC produeix calor i el TC ha de ser capaç de funcionar amb seguretat dins dels seus límits tèrmics especificats.
El rendiment tèrmic depèn de factors com ara el corrent primari, la càrrega secundària, la temperatura ambient, la disposició dels conductors i la ventilació.
Un TC instal·lat en un armari de commutació d'alta-temperatura pot experimentar condicions tèrmiques diferents d'un instal·lat en un entorn ben-ventilat.
Per tant, s'ha de tenir en compte l'entorn operatiu durant la selecció.
14. Característiques mecàniques i ambientals
El rendiment del TC també depèn de les condicions en què s'instal·la el transformador.
Els factors ambientals importants inclouen:
* Temperatura
* Humitat
* Pols
* Contaminació
* Vibració
* Corrosió
* Altitud
* Instal·lació interior o exterior
La construcció mecànica també ha de ser adequada per a l'entorn d'instal·lació.
Per exemple, les aplicacions a l'aire lliure poden requerir un TC amb un tancament adequat i protecció ambiental.
15. Aplicació de mesura o protecció
Una de les característiques més importants és l'aplicació prevista.
Un TC de mesura està optimitzat per a una mesura precisa.
Un CT de protecció està dissenyat per oferir un rendiment adequat en condicions d'-intensitat i d'error.
Aquests dos tipus poden tenir diferents dissenys bàsics, característiques de precisió i requisits de rendiment.
Per tant, mai s'ha de seleccionar un TC basant-se només en la relació actual. També s'ha de tenir en compte l'aplicació prevista.
16. Seguretat del circuit secundari
El circuit secundari és una altra característica important del funcionament del TC.
Quan flueix el corrent primari, el secundari del TC s'ha de connectar correctament a la càrrega prevista o manipular-se segons els procediments de curtcircuit aprovats.
No s'hauria d'obrir casualment un secundari de TC alimentat perquè es pot desenvolupar una tensió perillosa.
Per tant, els procediments correctes de cablejat secundari, connexió a terra, identificació de terminals i manteniment són essencials per a un funcionament segur.
Com seleccionar un TC en funció de les seves característiques
En seleccionar un transformador de corrent, els usuaris haurien d'avaluar conjuntament diverses característiques:
1. Corrent primari nominal
2. Corrent secundari nominal
3. Relació actual
4. Classe de precisió
5. Càrrega
6. Freqüència
7. Nivell d'aïllament
8. Característiques de saturació
9. Tipus d'instal·lació
10. Condicions ambientals
11. Requisits de mesura o protecció
12. Equips connectats
Tenir en compte tots aquests paràmetres ajuda a garantir que el TC coincideixi amb el sistema elèctric i ofereix un rendiment fiable.
Conclusió
Les característiques bàsiques d'un transformador de corrent determinen com de bé pot mesurar, controlar i donar suport a la protecció d'un sistema elèctric.
Les característiques importants inclouen la relació TC, el corrent primari nominal, el corrent secundari nominal, la classe de precisió, la càrrega, la freqüència, el nivell d'aïllament, les característiques d'excitació, el rendiment de saturació, la polaritat, el rendiment tèrmic i la construcció física.
El TC adequat s'ha de seleccionar segons l'aplicació completa en lloc d'un únic paràmetre. En combinar les característiques del CT amb el sistema elèctric, l'equip connectat i l'entorn d'instal·lació, els usuaris poden aconseguir mesures més precises, un seguiment fiable i una protecció elèctrica eficaç.