Introducció
El rendiment d'un transformador de corrent (TC) afecta directament la precisió i la fiabilitat dels sistemes de mesura, monitorització i protecció elèctrics. Un TC està dissenyat per transformar un corrent primari elevat en un corrent secundari inferior que es pot utilitzar amb seguretat per comptadors, dispositius de monitorització i relés de protecció. Tanmateix, el rendiment real d'un TC depèn de diversos factors elèctrics, mecànics, ambientals i relacionats amb la instal·lació-.
Entendre aquests factors és important a l'hora de seleccionar, instal·lar i mantenir un transformador de corrent. Un TC seleccionat correctament pot proporcionar un rendiment precís i estable, mentre que un TC especificat o instal·lat incorrectament pot produir errors de mesura, escalfament excessiu o saturació.
1. Relació del transformador de corrent
La relació TC és un dels factors més importants que afecten el rendiment.
La relació descriu la relació entre el corrent primari nominal i el corrent secundari nominal. Per exemple, un TC de 500/5A està dissenyat per proporcionar aproximadament 5A de corrent secundari quan el corrent primari és de 500A en condicions nominals.
Si la relació CT és massa alta per a la càrrega real, el TC pot funcionar a un percentatge relativament baix del seu corrent nominal, la qual cosa pot reduir el rendiment de mesura en funció del disseny i l'aplicació del TC.
Per tant, la relació CT s'ha de seleccionar segons el corrent de funcionament esperat i els requisits de l'equip connectat.
2. Classe de precisió
La classe de precisió determina amb quina proximitat el TC reprodueix el corrent primari al seu costat secundari en condicions especificades.
Els TC de mesura i els TC de protecció poden utilitzar diferents requisits de precisió perquè tenen propòsits diferents.
Per a la mesura d'energia, un nivell més alt de precisió pot ser important perquè fins i tot errors de mesura relativament petits poden afectar els càlculs d'energia.
Per a aplicacions de protecció, el TC ha de mantenir un rendiment adequat durant corrents de falla altes perquè el relé de protecció rebi un senyal de corrent adequat.
Per tant, seleccionar la classe de precisió correcta és essencial per al rendiment de la TC.
3. Càrrega
La càrrega es refereix a la càrrega connectada al circuit secundari del TC. Inclou la impedància dels comptadors connectats, relés, cables, terminals i altres equips secundaris.
Si la càrrega és superior a la capacitat nominal del TC, el TC pot experimentar un augment dels errors de mesura i un rendiment reduït.
El cablejat secundari llarg pot augmentar la impedància total del circuit, especialment quan s'utilitzen conductors de -diàmetre petit.
Per aquest motiu, el TC s'ha de fer coincidir amb l'equip connectat i el cablejat secundari de manera que la càrrega total es mantingui dins dels límits especificats pel fabricant.
4. Característiques del nucli magnètic
El nucli magnètic té un paper central en el rendiment de la TC.
El material del nucli, les característiques magnètiques, la construcció i l'àrea de-secció transversal influeixen en el corrent d'excitació, la precisió i el comportament de saturació del TC.
Un nucli dissenyat correctament ajuda el TC a reproduir el corrent primari amb precisió dins del seu rang de funcionament especificat.
Si el nucli magnètic s'acosta a la saturació, és possible que el corrent secundari ja no reprodueixi amb precisió la forma d'ona del corrent primària. Això pot provocar errors de mesura importants i pot afectar el funcionament del sistema de protecció.
5. Saturació
La saturació de TC és un altre factor de rendiment important.
Quan el flux magnètic al nucli CT es fa massa alt, el nucli pot entrar en saturació. Això és especialment important durant les condicions de curt-circuit o de fallada, quan el corrent primari pot augmentar dràsticament.
Un cop es produeix la saturació, és possible que el TC no produeixi un corrent secundari proporcional. El senyal distorsionat resultant pot afectar comptadors i relés de protecció.
Per tant, els TC de protecció es seleccionen amb característiques adequades per a les condicions actuals{0}}d'error previstes.
6. Corrent de funcionament
El corrent primari real també afecta el rendiment del TC.
És possible que un TC dissenyat per a un corrent primari molt gran no proporcioni el mateix rendiment de mesura a nivells de corrent extremadament baixos que prop del seu rang de funcionament previst.
Per contra, operar un TC per sobre del seu corrent nominal pot augmentar l'estrès tèrmic i pot afectar la precisió i la vida útil.
Per tant, s'han de tenir en compte el corrent de càrrega normal esperat, el corrent màxim i les possibles condicions de sobrecàrrega durant la selecció del TC.
7. Freqüència
La freqüència de funcionament del sistema elèctric afecta el comportament del TC.
La majoria dels TC estan dissenyats per a una freqüència especificada, com ara 50 Hz o 60 Hz. El TC s'ha d'utilitzar dins del seu rang de freqüència especificat.
Els canvis de freqüència poden afectar el comportament del nucli magnètic i el rendiment del transformador. Per tant, la freqüència nominal hauria de coincidir amb el sistema elèctric en què funcionarà el TC.
8. Temperatura
La temperatura pot influir en les característiques elèctriques i magnètiques d'un TC.
Les altes temperatures ambientals poden augmentar l'estrès tèrmic i poden afectar l'aïllament, la resistència del bobinat i la precisió de la mesura.
Un TC instal·lat dins d'un armari d'aparellament calent, a prop de conductors d'alta-intensitat o en un entorn amb poca ventilació pot funcionar a una temperatura més alta de l'esperada.
Per tant, s'ha de tenir en compte l'entorn d'instal·lació a l'hora de seleccionar el CT, especialment per a aplicacions contínues{0}}de gran corrent.
9. Instal·lació i cablejat
La instal·lació correcta és essencial per mantenir el rendiment del CT.
El TC s'ha d'instal·lar d'acord amb les instruccions del fabricant, amb l'orientació primària, la polaritat, el cablejat, la presa de terra i les connexions secundàries correctes.
Una polaritat incorrecta pot provocar un comportament incorrecte de mesura o protecció. Un cablejat incorrecte també pot augmentar la càrrega del circuit secundari o crear errors no desitjats.
Per als transformadors-de nucli dividit, el nucli ha d'estar tancat i col·locat correctament al voltant del conductor. El tancament inadequat pot afectar el circuit magnètic i reduir la precisió.
10. Longitud i mida del cable secundari
La longitud i la -àrea de la secció transversal del cable secundari afecten la impedància del circuit secundari del TC.
Els cables llargs solen tenir més resistència que els cables curts. Els conductors de -diàmetre petit també tenen una resistència més alta que els conductors més grans del mateix material i longitud.
Si la impedància total del circuit secundari és massa alta, és possible que el TC no mantingui la seva precisió especificada.
Això és especialment important quan el TC s'instal·la lluny del mesurador de mesura o del relé de protecció. La mida adequada del cable pot ajudar a mantenir la càrrega secundària dins del rang requerit.
11. Aïllament i tensió del sistema
El nivell d'aïllament d'un TC ha de ser adequat per al sistema elèctric.
Per a aplicacions de mitjana- i alta-tensió, el TC ha de tenir un rendiment d'aïllament adequat per suportar la tensió del sistema i les tensions transitòries aplicables.
El deteriorament de l'aïllament pot reduir la fiabilitat i crear riscos de seguretat. Les condicions ambientals com la humitat, la contaminació, la temperatura i la contaminació també poden influir en el rendiment de l'aïllament.
Per tant, s'han de tenir en compte els requisits d'aïllament durant la selecció i el manteniment del TC.
12. Instal·lació mecànica
La instal·lació mecànica també pot afectar el rendiment del TC.
El TC s'ha de muntar de manera segura i protegir-se de vibracions excessives, impactes mecànics o estrès físic.
Per als TC de tipus finestra-o anell-, el conductor s'ha de col·locar correctament a través de l'obertura del TC. La disposició física ha de seguir les recomanacions d'instal·lació del fabricant.
En equips de commutació i equips industrials, una instal·lació mecànica adequada ajuda a mantenir tant el rendiment de mesura com la fiabilitat-a llarg termini.
13. Condicions ambientals
L'entorn circumdant pot influir significativament en el funcionament del TC.
Els factors ambientals importants inclouen:
* Temperatura ambient
* Humitat
* Pols
* Contaminació química
* Vibració
* Altitud
* Exposició exterior
* Condicions corrosives
Un TC dissenyat per a ús interior pot no ser adequat per a la instal·lació a l'exterior sense la protecció adequada.
En seleccionar un TC, les condicions ambientals s'han de comparar amb les condicions de funcionament especificades pel fabricant.
14. Equips connectats
L'equip connectat al secundari TC també afecta el rendiment general.
Els comptadors, els relés de protecció, els analitzadors de potència i altres dispositius tenen requisits d'entrada diferents. El TC ha de ser compatible amb aquests requisits en termes de corrent secundari, precisió, càrrega i aplicació.
Per exemple, s'hauria de seleccionar un TC destinat a mesurar en funció dels requisits del comptador d'energia. Un TC de protecció s'ha d'adaptar a les característiques del relé de protecció i a les condicions d'error previstes.
15. Manteniment i envelliment
El rendiment-a llarg termini també es pot veure afectat per l'envelliment i les condicions de manteniment.
La inspecció periòdica pot ajudar a identificar connexions soltes, problemes d'aïllament, sobreescalfament, corrosió, danys mecànics o altres condicions anormals.
Depenent de l'aplicació i dels requisits aplicables, els TC també es poden provar per a la relació, la polaritat, les condicions d'aïllament i la precisió.
Un manteniment adequat pot ajudar a identificar problemes abans que afectin el rendiment de la mesura o la protecció.
Com millorar el rendiment del transformador de corrent
Per aconseguir un rendiment de TC estable, s'han de seguir diverses pràctiques:
1. Seleccioneu la relació de TC correcta.
2. Trieu una classe de precisió adequada.
3. Mantenir la càrrega secundària dins del límit nominal.
4. Utilitzeu cables secundaris de mida correcta.
5. Relaciona la freqüència de TC amb la freqüència del sistema.
6. Considereu la temperatura ambient i les condicions ambientals.
7. Instal·leu el TC segons les instruccions del fabricant.
8. Comproveu la polaritat i el cablejat secundari.
9. Seleccioneu les característiques de TC adequades per a aplicacions de protecció.
10. Realitzar inspeccions i proves segons l'aplicació i els requisits aplicables.
Conclusió
El rendiment del transformador de corrent depèn de molts factors més que d'una única especificació. La relació de TC, la classe de precisió, la càrrega, les característiques del nucli, la saturació, el corrent de funcionament, la freqüència, la temperatura, la instal·lació, el cablejat secundari, l'aïllament, les condicions ambientals i el manteniment poden influir en el rendiment final d'un TC.
Per a una mesura i protecció fiables, el CT s'ha de seleccionar segons el sistema elèctric real i els requisits de l'equip connectat. La instal·lació correcta i la inspecció periòdica són igualment importants.
Controlant acuradament aquests factors, els usuaris poden millorar la precisió de la mesura, reduir els errors innecessaris i aconseguir un funcionament més fiable dels sistemes de control i protecció elèctrics.