Power transformer

Den "nominelle nøjagtighedsgrænsestrøm" er den højeste værdi af den primære strøm, for hvilken transformeren skal opfylde kravene til sammensat fejl.

For beskyttelsestransformatorer defineres en "præcisionsgrænsefaktor", som er forholdet:

vs.ourpåikket ljegmjegte srjegmpåjegre påssjeggikkeevs.ourpåikket srjegmpåjegre påssjeggikkee{\ displaystyle {\ frac {\ rm {current \ limit \ primary \ assign}} {\ rm {current \ primary \ assign}}}

For instrumenttransformatorer er ækvivalenten sikkerhedsfaktoren.

Konkret betyder det, at hvis vores nuværende transformer måler en "normal" strøm på 10  A, og at dens sikkerhedsfaktor er 5, vil den være i stand til at måle en strøm på 10 * 5 = 50  A, mens den forbliver inden for sit præcisionsområde.

En beskyttende strømtransformator skal mætte højt nok til at muliggøre en ret præcis måling af fejlstrømmen (se kortslutning ) ved den beskyttelse, hvis driftstærskel kan være meget høj. Nuværende sensorer kræves derfor at have en generelt forholdsvis høj præcisionsgrænsefaktor.

En målestrømstransformator kræver god nøjagtighed i et område tæt på den nominelle ( normale ) strøm, og det er ikke nødvendigt for måleinstrumenter at modstå strømme så høje som beskyttelsesrelæer. Dette er grunden til at måle strømtransformatorer, i modsætning til beskyttelses-CT'er, har så lav en sikkerhedsfaktor som muligt for at beskytte disse enheder ved tidligere mætning.

Transformere til målinger

Definitionen af ​​den aktuelle fejl er:

erreur de vs.ourpåikket (%)=Kikke×jegs-jegsjegs×100{\ displaystyle {\ rm {error \ of \ current \}} (\%) = {K_ {n} \ gange I_ {s} -I_ {p} \ over I_ {p}} \ gange 100}

Eller

Kikke{\ displaystyle K_ {n}} er det tildelte transformationsforhold

jegs{\ displaystyle I_ {p}} er den primære strøm

jegs{\ displaystyle I_ {s}} er den sekundære strøm.

Andre klasser af strømtransformator til måling findes: 0.2S, 0.5S i IEC-standarden, som er mere præcise for strømme, der er signifikant lavere end deres nominelle strøm. Den australske standard AS 1675-1986 definerer klasse M (for eksempel 0,2 M), endnu mere præcis for lave strømme og klasse ME, som desuden forbliver præcis for strømme større end den angivne. For eksempel har en 0.2ME2 en nøjagtighed på 0,2% for sin nominelle, en strøm på 10% af dens nominelle, men også for 2 gange dens nominelle (2 final i betegnelsen).

Transformere til beskyttelse

Definitionen af ​​den sammensatte fejl er:

ϵvs.=100jegs⋅1T⋅∫0T(Kikke⋅jegs-jegs)2dt{\ displaystyle \ epsilon _ {c} = {\ frac {100} {I_ {p}}} \ cdot {\ sqrt {{{\ frac {1} {T}} \ cdot \ int _ {0} ^ { T} (K_ {n} \ cdot i_ {s} -i_ {p}) ^ {2} dt}}}

Eller

jegs{\ displaystyle I_ {p}}er den primære strøm i rms-værdi

jegs{\ displaystyle i_ {p}}er den primære strøm i øjeblikkelig værdi

jegs{\ displaystyle i_ {s}}er den sekundære strøm i øjeblikkelig værdi

T{\ displaystyle T} er den aktuelle periode.

Klasse P er den mest udbredte, men for at imødekomme mere krævende applikationer findes andre klasser til beskyttelse. De adskiller sig ved hysteresekurven for deres magnetiske kerner.

IEC-standarderne klassificerer de forskellige magnetiske kerner beregnet til beskyttelsestransformatorer i forskellige klasser i henhold til deres reststrøm . Der er tre hovedfamilier:

• Magnetiske kerner med høj remanens, som ikke har noget luftspalte . Deres reststrøm når 80% af mætningsstrømmen . Disse er P-, PX-, TPS- og TPX-klasser.
• Magnetiske kerner med lav remanens, som har et lille luftspalte. Deres reststrøm overstiger ikke 10% af mætningsstrømmen. Dette er PR og TPY klasser.
• Magnetiske kerner med ubetydelig rest med stort luftspalte. Deres reststrøm er tæt på nul. Deres store luftspalte reducerer deres præcision. Dette vedrører TPZ-klassen.

For at undgå yderligere forsinkelse af beskyttelsen i tilfælde af en totalt asymmetrisk fejl kan det være fordelagtigt at tilvejebringe en ekstra margen for kernerne med stor remanens (overdimensionering af dem). For dem med lav remanens er dette ikke nødvendigt.

For de fleste applikationer er et magnetisk kredsløb uden luftspalte, type P, tilstrækkeligt. TPY'er anvendes især til store transformere ved udgangen af ​​elektriske generatorer.

Betegnelse

Strømtransformatorer er betegnet som følger: “15 VA klasse 0,5 FS 10” (måling) eller “30 VA klasse 5P 10” (beskyttelse).

Det første tal (15 i det første eksempel) er præcisionseffekten efterfulgt af akronymet VA ( voltampere ). Ordet "klasse" følger og værdien af ​​klassen (0,5 i det første eksempel). Derefter kommer klassen af ​​den nuværende transformer: "", S, M, ME for transformere til målinger, P, PR, PX, TPY ... for dem til beskyttelse (se tilsvarende kapitel ovenfor). Hvis instrumenttransformatoren har en sikkerhedsfaktor, introduceres den med bogstaverne FS efterfulgt af dens værdi. For beskyttelsestransformatorer svarer det sidste tal til nøjagtighedsgrænsefaktoren.

Størrelse af en strømtransformator til en transformer

Eksterne fejl

For at dimensionere en strømtransformator til at udstyre en effekttransformator er det først nødvendigt at kende den maksimale strøm, der skal måles. Det er i dette tilfælde kortslutningsstrømmen ( kort tur på engelsk, SC) for en ekstern fejl til komponenten: jegSVS{\ displaystyle I_ {SC}}

jegSVS=SIKKE⋅1003⋅UIKKE⋅ZSVS=jegIKKE⋅100ZSVS{\ displaystyle I_ {SC} = {\ frac {S_ {N} \ cdot 100} {{\ sqrt {3}} \ cdot U_ {N} \ cdot Z_ {SC}}} = {\ frac {I_ {N } \ cdot 100} {Z_ {SC}}}

Hvor er transformatorens nominelle tilsyneladende effekt, dens nominelle spænding, og er dens kortslutningsimpedans udtrykt som en procentdel og den nominelle strøm. Desuden er udseendet af en kortslutning pludselig, fænomenet er midlertidigt. Denne forbigående opførsel øger yderligere værdien af ​​den strøm, der opfattes af de elektroniske måleenheder. For at modellere dette fænomen multipliceres en sikkerhedsfaktor "størrelsesfaktor for den nominelle forbigående tilstand" afhængigt af den anvendte elektroniske enhed med værdien af ​​kortslutningsstrømmen. Denne forbigående strøm udtrykkes i forhold til den nominelle strøm for den primære af den aktuelle transformer, bemærket i nøjagtighedsgrænsefaktoren, ALF på engelsk, kendt som sand bemærket med et "'" : SIKKE{\ displaystyle S_ {N}}UIKKE{\ displaystyle U_ {N}}ZSVS{\ displaystyle Z_ {SC}}jegIKKE{\ displaystyle I_ {N}}Ktd{\ displaystyle K_ {td}} jegP,VST{\ displaystyle I_ {P, CT}}

PÅLF′=Ktd⋅jegSVSjegP,VST{\ displaystyle ALF '= {\ frac {K_ {td} \ cdot I_ {SC}} {I_ {P, CT}}}}

Eller en transformer med tilsyneladende effekt 40 MVA, nominel spænding 110  kV og kortslutningsimpedans 12%. Vi beregner . jegIKKE=40⋅1033⋅110=209PÅ{\ displaystyle I_ {N} = {\ frac {40 \ cdot 10 ^ {3}} {{\ sqrt {3}} \ cdot 110}} = 209A}

Også

jegSVS=209,90,12=1749PÅ{\ displaystyle I_ {SC} = {\ frac {209.9} {0.12}} = 1749A}

Hvis vi betragter en værdi på 4. Dette giver en maksimal forbigående strøm: . Da den nominelle strøm er 209,9 A, er strømtransformatoren almindeligvis en 300 A / 1A (300 er den første værdi i et katalog, der er væsentligt højere end 209,9). Vi opnår derfor: Ktd{\ displaystyle K_ {td}}4⋅1749=7kPÅ{\ displaystyle 4 \ cdot 1749 = 7kA}

PÅLF′=7000300=23,32{\ displaystyle ALF '= {\ frac {7000} {300}} = 23.32}

Imidlertid stopper størrelsesberegningen ikke der. Den sande præcisionsgrænsefaktor, som netop er beregnet, er kun nødvendig, hvis den nuværende transformer bruges maksimalt til sin termiske kapacitet. Faktisk er dette næsten aldrig tilfældet. Denne maksimale kapacitet er beskrevet af den nuværende transformers præcisionskraft, Burden på engelsk, det er den maksimale tilsyneladende effekt, der er i stand til at levere strømtransformatoren til dens sekundære. Faktisk er det sekundære forbundet til et bestemt antal elektroniske måleenheder, forbundet med ledere, som repræsenterer en bestemt belastning lavere end den maksimale tilsyneladende effekt. For at tage denne parameter i betragtning skal den sande nøjagtighedsgrænsefaktor ganges med forholdet mellem den belastning, der faktisk er forbundet med den sekundære divideret med den maksimale belastning, den kan levere. Faktisk er disse belastninger rent modstandsdygtige.

PÅLF=PÅLF′⋅Reffevs.tjegfRmpåx{\ displaystyle ALF = ALF '\ cdot {\ frac {R_ {arbejdsstyrke}} {R_ {max}}}}

De effektive belastninger er faktisk: modstanden fra den sekundære vikling, bemærket og den effektive modstand af belastningen, der er bemærket , bestående af ledningens modstand, der fører til måleindretningen, og indgangsmodstanden af ​​måleenheden. Den maksimale belastning består af modstanden af den sekundære vikling og den nominelle nominelle belastning , er faktisk tilsyneladende effekt, givet VA divideret med den sekundære strøm kvadreret: . I de fleste tilfælde er denne strøm lig med 1  A , værdien af ​​den tilsyneladende effekt er derfor lig med den i ohm af den nominelle belastning. RVST{\ displaystyle R_ {CT}}RB{\ displaystyle R_ {B}}RB,IKKE{\ displaystyle R_ {B, N}}RB,IKKE=SIKKE,BjegIKKE,S2{\ displaystyle R_ {B, N} = {\ frac {S_ {N, B}} {I_ {N, S} ^ {2}}}}

Vi har derfor formlen:

PÅLF=PÅLF′⋅RVST+RBRVST+RB,IKKE{\ displaystyle ALF = ALF '\ cdot {\ frac {R_ {CT} + R_ {B}} {R_ {CT} + R_ {B, N}}}}

Overvej den tilsyneladende effekt af vores nuværende transformer på 10 VA med en sekundær strøm på 1 A. Overvej en længde på kobberlederen, der forbinder sekundæren til måleenheden på 100  m med en sektion på 2,5  mm 2 og en indgangsmodstand på denne enhed på 0,05 ohm. Endelig overvej en viklingsmodstand på 2 ohm.

Modstanden < beregnes ud fra kobberlederens længde og sektion: RB{\ displaystyle R_ {B}}

RB,vs.oikkeduvs.teur=0,0175⋅2⋅1002,5=1,4ohm{\ displaystyle R_ {B, leder} = 0,0175 \ cdot {\ frac {2 \ cdot 100} {2,5}} = 1,4 ohm}

Vi har derfor modstandsforholdet lig med:

RVST+RBRVST+RB,IKKE=RVST+RB,vs.oikkeduvs.teur+RB,eikketreepåsspårejeglRVST+RB,IKKE=2+1,4+0,052+10=0,2875{\ displaystyle {\ frac {R_ {CT} + R_ {B}} {R_ {CT} + R_ {B, N}}} = {\ frac {R_ {CT} + R_ {B, driver} + R_ { B, mellem enhed}} {R_ {CT} + R_ {B, N}}} = {\ frac {2 + 1.4 + 0.05} {2 + 10}} = 0.2875}

Den nuværende transformer er 28,75% belastet.

PÅLF=PÅLF′⋅RVST+RBRVST+RB,IKKE=23,32⋅0,2875=6,7{\ displaystyle ALF = ALF '\ cdot {\ frac {R_ {CT} + R_ {B}} {R_ {CT} + R_ {B, N}}} = 23,32 \ cdot 0,2875 = 6,7}

Interne fejl

I tilfælde af en intern fejl er princippet ens, koefficienten erstattes af koefficienten , "transient state factor" , bestemt af den tid, det tager af beskyttelsen at detektere den interne fejl. Formlen er: Ktd{\ displaystyle K_ {td}}KTF{\ displaystyle K_ {TF}}

PÅLFjegikket′=KTF⋅1,1⋅SSVS3⋅UIKKE⋅jegP,VST{\ displaystyle ALF '_ {Int} = K {TF} \ cdot {\ frac {1,1 \ cdot S_ {SC}} {{\ sqrt {3}} \ cdot U_ {N} \ cdot I_ {P, CT}}}}

Med kildens tilsyneladende kraft. SSVS{\ displaystyle S_ {SC}}

Forholdet mellem ALF og ALF 'forbliver uændret. Det maksimale af ALF, eksternt og af ALF, internt gør det muligt at kende det minimale forhold, der skal bruges til den aktuelle transformer.

Hvis vi tager en tilsyneladende effekt af kilden til 3 GVA og en af 0,75, opnår vi: KTF{\ displaystyle K_ {TF}}

PÅLFjegikket′=KTF⋅1,1⋅SSVS3⋅UIKKE⋅jegP,VST=0,75⋅1,1⋅3⋅1093⋅110⋅300=43,3{\ displaystyle ALF '_ {Int} = K {TF} \ cdot {\ frac {1,1 \ cdot S_ {SC}} {{\ sqrt {3}} \ cdot U_ {N} \ cdot I_ {P, CT}}} = 0,75 \ cdot {\ frac {1.1 \ cdot 3 \ cdot 10 ^ {9}} {{\ sqrt {3}} \ cdot 110 \ cdot 300}} = 43.3}

PÅLFjegikket=43,3⋅0,2875=12,4{\ displaystyle ALF_ {Int} = 43.3 \ cdot 0.2875 = 12.4}

Gældende standarder

• Standard IEC 61869-1: Instrumenttransformatorer : Generelle krav
• Standard IEC 61869-2: Instrumenttransformatorer : Yderligere krav til nuværende transformere (erstatter standard IEC 60044-6 og 60044-1)
• Standard IEC 60044-8: Instrumenttransformatorer - Del 8: Elektroniske strømtransformatorer (vil til sidst blive erstattet af standard 61869-8)

Vigtigste producenter

• MBS  : Tysk leder inden for klassiske og splitstrømstransformatorer
• REDUR  : Tysk virksomhed ved oprindelsen af ​​nye generations strømtransformatorer, der er mindre voluminøse, forsegles og monteres på DIN-skinne. Denne producent distribueres i Frankrig af energistyringsspecialisten POLIER
• Skyttegrav

Såkaldte “ukonventionelle” modeller

Dette navn betegner modeller, der fungerer på princippet om Hall-effekten eller Faraday-effekten . Deres anvendelse er mindre almindelig og generelt forbeholdt specifikke applikationer såsom måling af direkte strømme.

Noter og referencer

1. IEC 60044-1, punkt 2.1.2, version 2003
2. Aguet, Ianoz 2004 , s.  254
3. Kack 1998 , s.  74
4. Harlow 2004 , s.  128
5. Standard IEC 60050-321: 1986, 321-02-27: udgangseffekt (af en instrumenttransformator) - nominel præcisionseffekt , electropedia.org .
6. Michel Orlhac, "  CT 164 - Den aktuelle transformer til HV-beskyttelse  " [PDF] , på eduscol.education.fr ,December 1992(adgang til 9. august 2017 ) ,s.  6, 16-19.
7. Kack 1998 , s.  77
8. Kack 1998 , s.  85
9. Harlow 2004 , s.  151
10. Harlow 2004 , s.  134
11. Kack 1998 , s.  83
12. "  Schneiders guide til aktuelle transformere  " (adgang 15. marts 2002 )
13. Harlow 2004 , s.  158
14. Kuechler 2005 , s.  367
15. (in) "  Fiberoptisk jævnstrømsføler til den elektrovindende industri, ABB  " (adgang 10. april 2012 )
16. (da) "  Præsentation om MOCT  " (adgang til 10. april 2012 )
17. (da) "  ABB Application Guide  " (adgang til 10. april 2012 )
18. (in) "  Brochure MOCT-måling, ABB  " (adgang 10. april 2012 )
19. (in) "  Beskyttelsesbrochure MOCT ABB  " (adgang 10. april 2012 )
20. (in) "  Af de to nuværende transformerkerner  " (adgang til 12. april 2012 )
21. Dyer 2001 , s.  275
22. "  ABB Catalog  " (adgang til 10. april 2012 )
23. Aguet, Ianoz 2004 , s.  256
24. M. Correvon, "  Elektroniske systemer - kapitel 14 - Strømmåling, transducere  " [PDF] , på les-electroniciens.com , Institut for industriel automatisering - University of Applied Sciences i det vestlige Schweiz (adgang til 7. august 2017 ) , s.  14-20.
25. IEC 60044-1, punkt 2.3.2, version 2003
26. IEC 60044-1, punkt 2.3.3, version 2003
27. IEC 60044-1, tabel 11, version 2003
28. IEC 60044-1, punkt 2.1.10, version 2003
29. IEC 60044-1
30. AS 1675-1986, tabel 2.1 og 2.2
31. IEC 60044-1, tabel 14, version 2003
32. IEC 60044-1, punkt 2.1.34, version 2003
33. IEC 60044-6, punkt 3.5, version 1992
34. (da) Moderne teknikker til beskyttelse, styring og overvågning af effekttransformatorer , Cigré, gruppe B5.05,juni 2011, kap.  463, s.  152
35. IEC 60044-1, punkt 13.2.1, version 2003
36. IEC 60044-1, afsnit 11.7 og 12.7, version 2003
37. IEC 60044-1, punkt 10.2, version 2003
38. IEC 60044-1, punkt 2.1.15, version 2003
39. IEC 60044-6, punkt 3.16, version 1992

engelsk oversættelse

1. vindue
2. bar
3. sår
4. magneto-optisk strømtransducer (MOCT)
5. Topkerne
6. nøjagtighedsgrænsefaktor

Se også

Relaterede artikler

• Instrumenttransformator
• Elektrisk transformer
• Spændingstransformator

Bibliografi

• Michel Aguet og Michel Ianoz , Haute spanning , vol.  XXII, Lausanne, Presses polytechniques et universitaire romandes, koll.  "Elaftale",2004, 425  s. ( ISBN  2-88074-482-2 , læs online ) , s.  254
• Théodore wildi , Elektroteknik , DeBoeck,2003( læs online ) , s.  475
• (de) Andreas Kuechler , Hochspannungstechnik, Grundlagen, Technologie, Anwendungen , Berlin, Springer,2005, 543  s. ( ISBN  3-540-21411-9 , læs online ) , s.  366
• (en) Stephen A. Dyer , Kortlægning af instrumentering og måling , New York, John Wiley og Sons , koll.  "Wiley-interscience",2001, 1112  s. ( ISBN  0-471-39484-X , læs online ) , s.  269
• (en) James H. Harlow , Electric Power Transformer Engineering , CRC Press ,2004, s.  128-160
• Danny Kack , netværk til beskyttelse og koordinering af elektriske distributionsnetværk , Laval, University of Quebec,1998( ISBN  0-612-55996-3 , læs online )

eksterne links

• [PDF] “  Nuværende transformer til HV-beskyttelse  ” (adgang til 29. juli 2012 )
• (de) "  Meget komplet og meget godt illustreret kursus fra det schweiziske føderale institut for teknologi i Zürich om instrumenttransformatorer  " (adgang til 10. april 2012 )
• [PDF] (fr) "  Katalog og forklaring af princippet om de forskellige måleinstrumenter fra producenten Ritz  " ( Arkiv • Wikiwix • Archive.is • Google • Hvad skal jeg gøre? ) (Adgang til 15. marts 2012 )