قياس محولات التيار في الدوائر من أجل حماية التتابع والتشغيل الآلي

تنقسم معدات الطاقة للمحطات الفرعية الكهربائية تنظيميًا إلى نوعين من الأجهزة:

1. دوائر الطاقة التي تنتقل من خلالها كل طاقة الطاقة المنقولة ؛

2. أجهزة ثانوية تسمح لك بالتحكم في العمليات الجارية في الحلقة الأولية والتحكم فيها.

توجد معدات الطاقة في المناطق المفتوحة أو في مجموعة المفاتيح المغلقة ، وتقع المعدات الثانوية على لوحات الترحيل أو في خزانات خاصة أو خلايا منفصلة.

الاتصال الوسيط الذي يؤدي وظيفة نقل المعلومات بين وحدة الطاقة وأجهزة القياس والإدارة والحماية والتحكم هي محولات القياس. مثل كل هذه الأجهزة ، لها وجهان بقيم جهد مختلفة:

1. الجهد العالي ، والذي يتوافق مع معلمات الحلقة الأولى ؛

2.الجهد المنخفض ، مما يسمح بتقليل مخاطر تأثير معدات الطاقة على أفراد الخدمة وتكلفة المواد لإنشاء أجهزة التحكم والمراقبة.

تعكس صفة "القياس" الغرض من هذه الأجهزة الكهربائية ، حيث إنها تحاكي بدقة جميع العمليات التي تجري على معدات الطاقة وتنقسم إلى محولات:

1. التيار (CT) ؛

2. الجهد (VT).

إنهم يعملون وفقًا للمبادئ الفيزيائية العامة للتحول ، لكن لديهم تصميمات وطرق مختلفة للإدراج في الدائرة الأولية.

كيف تصنع المحولات الحالية وتعمل

مبادئ التشغيل والأجهزة

في التصميم قياس المحولات الحالية تحويل القيم المتجهة للتيارات ذات القيم الكبيرة المتدفقة في الدائرة الأولية إلى انخفاض نسبيًا في الحجم ، وبنفس الطريقة يتم تحديد اتجاهات المتجهات في الدوائر الثانوية.

جهاز الدائرة المغناطيسية

من الناحية الهيكلية ، تتكون محولات التيار ، مثل أي محول آخر ، من ملفين معزولين يقعان حول دائرة مغناطيسية مشتركة. وهي مصنوعة من صفائح معدنية مغلفة يتم صهرها باستخدام أنواع خاصة من الفولاذ الكهربائي. يتم ذلك لتقليل المقاومة المغناطيسية في مسار التدفقات المغناطيسية المتداولة في حلقة مغلقة حول الملفات ولتقليل الخسائر من خلال التيارات إيدي.

لا يمكن أن يحتوي المحول الحالي لمخططات الحماية والأتمتة على قلب مغناطيسي واحد ، ولكن اثنين ، يختلفان في عدد الألواح والحجم الإجمالي للحديد المستخدم. يتم ذلك لإنشاء نوعين من الملفات التي يمكن أن تعمل بشكل موثوق عندما:

1. ظروف العمل الاسمية ؛

2.أو في الأحمال الزائدة الكبيرة التي تسببها تيارات ماس ​​كهربائى.

يستخدم التصميم الأول لإجراء القياسات ، ويستخدم التصميم الثاني لتوصيل وسائل الحماية التي تعمل على إيقاف تشغيل الأوضاع غير الطبيعية الناشئة.

ترتيب الملفات وربط المحطات

إن لفات محولات التيار ، المصممة والمصنعة للتشغيل الدائم في دائرة التركيبات الكهربائية ، تلبي متطلبات المرور الآمن للتيار وتأثيره الحراري. لذلك ، فهي مصنوعة من النحاس أو الفولاذ أو الألومنيوم مع مساحة مقطع عرضي تستبعد زيادة التسخين.

نظرًا لأن التيار الأساسي دائمًا أكبر من التيار الثانوي ، فإن اللف الخاص به يبرز بشكل كبير في الحجم ، كما هو موضح في الصورة أدناه للمحول الصحيح.

الهياكل اليسارية والوسطى ليس لها أي قوة على الإطلاق. بدلاً من ذلك ، يتم توفير فتحة في السكن يمر من خلالها سلك إمداد الطاقة أو ناقل ثابت. تستخدم هذه النماذج ، كقاعدة عامة ، في التركيبات الكهربائية حتى 1000 فولت.

يوجد دائمًا على أطراف لفات المحولات أداة ثابتة لتوصيل قضبان التوصيل وتوصيل الأسلاك باستخدام البراغي والمشابك اللولبية. هذا هو أحد الأماكن الحرجة حيث يمكن كسر التلامس الكهربائي ، مما قد يتسبب في تلف أو تعطيل التشغيل الدقيق لنظام القياس. يتم دائمًا الاهتمام بجودة التثبيت في الدوائر الأولية والثانوية أثناء عمليات الفحص التشغيلية.

يتم تمييز محطات المحولات الحالية في المصنع أثناء التصنيع ويتم تمييزها:

• L1 و L2 لإدخال وإخراج التيار الأولي ؛

• I1 و I2 - ثانوي.

تعني هذه المؤشرات اتجاه لف المنعطفات بالنسبة لبعضها البعض وتؤثر على التوصيل الصحيح للطاقة والدوائر المحاكاة ، وهي خاصية توزيع المتجهات الحالية على طول الدائرة. يتم الاهتمام بها أثناء التثبيت الأولي للمحولات أو استبدال الأجهزة المعيبة ، ويتم فحصها حتى من خلال طرق مختلفة للفحوصات الكهربائية قبل تجميع الأجهزة وبعد التثبيت.

عدد المنعطفات في الدائرة الأولية W1 والثانوية W2 ليس هو نفسه ، ولكنه مختلف تمامًا. عادة ما تحتوي محولات التيار ذات الجهد العالي على ناقل مستقيم واحد عبر الدائرة المغناطيسية التي تعمل كملف إمداد. يحتوي الملف الثانوي على عدد أكبر من المنعطفات ، مما يؤثر على نسبة التحويل. لسهولة الاستخدام ، تمت كتابته كتعبير كسري للقيم الاسمية للتيارات في الملفين.

على سبيل المثال ، الإدخال 600/5 على لوحة اسم الصندوق يعني أن المحول مصمم للتوصيل بمعدات عالية الجهد بتيار مقنن يبلغ 600 أمبير ، وسيتم تحويل 5 فقط في الدائرة الثانوية.

يرتبط كل محول تيار قياس بمرحلته الخاصة من الشبكة الأولية. عادة ما يتم زيادة عدد اللفات الثانوية لأجهزة حماية المرحلات والأتمتة للاستخدام المنفصل في نوى الدائرة الحالية من أجل:

• أدوات القياس؛

• الحماية العامة

• حماية الإطارات والإطارات.

تقضي هذه الطريقة على تأثير الدوائر الأقل أهمية على الدوائر الأكثر أهمية ، وتبسط صيانتها واختبارها على معدات العمل بجهد التشغيل.

لغرض تعليم أطراف هذه الملفات الثانوية ، يتم استخدام التعيين 1I1 ، 1I2 ، 1I3 للبداية و 2I1 ، 2I2 ، 2I3 للنهايات.

جهاز العزل

تم تصميم كل نموذج محول تيار ليعمل بكمية معينة من الجهد العالي على الملف الأولي. يجب أن تتحمل طبقة العزل الواقعة بين اللفات والمبيت إمكانات شبكة الطاقة من فئتها لفترة طويلة.

على السطح الخارجي لعزل محولات التيار عالية الجهد ، اعتمادًا على الغرض ، يمكن استخدام ما يلي:

• مفرش البورسلين

• راتنجات الايبوكسي المضغوطة

• بعض أنواع البلاستيك.

يمكن استكمال نفس المواد بورق محول أو زيت لعزل تقاطعات الأسلاك الداخلية على اللفات والقضاء على أعطال الدوران.

فئة الدقة TT

من الناحية المثالية ، يجب أن يعمل المحول نظريًا بدقة دون حدوث أخطاء. ومع ذلك ، في الهياكل الحقيقية ، تُفقد الطاقة لتسخين الأسلاك داخليًا ، والتغلب على المقاومة المغناطيسية ، وتشكيل التيارات الدوامة.

وبسبب هذا ، على الأقل قليلاً ، ولكن عملية التحول مضطربة ، مما يؤثر على دقة التكاثر في مقياس متجهات التيار الأولية من قيمها الثانوية مع الانحرافات في الاتجاه في الفضاء. جميع المحولات الحالية لها خطأ قياس معين ، والذي يتم تطبيعه كنسبة مئوية من نسبة الخطأ المطلق إلى القيمة الاسمية في السعة والزاوية.

فئة الدقة يتم التعبير عن المحولات الحالية بالقيم العددية «0.2» ، «0.5» ، «1» ، «3» ، «5» ، «10».

تعمل محولات الفئة 0.2 للقياسات المختبرية الهامة.تم تصميم الفئة 0.5 لقياس دقيق للتيارات المستخدمة في المستوى 1 متر للأغراض التجارية.

يتم إجراء القياسات الحالية لتشغيل المرحلات وحسابات التحكم للمستوى الثاني في الفئة 1. ترتبط ملفات التشغيل للمحركات بالمحولات الحالية من فئة الدقة العاشرة. إنهم يعملون بالضبط في وضع الدائرة القصيرة للشبكة الأساسية.

دارات التبديل TT

في صناعة الطاقة ، يتم استخدام خطوط الطاقة بثلاثة أو أربعة أسلاك بشكل أساسي. من أجل التحكم في التيارات التي تمر عبرها ، يتم استخدام مخططات مختلفة لتوصيل محولات القياس.

1. المعدات الكهربائية

تُظهر الصورة متغيرًا لقياس تيارات دائرة طاقة ثلاثية الأسلاك تبلغ 10 كيلوفولت باستخدام محولي تيار.

هنا يمكن ملاحظة أن قضبان توصيل الطور الأولي A و C مثبتة بمسامير في أطراف المحولات الحالية والدوائر الثانوية مخفية خلف السياج وتؤدي من حزام كابل منفصل إلى أنبوب واقٍ يتم توجيهه إلى حجرة الترحيل لتوصيل الدوائر بالكتل الطرفية.

ينطبق مبدأ التثبيت نفسه في المخططات الأخرى. معدات عالية الجهدكما هو موضح في الصورة لشبكة 110 ك.ف.

هنا يتم تثبيت مرفقات محولات الأجهزة على ارتفاع باستخدام منصة خرسانية مسلحة مؤرضة ، وهو ما تتطلبه لوائح السلامة. يتم توصيل اللفات الأولية بأسلاك الإمداد في قطع ، ويتم إخراج جميع الدوائر الثانوية في صندوق قريب مع تقاطع طرفي.

وصلات الكابلات لدوائر التيار الثانوية محمية من الصدمات الميكانيكية الخارجية العرضية بواسطة أغطية معدنية وألواح خرسانية.

2.اللفات الثانوية

كما هو مذكور أعلاه ، يتم تجميع موصلات الإخراج لمحولات التيار للعمل مع أجهزة القياس أو أجهزة الحماية. هذا يؤثر على تجميع الدائرة.

إذا كان من الضروري التحكم في تيار الحمل في كل مرحلة باستخدام أجهزة قياس التيار ، فسيتم استخدام خيار الاتصال الكلاسيكي - دائرة كاملة النجوم.

في هذه الحالة ، يعرض كل جهاز القيمة الحالية لمرحلته ، مع مراعاة الزاوية بينهما. يتيح لك استخدام المسجلات الآلية في هذا الوضع بشكل ملائم عرض شكل أشباه الجيوب وإنشاء مخططات متجهة لتوزيع الحمل بناءً عليها.

في كثير من الأحيان ، على المغذيات الصادرة 6 × 10 كيلو فولت ، من أجل توفير ، لا يتم تثبيت ثلاثة محولات ، ولكن يتم تثبيت محولين للتيار ، دون استخدام مرحلة واحدة ب. تظهر هذه الحالة في الصورة أعلاه. يسمح لك بتوصيل أجهزة قياس التيار في دائرة نجمية غير مكتملة.

نظرًا لإعادة توزيع تيارات الجهاز الإضافي ، فقد اتضح أنه يتم عرض مجموع المتجهات للمرحلتين A و C ، والذي يتم توجيهه بشكل معاكس إلى متجه المرحلة B في وضع الحمل المتماثل للشبكة.

يتم عرض حالة التبديل على محولي تيار قياس لمراقبة تيار الخط باستخدام مرحل في الصورة أدناه.

يسمح المخطط بالتحكم الكامل في الحمل المتوازن والدوائر القصيرة ثلاثية الطور. عندما تحدث دارة قصيرة ثنائية الطور ، خاصة AB أو BC ، يتم التقليل من حساسية هذا المرشح إلى حد كبير.

يتم إنشاء مخطط شائع لمراقبة التيارات ذات التسلسل الصفري عن طريق توصيل محولات قياس التيار في دائرة نجمية كاملة ولف مرحل تحكم بسلك محايد مدمج.

يتم إنشاء التيار المتدفق عبر الملف عن طريق إضافة متجهات ثلاثية الطور. في الوضع المتماثل ، يكون متوازنًا ، وأثناء حدوث دوائر قصيرة أحادية الطور أو مرحلتين ، يتم تحرير مكون عدم التوازن في التتابع.

خصائص أداء قياس محولات التيار ودوائرها الثانوية

التبديل التشغيلي

أثناء تشغيل المحول الحالي ، يتم إنشاء توازن التدفقات المغناطيسية ، التي تتكون من التيارات في اللفات الأولية والثانوية. ونتيجة لذلك ، يتم موازنتها من حيث الحجم ، وتوجيهها بشكل معاكس وتعويض تأثير المجال الكهرومغناطيسي المتولد في الدوائر المغلقة .

إذا كان الملف الأساسي مفتوحًا ، فسيتوقف التيار عن التدفق خلاله وسيتم ببساطة فصل جميع الدوائر الثانوية. لكن الدائرة الثانوية لا يمكن فتحها عندما يمر التيار خلال المرحلة الأولية ، وإلا ، تحت تأثير التدفق المغناطيسي في الملف الثانوي ، تتولد قوة دافعة كهربائية ، والتي لا تنفق على التدفق الحالي في حلقة مغلقة ذات مقاومة منخفضة ، ولكن يتم استخدامه في وضع الاستعداد.

يؤدي هذا إلى ظهور إمكانات عالية من جهات الاتصال المفتوحة ، والتي تصل إلى عدة كيلوفولت وقادرة على كسر عزل الدوائر الثانوية وتعطيل تشغيل الجهاز وإحداث إصابات كهربائية لموظفي الخدمة.

لهذا السبب ، يتم تنفيذ جميع عمليات التبديل في الدوائر الثانوية لمحولات التيار وفقًا لتقنية محددة بدقة ودائمًا تحت إشراف المشرفين ، دون مقاطعة الدوائر الحالية. للقيام بذلك ، استخدم:

• أنواع خاصة من الكتل الطرفية التي تسمح لك بتثبيت دائرة كهربائية قصيرة إضافية طوال فترة انقطاع القسم الذي خرج من الخدمة ؛

• اختبار الكتل الحالية مع وصلات قصيرة ؛

• تصميم مفتاح خاص.

مسجلات لعمليات الطوارئ

يتم تقسيم أجهزة القياس وفقًا لنوع معلمات التثبيت من أجل:

• ظروف العمل الاسمية

• حدوث التيار الزائد في النظام.

العناصر الحساسة لأجهزة التسجيل تدرك بشكل نسبي الإشارة الواردة وتعرضها أيضًا. إذا تم إدخال القيمة الحالية عند إدخالها مع تشويه ، فسيتم إدخال هذا الخطأ في القراءات.

لهذا السبب ، فإن الأجهزة المصممة لقياس تيارات الطوارئ ، بدلاً من التيارات الاسمية ، مرتبطة بجوهر حماية محول التيار ، وليس بالقياسات.

اقرأ عن جهاز ومبادئ تشغيل قياس محولات الجهد هنا: قياس محولات الجهد في الدوائر لحماية المرحلات والتشغيل الآلي