Una panoramica del trasformatore di corrente

 

 

 

 

Un trasformatore di corrente (CT) è un tipo specializzato di trasformatore che funziona secondo il principio dell'induzione elettromagnetica, utilizzato principalmente per la misurazione e la protezione della corrente nei sistemi di alimentazione elettrica. La sua funzione principale è quella di ridurre proporzionalmente una corrente elevata dal lato primario (il circuito ad alta-tensione o ad alta-corrente) a una corrente standardizzata molto più bassa sul lato secondario (tipicamente 5 A o 1 A), fornendo al contempo l'isolamento elettrico tra i due circuiti per garantire la sicurezza operativa. L'avvolgimento primario del TA è collegato in serie al circuito che trasporta la corrente da misurare, mentre l'avvolgimento secondario è collegato a strumenti di misura, relè di protezione o altri dispositivi. Attraverso un rapporto di spire preciso, la corrente secondaria replica accuratamente l'ampiezza e la fase della corrente primaria, fornendo così una fonte di segnale affidabile per il monitoraggio del sistema, la misurazione dell'energia, la protezione dei relè e il controllo automatizzato.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Il principio di funzionamento di un trasformatore di corrente (TA) si basa suprincipio dell'induzione elettromagnetica. Può essere inteso come un tipo speciale di "trasformatore".

Ecco una spiegazione dettagliata del suo principio di funzionamento fondamentale:

1. Struttura principale

• Avvolgimento primario:Durante la misurazione, l'avvolgimento primario è solitamente collegato direttamente in serie al circuito su cui deve essere misurata la corrente. A volte, l'avvolgimento primario è semplicemente un singolo conduttore (sbarra collettrice) fatto passare attraverso il nucleo del trasformatore.
• Nucleo:Realizzato con fogli di acciaio al silicio impilati ad alta-permeabilità (o altri materiali magnetici) per formare un circuito magnetico chiuso.
• Avvolgimento secondario:Avvolto attorno al nucleo e collegato in serie con strumenti di misurazione (come amperometri, watt{0}}contatori orari) o relè di protezione. In genere ha molte curve.

 

2. Processo fisico

Quando una corrente alternataattraversa il lato primario, genera un flusso magnetico alternato Φ nel nucleo. Questo flusso alternato si collega alle spire dell'avvolgimento secondario e, secondoLegge di Faraday sull'induzione elettromagnetica, induce una forza elettromotrice nell'avvolgimento secondario. Quando l'avvolgimento secondario forma un anello chiuso (collegato a uno strumento), una corrente secondariaviene prodotto.

 

3. Attuale relazione di trasformazione

Un trasformatore di corrente ideale segue il principio dell'equilibrio della forza magnetomotrice (MMF):
 

Dove:

è il numero di spire dell'avvolgimento primario (solitamente poche, talvolta solo 1 spira);

è il numero di spire dell'avvolgimento secondario (solitamente molte).

Da ciò possiamo derivare:
 

Qui,è ilrapporto giri(o rapporto di trasformazione).

In poche parole:

• Scopo:Per ridurre proporzionalmente una grande corrente in una linea elettrica a una corrente più piccola e standardizzata (tipicamente5AO1A) adatto per strumenti di misura e funzionamento sicuro.
• Relazione inversa:Le grandezze delle correnti primarie e secondarie sono inversamente proporzionali al loro numero di spire. Meno spire primarie e più spire secondarie comportano una maggiore riduzione della corrente.

 

4. Caratteristica chiave: il lato secondario non deve MAI essere aperto

Questa è la differenza più significativa tra un trasformatore di corrente e un normale trasformatore di tensione:

• Trasformatore ordinario (ad esempio trasformatore di tensione):La tensione primaria determina il flusso e il carico secondario influenza la corrente primaria.
• Trasformatore di corrente:La corrente primariaè determinato dal carico sul circuito principale ed èindipendente dal lato secondario.

Se il lato secondario viene messo in circuito-aperto mentre la corrente scorre nel primario:

• Picco di flusso:La forza magnetomotriceprodotto dalla corrente primaria è normalmente neutralizzato dall'MMF secondario(Saldo del FCM). Se si apre la secondaria,, lasciando solo il massiccio flusso magnetizzante generato danel nucleo.
• Saturazione centrale:Questo enorme flusso satura rapidamente il nucleo, causando significative isteresi e perdite di correnti parassite. Ciò genera calore intenso e può potenzialmente bruciare il trasformatore.
• Pericolo di alta tensione:L'avvolgimento secondario ha molte spire. Sotto l'influenza del grande flusso magnetico alternato, viene indotta una tensione di picco molto elevata (potenzialmente migliaia di volt). Ciò rappresenta una grave minaccia per la sicurezza dell'operatore e può danneggiare l'isolamento dell'apparecchiatura.

 

 

 

Riepilogo

Un trasformatore di corrente utilizza l'induzione elettromagnetica per ridurre proporzionalmente una grande corrente primaria a una corrente secondaria più piccola in base al rapporto spire, per l'utilizzo da parte di strumenti e dispositivi di protezione.Il lato secondario deve SEMPRE rimanere in uno stato di corto-circuito (ovvero collegato a strumenti a bassa-impedenza o blocchi di cortocircuito) e un'estremità deve essere collegata a terra in modo affidabile per prevenire rischi di alta-tensione.

 

1. Applicazioni di protezione

I TA forniscono segnali di corrente di guasto ai relè, garantendo un rapido isolamento delle apparecchiature difettose.

• Protezione Differenziale (Protezione Primaria):I TA sui lati AT e BT confrontano le correnti. Un guasto interno crea uno squilibrio, innescando uno scatto. Richiede TA ad alta-precisione e anti-saturazione.
• Protezione da sovracorrente (Backup):I TA rilevano correnti superiori a una soglia, attivando i relè dopo un ritardo.
• Protezione dai guasti a terra:La corrente di sequenza zero- (dai TA) indica guasti a terra, provocando l'azione del relè.
• Protezione da sovraccarico:I TA monitorano la sovracorrente continua, emettendo allarmi o scatti per prevenire danni termici.

2. Misurazione e misurazione

I CT forniscono corrente per la consapevolezza operativa e le transazioni commerciali.

• Monitoraggio del carico:Alimenta amperometri per l'osservazione del carico-in tempo reale.
• Misurazione dell'energia:Con i PT, fornisce input a wattmetri e contatori di energia per flusso di potenza, fattore di potenza e fatturazione. Richiede classi di precisione elevate (0,2, 0,5S).

3. Controllo e Monitoraggio

Il controllo automatizzato si basa sui segnali CT.

• Controllo del sistema di raffreddamento:La corrente CT attiva le ventole/pompe di raffreddamento in base al carico per mantenere la temperatura.
• OLTC e monitoraggio delle condizioni:I dati CT aiutano la regolazione del commutatore e alimentano i registratori di guasti/sistemi di monitoraggio per la valutazione dello stato di salute.

4. Sincronizzazione e parallelismo

I TA forniscono informazioni sull'angolo di fase e sull'ampiezza ai relè di sincronizzazione, garantendo un collegamento sicuro di un trasformatore alle sbarre sotto tensione.

 

 

Riepilogo

Applicazione	Funzione chiave	Requisiti del TC
Protezione	Rilevamento guasti (differenziale, sovracorrente, terra)	Elevata precisione, anti-saturazione, affidabilità
Misurazione	Monitoraggio carichi, fatturazione energia	Alta precisione (0,2/0,5S), linearità
Controllare	Avvio del raffreddamento, ingresso del commutatore, monitoraggio	Buona linearità, risposta in frequenza
Sincronizzazione	Parallelismo sicuro	Fase e grandezza precise

I TA sono indispensabili per il funzionamento sicuro, affidabile ed efficiente del trasformatore.

 

1. Sicurezza del personale e delle attrezzature

• Isolamento galvanico:I TA forniscono un isolamento elettrico completo tra il circuito primario ad alta-tensione e l'apparecchiatura secondaria a bassa-tensione (contatori, relè). Ciò protegge gli operatori e il personale di manutenzione da pericolose tensioni elevate.
• Correnti basse standardizzate:Convertono migliaia di ampere in valori sicuri e standardizzati (5 A o 1 A), consentendo l'uso di strumenti e dispositivi di protezione standard a bassa-tensione.

2. Monitoraggio e fatturazione accurati

• Misurazione precisa:I TA ad alta-precisione (classi 0,2, 0,5S) consentono la misurazione esatta della corrente di carico, garantendo dati operativi affidabili.
• Misurazione dei ricavi:Facilitano una contabilità energetica accurata e una fatturazione equa tra servizi pubblici e clienti fornendo segnali di corrente precisi ai contatori watt-ora.

3. Protezione avanzata e mitigazione dei guasti

• Rilevamento rapido dei guasti:I TA consentono schemi di protezione ad alta-velocità come la protezione differenziale, in grado di rilevare guasti interni del trasformatore in millisecondi e avviare lo sgancio prima che si verifichino danni catastrofici.
• Coordinamento Selettivo:Forniscono i segnali di corrente necessari affinché i relè di sovracorrente funzionino in modo selettivo, isolando solo la sezione difettosa mantenendo in servizio il resto del sistema.
• Danno ridotto al minimo:Consentendo una rapida eliminazione dei guasti, i TA aiutano a ridurre l'entità e la durata delle correnti di guasto, minimizzando lo stress termico e meccanico sugli avvolgimenti del trasformatore.

4. Efficienza operativa e controllo

• Controllo automatico del raffreddamento:I segnali CT attivano automaticamente le ventole di raffreddamento e le pompe dell'olio in base alla corrente di carico in tempo reale-, ottimizzando il consumo energetico e prolungando la durata delle apparecchiature.
• Gestione del carico:Il monitoraggio continuo della corrente consente agli operatori di bilanciare i carichi in modo efficace e prevenire il sovraccarico, garantendo che il trasformatore funzioni entro i limiti di progettazione.

5. Flessibilità e standardizzazione del sistema

• Standardizzazione dello strumento:Indipendentemente dalla corrente primaria (centinaia o migliaia di A), le apparecchiature secondarie possono essere standardizzate per ingressi da 5 A o 1 A, semplificando la progettazione, l'inventario e la manutenzione.
• Scalabilità:I TA con prese o rapporti multipli offrono flessibilità per future espansioni del sistema o cambiamenti nelle condizioni di carico senza sostituire l'intero trasformatore.

6. Risoluzione dei problemi e diagnostica

• Analisi dei guasti:I TA forniscono dati ai registratori di guasti e ai sistemi di monitoraggio dei disturbi. L'analisi delle forme d'onda della corrente di guasto aiuta gli ingegneri a determinare la causa e la posizione dei guasti, migliorando l'affidabilità del sistema nel tempo.
• Monitoraggio delle condizioni:I dati sulla corrente continua aiutano a valutare lo stato del trasformatore, a rilevare anomalie (come gli squilibri degli avvolgimenti) e a pianificare la manutenzione predittiva.

Riepilogo dei vantaggi

Categoria di vantaggio	Vantaggi principali
Sicurezza	Isolamento dall'alta tensione, protezione contro le scosse elettriche
Protezione	Rilevamento rapido dei guasti, danni ridotti al minimo, intervento selettivo
Misurazione	Monitoraggio accurato del carico, misurazione precisa dei ricavi
Controllare	Raffreddamento automatizzato, caricamento ottimizzato, efficienza migliorata
Standardizzazione	Equipaggiamento secondario uniforme, manutenzione semplificata
Diagnostica	Registrazione guasti, valutazione delle condizioni, manutenzione predittiva

In sintesi, i trasformatori di corrente non sono semplici accessori ma componenti fondamentali che rendono i moderni sistemi di trasformatori di potenza sicuri, intelligenti ed economicamente sostenibili.

 

 

 

 

 

 

 

Selezionare il TA giusto significa adattare le sue caratteristiche elettriche ai requisiti del sistema garantendo al tempo stesso la compatibilità fisica.

1. Corrente primaria (Iₚ)

• Obiettivo:Trova la corrente primaria nominale.
• Metodo:Calcolare la corrente di carico continuativa massima del trasformatore. La potenza primaria del TA dovrebbe essere leggermente superiore a questo valore per evitare la saturazione durante il normale funzionamento. I valori nominali comuni sono standardizzati (ad esempio, 100 A, 200 A, 400 A, ecc.).

2. Corrente secondaria (Iₛ)

• Valutazioni standard:Scegli tra1AO5A.
• Fattore decisionale:1 A è generalmente preferibile per cavi lunghi tra il trasformatore di corrente e il contatore/relè per ridurre al minimo le perdite di potenza. 5A è uno standard tradizionale ed è adatto per distanze più brevi.

3. Classe di precisione

• Per la misurazione:ScegliereClasse 0.2, 0.5 o 1.0. Più basso è il numero, maggiore è la precisione per la fatturazione e il monitoraggio.
• Per la protezione:ScegliereClasse 5P10 o 5P20.

Il "5P" indica un errore composito dell'1% alla corrente nominale.

Il numero (10 o 20) è ilFattore limite di precisione (ALF), indicando che il TA può mantenere una precisione fino a 10 o 20 volte la corrente nominale durante un guasto.

4. Carico (potenza nominale)

• Obiettivo:Assicurarsi che il CT possa alimentare i dispositivi collegati.
• Metodo:Calcolare l'impedenza totale del cablaggio secondario e di tutti i dispositivi collegati (relè, contatori).
• Specifica:Seleziona un TA con valore VA (Volt-Amp) talesuperaquesto onere calcolato (ad esempio, 5VA, 10VA, 15VA). Se il carico è troppo elevato, la TC si saturerà e diventerà imprecisa.

5. Tensione e isolamento

• Voltaggio del sistema:La tensione di isolamento del trasformatore di corrente deve corrispondere alla tensione da linea-a-linea del circuito primario (ad esempio, 0,72 kV, 12 kV, 24 kV).
• Tipo:Per la media tensione, la resina epossidica-colata è lo standard per i quadri interni.

Tabella riepilogativa della selezione

Parametro	Considerazioni chiave	Specifiche comuni
Corrente primaria	Corrente di carico massima + margine	e.g., 100A, 400A, 800A
Corrente secondaria	Distanza dai dispositivi; compatibilità	1A(lunga distanza) o5A(standard)
Applicazione	Precisione della fatturazione rispetto al rilevamento dei guasti	0.2 / 0.5(Misurazione) o5P10 / 5P20(Protezione)
Onere (VA)	Carico totale di relè, misuratori e resistenza del filo	ad esempio, 5VA, 10VA, 15VA
Tensione del sistema	Tensione di funzionamento del pannello	ad esempio, 0,72 kV, 12 kV, 24 kV
Tipo fisico	Vincoli di spazio; Sbarra o cavo	Finestra (toroidale), Ferita o Tipo di barra-

Regola pratica veloce

Misurare:Adattare la corrente primaria al pieno carico del trasformatore.

Scopo:Utilizzare la Classe 0,5 per i contatori; utilizzare 5P10 per relè di protezione.

Carico:Sommare la lunghezza del cavo e i carichi del dispositivo per confermare la valutazione VA.

 

Caratteristiche principali per modello

Boccola montata su scheda-Generatore di tipo CT (BGCT)

• Realizzato appositamente-per il montaggio sulle boccole dei terminali ad alta-tensione del generatore e compatibile con il bus di fase isolato (IPB) a livelli di tensione del sistema più elevati. Il suo design a telaio aperto-supporta ingombri di montaggio personalizzati e la struttura leggera costituisce un'alternativa-economica alle unità di fusione tradizionali, con installazione e manutenzione semplificate.

Boccola incapsulata-Generatore di tipo CT (MGCT)

• Design slip-per il montaggio diretto su boccole ad alta-tensione del generatore, adatto anche per custodie IPB ad alta-tensione. La bobina completamente incapsulata offre un'eccellente resistenza alla polvere, all'umidità e alla corrosione, garantendo un funzionamento stabile e a lungo termine-in ambienti industriali difficili e pericolosi.

Montaggio all'aperto-CT su boccola (SBCT)

• Unità autonoma-per il montaggio esterno su boccole ad alta-tensione di trasformatori, interruttori automatici e terminazioni di cavi. Non è richiesta alcuna modifica all'attrezzatura primaria, consentendo un'installazione rapida e semplice. È una soluzione affidabile ed economicamente vantaggiosa per gli aggiornamenti della protezione del sistema o punti di misurazione aggiuntivi in ​​scenari ad alta tensione all'aperto.

Applicazioni speciali per esterni scivolanti-su boccola CT (eSP)

• Una variante personalizzata della nostra serie BCT-per esterni, sviluppata appositamente per gli interruttori automatici SP/SPS. Testato sul campo-dal 1980 per interruttori fino a 72 kV, è la soluzione ideale per aggiungere TA extra per interruttori originariamente forniti con un solo TA per polo, senza necessità di modificare le apparecchiature esistenti.

CT con boccola di tipo-a montaggio interno a secco (DBCT)

• Design di isolamento di tipo-a secco ottimizzato per l'installazione-integrata in apparecchiature interne ad alta-tensione. Può essere montato su boccole dell'interruttore automatico del serbatoio morto- ed è adatto anche per armadi-stagni alle intemperie o scomparti di quadri MC. Se installato correttamente, offre prestazioni stabili a livelli di tensione di sistema più elevati, ideale per l'abbinamento di apparecchiature-senza olio e manutenzione-esenti.

Olio montato internamente-Tipo boccola CT (OBCT)

• Progettato per l'installazione-integrata in apparecchiature ad alta tensione-immerse in olio-. Può essere montato su collari di terra passanti ad alta-tensione o all'interno del serbatoio di trasformatori-isolati in olio, interruttori automatici o regolatori di tensione. Se installato correttamente, si adatta perfettamente a livelli di tensione più elevati, con un'eccellente compatibilità con le apparecchiature primarie- immerse in olio.

 

Funzionalità opzionali universali e capacità di personalizzazione

• Flessibilità di avvolgimento e rapporto: Disponibile nelle configurazioni di avvolgimento a rapporto singolo (SR), doppio rapporto (DR) e multi rapporto (MR). Sono supportati rapporti personalizzati, classi di precisione e valori di corrente primaria superiori a 8.000 A, con design adattabili per adattarsi alle caratteristiche dei TA esistenti per retrofit o nuovi progetti.
• Ottimizzazione delle prestazioni principali: Sono disponibili nuclei separati per un controllo preciso della rimanenza e una risposta transitoria ottimizzata, nonché accoppiatori lineari con nucleo in aria per applicazioni specializzate di misurazione e protezione.
• Montaggio e personalizzazione meccanica: sono disponibili stack multi-core pre-assemblati per ridurre-i tempi di installazione in loco. Sono supportate aperture per condutture personalizzate (filettate fino a 1,5" NPT, non-filettate fino a 52 mm), insieme a soluzioni speciali come l'installazione di più-unità su un unico polo.
• Standard e conformità ambientale: Tutte le unità possono essere progettate in conformità agli standard internazionali IEC e CSA, con personalizzazione per frequenze di rete 50Hz/60Hz. Il modello a olio-supporta una classe di temperatura nominale fino a 155 gradi per ambienti operativi ad alta-temperatura.
• Opzioni di consegna flessibili: Gli avvolgimenti possono essere forniti con prese di prova speciali secondo necessità; Sono inoltre disponibili bobine autonome con terminali o conduttori flessibili per soddisfare le diverse esigenze di produzione e di manutenzione in-luogo.