Prúdový transformátor

Čo je prúdový transformátor?

Prúdový transformátor je merací transformátor, ktorý z vysokého prúdu v primárnom obvode vytvára úmerný sekundárny prúd – zvyčajne 1 A alebo 5 A. Sekundárny výstup napája meracie prístroje a ochranné relé bez toho, aby boli vystavené plnému napätiu primárneho obvodu, čím sa prúdový transformátor stáva základnou súčasťou pre bezpečnosť a meranie v nízkonapäťových distribučných systémoch.

Prúdový transformátor BH-0.66 v tejto kategórii má menovité napätie 0.66 kV a rozsah primárneho prúdu od 5 A do 5000 A. Je dostupný v konštrukciách typu tyč a typu okno a spĺňa štandard IEC 61869-2, ktorý je hlavným medzinárodným štandardom pre požiadavky na výkon prúdových transformátorov. Konštrukcia typu tyč využíva primárny zbernicový vodič priamo; konštrukcia typu okno vyžaduje, aby primárny vodič prechádzal otvorom.

Hlavné špecifikácie produktu

• Názovné napätie: 0,66 kV – vhodné pre štandardné nízko napäťové rozvádzače a prepínačové dosky, kde je potrebný prúdový transformátor s menovitým napätím pod 1 kV
• Rozsah primárneho prúdu: 5 A až 5000 A, pokrýva meranie prúdu v prívodných vedeniach až po aplikácie s veľkými pásmi
• Sekundárny prúd: Štandardný výstup 5 A kompatibilný s bežnými meracími prístrojmi a obvodmi ochranných relé
• Triedy presnosti pre meranie: 0,2S a 0,5S pre účelové meranie na fakturáciu; 0,5 a 1,0 pre všeobecné aplikácie merania energie
• Triedy presnosti pre ochranu: 5P10 a 10P10 pre aplikácie ochranných relé vyžadujúce presné znázornenie poruchového prúdu
• Typy montáže: Typ s tyčou a typ s oknom, vhodné pre rôzne konfigurácie pásiem a formáty rozvádzačov
• Štandard zhody: IEC 61869-2, ekvivalentné štandardu GB 20840.2 podľa čínskeho národného štandardu

Porozumenie rozdielu v triedach presnosti je dôležité pre správnu špecifikáciu prúdového transformátora. Triedy presnosti 0.2S a 0.5S zachovávajú presnosť pri nízkych zlomkoch prúdu – čo je dôležité v prípadoch, keď sa zaťažovacie profily v priebehu dňa výrazne menia. Triedy 5P10 a 10P10 definujú zložitú chybu pri faktore medznej presnosti, ktorý určuje správanie počas poruchových stavov. Výber meracieho zariadenia pre aplikáciu ochranného relé – alebo naopak – predstavuje nesprávnu špecifikáciu, ktorá sa často prejaví až po uvedení do prevádzky alebo po nesprávnom vypnutí relé.

Typické aplikácie

Prúdové transformátory nízkeho napätia s menovitým napätím 0.66 kV sa inštalujú v širokej škále distribučných prostredí:

• Panely a rozvádzače nízkeho napätia — meranie zaťažovacieho prúdu na odchádzajúcich prívodoch na účely monitorovania energie, vyváženia zaťaženia a fakturácie
• Hlavné prívody priemyselných závodov — meranie prúdu na strane nízkeho napätia (LV) transformátora pre koordináciu ochrany
• Hlavné rozvody komerčných budov — monitorovanie požiadaviek pre automatizované systémy riadenia energie
• Meracie body pre účtovanie dodávateľom energie — tam, kde je pre meranie určeného na fakturáciu špecifikovaná presnostná trieda 0.2S alebo 0.5S
• Zberné systémy obnoviteľných zdrojov energie — monitorovanie prúdov v odbočkách na výstupe fotovoltaických invertorov alebo pri pripojeniach zvyšujúcich napätie veterných turbín
• Strediská riadenia motorov — snímanie prúdu pre relé ochrany pred preťažením, ktoré vyžadujú štandardný sekundárny výstup 5 A

Ak systém pracuje pri menovitom napätí 0,4 kV alebo 0,66 kV a primárny prúd sa nachádza v rozsahu od 5 A do 5000 A, prúdový transformátor z tejto kategórie je priamo použiteľný. Ak je vyžadované meranie nad 1 kV, namiesto toho je potrebný prúdový transformátor stredného napätia, ktorý je klasifikovaný pre príslušnú triedu napätia a platnú edíciu normy IEC.

Ako vybrať správny prúdový transformátor

Výber prúdového transformátora pre konkrétnu aplikáciu prebieha postupne podľa štruktúrovaného postupu. Každé rozhodovacie kritérium závisí od predchádzajúceho – preskočenie ktoréhokoľvek kroku často spôsobuje problémy pri uvedení do prevádzky alebo, menej žiaduce, po nesprávnom výkone ochranného relé.

1. Určte maximálny primárny prúd. Tým sa stanoví menovitý primárny prúd (In1) prúdového transformátora. Vyberte štandardný pomer s In1 rovným alebo vyšším ako maximálny trvalý zaťažovací prúd. Výrazné nadmerne veľké rozmery znižujú presnosť merania: prúdový transformátor s pomerom 3000/5 A na vedení prenášajúcom 200 A bude pracovať pri veľmi nízkej časti menovitého prúdu, čo zníži presnosť aj u zariadení triedy 0.5.
2. Potvrďte štandardnú hodnotu sekundárneho prúdu. Sekundárny prúd 5 A je bežný pre priemyselné a energetické meracie panely. Niektoré digitálne relé akceptujú vstupy 1 A aj 5 A – pred finálnym objednaním prúdového transformátora overte vstupný rozsah sekundárneho prúdu relé.
3. Vyberte triedu presnosti pre dané použitie. Pre meranie na účely fakturácie: trieda 0.2S alebo 0.5S. Pre aplikácie ochranných relé: trieda 5P10 alebo 10P10. Pre všeobecné panelové meranie bez fakturačných dôsledkov: trieda 0.5 alebo 1.0. Trieda presnosti priamo určuje, či je meranie prúdového transformátora pre dané použitie dostatočne presné.
4. Vypočítajte zaťaženie (VA). Menovité zaťaženie prúdového transformátora musí presahovať celkové pripojené sekundárne zaťaženie – súčet všetkých vstupov meracích prístrojov, spotreby cievky relé a odporu sekundárneho vedenia. Ak pripojené zaťaženie presahuje menovitú hodnotu, zariadenie sa bude pri normálnych prevádzkových podmienkach nasýťať, čo spôsobí chyby merania.
5. Potvrďte izolačné napätie. Pre systémy 0.66 kV poskytuje model BH-0.66 vhodné menovité izolačné napätie. Uistite sa, že úroveň izolácie zodpovedá maximálnemu prevádzkovému napätiu systému s dostatočnou rezervou.
6. Vyberte typ montáže prúdového transformátora. Návrhy v tvare tyče a v tvare okna sú vhodné pre rôzne geometrie sběrníc. Pred objednaním overte voľné priestory na paneloch – rozmerová nekompatibilita pri inštalácii je zbytočným zdrojom oneskorenia v projektoch montáže panelov.
7. Overte platný štandard pre prúdový transformátor. IEC 61869-2 je aktuálne vydanie pre prúdové transformátory nízkeho napätia vo väčšine medzinárodných projektových špecifikácií. Ak projekt odkazuje na IEC 60044-1 – zrušené vydanie – potvrďte u zadávateľa, či je akceptovaná zhoda s IEC 61869-2 ako ekvivalent. Projekty v Rusku, Brazílii, Indonézii alebo Turecku môžu odkazovať na harmonizované ekvivalenty GOST, ABNT alebo SNI, ktoré sú v podstate zlučiteľné s IEC 61869-2.

Dodržiavanie štandardov a dokumentácia typových skúšok

Splnenie typového skúšania podľa normy IEC 61869-2 je nevyhnutným východiskovým bodom – nie zárukou rovnocenného výkonu pri každej inštalácii na mieste. Rozdiel je významný, ak sa podmienky na mieste líšia od predpokladov stanovených v protokole skúšania. Podľa normy IEC 61869-2 sú hodnoty prúdových transformátorov špecifikované pri štandardnej referenčnej teplote okolia. V klímatu, kde teplota okolia pravidelne presahuje 45 až 50 °C – čo je bežné v juhovýchodnej Ázii, na Blízkom východe a v rovníkovej Afrike – sa uplatňuje tepelné zníženie efektívneho trvalého prúdového zaťaženia. Prúdový transformátor inštalovaný v rozvádzači s vysokou vnútornou teplotou počas špičkového zaťaženia môže vykazovať chybu merania mimo triedy presnosti uvedenej na typovom štítku, ak sa do špecifikácie nezohľadnilo tepelné zníženie.

Súlad s normami IEC je medzinárodný základ, nie však záruka, že prúdový transformátor spĺňa všetky požiadavky miestnych dodávateľov energie alebo národných prevádzkovateľov elektrickej siete bez ďalšej revízie. Na trhoch ako napríklad Rusko (GOST), Brazília (ABNT) alebo Indonézia (SNI) sa k základným požiadavkám IEC pripočínajú ďalšie požiadavky na dokumentáciu. Technickí posudzovatelia pre schvaľovanie meracích zariadení, dokumenty pre uvádzanie do prevádzky ochranných relé a balíky pre pripojenie k elektrickej sieti dodávateľov energie čoraz častejšie vyžadujú protokoly typových skúšok z akreditovanej laboratórie – nie samotné vyhlásenie o zhode. Protokol typovej skúšky uvádza presnú triedu presnosti, zaťaženie a faktor limity presnosti, ktoré boli skutočne testované, a tým poskytuje overiteľnú stopovateľnosť, ktorú posudzovatelia potrebujú na vyhodnotenie vzhľadom na špecifikáciu.

Požiadanie osvedčenia o skúške typu pred vydaniem objednávky a overenie, či pokrýva konkrétnu triedu presnosti a zaťaženie, ktoré špecifikujete, je jednoduchá prax, ktorá chráni projekt pred spormi vznikajúcimi po dodaní.

Poznámky pre nákupcov v medzinárodnom obchode

Pre nákupcov, ktorí zakúpia prúdové transformátory prostredníctvom medzinárodných obchodných kanálov, majú niektoré kritériá hodnotenia osobitný význam navyše k samotnej špecifikácii výrobku:

• Rozsah správy o typovej skúške: Potvrďte, že typová skúšobná správa podľa normy IEC 61869-2 pokrýva požadovanú triedu presnosti a zaťaženie. Výsledky typových skúšok sú špecifické pre triedu presnosti a zaťaženie; správa pre inú triedu presnosti v rámci rovnakej rodiny výrobkov nepotvrdzuje špecifikáciu, ktorú objednávate.
• Rozsah ponúkaných výrobkov: Dodávateľ, ktorý ponúka celý rozsah primárneho prúdu od 5 A do 5000 A v rámci jednej série prúdových transformátorov, zjednodušuje obstarávanie v prípade projektov, ktoré vyžadujú viacero pomerov pre rôzne návrhy rozvádzačov. Získanie všetkých pomerov z jednej rodiny výrobkov zníži počet potrebných kvalifikačných podaní.
• Schopnosť poskytnúť dokumentáciu pre exportné trhy: Projekty na trhoch ako sú Rusko, Brazília, Čile, Indonézia, Thajsko a Poľsko môžu vyžadovať dokumentáciu nad rámec štandardných skúšobných správ IEC. Potvrďte, či má dodávateľ skúsenosti s riadením dokumentácie pre splnenie požiadaviek na vašom cieľovom trhu – oneskorenia pri dovoznom prejave alebo pri predkladaní projektu sú bežné, ak sa požiadavky na dokumentáciu nevyriešia včas.
• Konštantnosť rozmerov v rámci dávky: Pre výrobcov panelov, ktorí montujú štandardné návrhy v rámci viacerých výrobných sérií, ovplyvňuje konštantnosť rozmerov medzi jednotlivými dodávkami efektívnosť výrobnej linky. Potvrďte, či dodávateľ vykonáva pravidelné kontrolné merania rozmerov ako súčasť výstupnej kontroly pre každú dávku prúdových transformátorov.
• Trieda presnosti a kompatibilita s relé: Nesprávna funkcia ochranného relé spôsobená nesprávnym určením triedy presnosti prúdového transformátora je udalosť s vysokým dopadom, ktorá sa zvyčajne prejaví až po inštalácii. Pred vydaniem objednávky overte, či trieda presnosti prúdového transformátora – pre meranie alebo pre ochranu – zodpovedá zaťaženiu relé aj zamýšľanej funkcií merania.