Il trasformatore di corrente (CT) è un'apparecchiatura elettrica per la protezione dei relè e il rilevamento dei guasti nel sistema di alimentazione. La sua funzione principale è convertire la grande corrente di un sistema primario in una corrente standardizzata più piccola di un sistema secondario-in base a uno specifico rapporto di trasformazione-e trasmettere tali segnali di corrente a dispositivi relè, misuratori o sistemi di controllo. Il TA di protezione fornisce un segnale affidabile di corrente di guasto per il dispositivo di protezione e una base importante per il funzionamento rapido degli interruttori automatici quando si verificano condizioni anomale come cortocircuito e trabocco.
I TA di protezione sono un componente importante dei sistemi di protezione a relè nelle sottostazioni, nelle linee di trasmissione e distribuzione, nelle centrali elettriche e nei sistemi di distribuzione industriale. Oltre a limitarsi a commutare le correnti, devono mantenere un'uscita del segnale affidabile in presenza di correnti di guasto elevate per garantire che una saturazione prematura non comprometta l'accuratezza delle decisioni di protezione.
Cos'è un trasformatore di corrente di protezione?
Il trasformatore di corrente di protezione (PCT), comunemente indicato come CT di protezione, è un tipo di PCT appositamente progettato per i sistemi di protezione a relè.
È installato nel circuito principale ad alta tensione o alta corrente e il suo avvolgimento principale è collegato al circuito in serie e protetto. Quando la corrente scorre attraverso l'avvolgimento primario, il nucleo di ferro produce un flusso magnetico, che si traduce in una corrente proporzionale alla corrente primaria nell'avvolgimento secondario.
Consideriamo ad esempio un TA con rapporto di trasformazione nominale di 600/5A: quando una singola corrente raggiunge i 600A nominali, l'uscita secondaria normale è di circa 5A. Monitorando la corrente secondaria, il dispositivo di protezione relè può determinare lo stato operativo del sistema primario.
Il ruolo della protezione dei TA non è semplicemente quello di "deprimere" le grandi correnti, ma una delle sue caratteristiche chiave è il suo ruolo nel rilevamento dei guasti. Le correnti primarie possono aumentare rapidamente durante eventi di cortocircuito-, pertanto i TA di protezione sono progettati per gestire correnti di guasto elevate e fenomeni transitori associati.
Qual è il principio di funzionamento della protezione del trasformatore di corrente?
Il principio di funzionamento di base della protezione dei TA è simile a quello dei trasformatori di corrente standard, che utilizzano l'induzione elettromagnetica per convertire la corrente primaria in corrente secondaria.
Il primo avvolgimento è collegato al circuito monitorato, mentre il secondo avvolgimento è collegato al dispositivo di protezione a relè. Quando la corrente cambia una volta, varia anche il flusso magnetico nel nucleo di ferro, provocando la generazione di corrente nell'avvolgimento secondario. I dispositivi di protezione relè non richiedono il contatto diretto con i circuiti primari ad alta-tensione e-corrente; ottengono invece segnali di corrente secondaria proporzionali alla corrente primaria proteggendo i trasformatori di corrente.
Questo approccio ha due scopi importanti:
Innanzitutto, riduce il livello di corrente gestito dal dispositivo di protezione relè, consentendo ai dispositivi di utilizzare ingressi di corrente secondaria standardizzati.
In secondo luogo, il sistema di protezione primaria ad alta tensione e i dispositivi di protezione secondaria sono separati elettricamente, il che migliora la sicurezza dell'intero sistema di protezione.
È importante notare che le prestazioni effettive della protezione TA dipendono non solo dal rapporto di trasformazione, ma anche dalle caratteristiche di precisione, carico nominale, nucleo e comportamento di saturazione in condizioni di corrente di guasto.
Quali sono le principali funzioni di protezione dei trasformatori di corrente?
1. Segnali di corrente per protezione relè
Questa è la funzione principale di protezione del trasformatore di corrente.
I dispositivi di protezione relè devono rilevare i cambiamenti nella corrente del circuito per determinare se si è verificato un cortocircuito o una condizione di sovracorrente. Il TA di protezione converte la corrente del sistema primario in un segnale di corrente secondaria, che viene trasmesso al dispositivo di protezione del relè.
Quando la corrente rilevata raggiunge il valore impostato di protezione, il sistema di protezione a relè può inviare il comando di intervento secondo la logica preimpostata.
Pertanto, la qualità del segnale fornito dal relè CT influenza direttamente il processo decisionale-del sistema di protezione del relè.
2. Rilevamento di guasti da corto-circuito e sovracorrente
Quando si verifica un cortocircuito in un sistema di alimentazione, la corrente di guasto è solitamente notevolmente superiore alla corrente normale.
I trasformatori di corrente di protezione trasmettono queste variazioni di corrente al dispositivo di protezione, consentendo al sistema di rilevare tempestivamente le anomalie.
In vari schemi di protezione, i TA di protezione possono essere utilizzati in combinazione con la protezione da sovracorrente, la protezione transitoria (-ad azione rapida) e la protezione differenziale. In base alla struttura del sistema di alimentazione, all'apparecchiatura protetta e allo schema di protezione del relè selezionato, viene determinata la configurazione specifica.
3. Collaborare con gli interruttori automatici per facilitare la risoluzione dei problemi
Il TA di protezione generalmente non interrompe direttamente la corrente di guasto, ma è responsabile di fornire il segnale di corrente di guasto.
Una volta che il dispositivo di protezione relè determina un guasto sulla linea in base a un segnale TA, invia un ordine di salto all'interruttore, che quindi isola parzialmente il guasto.
Tali ruoli possono quindi essere così riassunti:
Il CT protettivo è responsabile del "rilevamento della corrente", il dispositivo di protezione relè è responsabile del "processo decisionale-" e l'interruttore automatico è responsabile dell'"interruzione dei guasti".
Insieme, questi tre componenti costituiscono la catena di protezione chiave del sistema energetico. Isolamento elettrico e conversione del segnale
Il sistema principale solitamente funziona in ambienti ad alta tensione e corrente elevata, il che significa che i dispositivi di protezione relè spesso non sono collegati direttamente al circuito principale.
I trasduttori di corrente di protezione (CT) utilizzano l'induzione elettromagnetica per convertire la corrente primaria in segnali adatti per dispositivi di protezione secondari, fornendo al contempo l'isolamento elettrico tra i livelli primario e secondario.
Ciò è fondamentale per migliorare la sicurezza dei dispositivi di protezione e l'affidabilità del sistema.
Qual è la differenza tra i CT della classe di protezione-e i CTS misurati?
Sebbene entrambi i tipi di TA utilizzino l'induzione elettromagnetica per la conversione di corrente, sono progettati per scopi diversi.
I TA di classe- di misurazione vengono utilizzati principalmente negli amperometri, nei contatori di energia e in altri strumenti di misurazione, concentrandosi sulla precisione della misurazione nel normale intervallo di corrente di funzionamento.
I TA di classe di protezione- servono principalmente sistemi di protezione relè, quindi è necessario prestare attenzione alle prestazioni della corrente di guasto. Durante il cortocircuito-, una singola corrente può essere più volte o più di una normale corrente di funzionamento, pertanto quando si selezionano i TA per la protezione, è necessario selezionare parametri prestazionali che soddisfino i requisiti del sistema di protezione.
In breve, i TA di misurazione danno priorità a "misurazioni accurate durante le normali operazioni" mentre i TA di protezione danno priorità a "segnali di protezione affidabili in caso di guasto".
Quando si seleziona CT, l'idoneità non può essere giudicata esclusivamente in base al rapporto di trasformazione; devono essere presi in considerazione anche fattori quali il grado di precisione, il carico (carico), i requisiti di protezione e le condizioni di guasto del sistema.
Quali parametri vanno considerati nella scelta dello strato protettivo CT?
La selezione deve essere basata sui parametri effettivi del sistema di alimentazione.
Innanzitutto, valuta la corrente primaria e quella secondaria-comunemente nota come rapporto di trasformazione CT. Questo rapporto deve essere coerente con la normale corrente di funzionamento della linea di protezione e con i requisiti di protezione specifici.
In secondo luogo, considera la categoria di precisione. I livelli di precisione dovrebbero essere selezionati in base agli standard applicabili e allo specifico schema di protezione del relè; diverse applicazioni di protezione possono richiedere diversi livelli di precisione.
Inoltre, è necessario prendere in considerazione parametri quali carico nominale, frequenza nominale, livello di isolamento nominale, flusso di calore a breve-termine, corrente dinamica stabile e metodo di installazione.
È una considerazione importante proteggere le caratteristiche di saturazione del TA in caso di correnti di guasto elevate in un sistema con severi requisiti di prestazione di protezione.
A cosa dovrebbero prestare attenzione i CT della classe di protezione- durante l'installazione e l'utilizzo? Prima di installare il trasformatore di protezione di corrente (CT), verificare che i parametri nominali del prodotto siano conformi ai requisiti effettivi del sistema e verificare la correttezza dei collegamenti primario e secondario.
In secondo luogo, particolare attenzione dovrebbe essere prestata agli aspetti di sicurezza. Durante il normale funzionamento, il circuito secondario del trasformatore di corrente non può essere nello stato aperto. Se la corrente scorre attraverso il lato primario quando il circuito secondario è aperto, sul lato secondario potrebbe generarsi una tensione pericolosamente alta, che rappresenta una minaccia per l'integrità dell'isolamento e la sicurezza personale.
Inoltre, il cablaggio, la messa a terra e il collegamento dei terminali del circuito ausiliario del TA devono essere conformi alle specifiche di progetto. Dopo l'installazione, è necessario ispezionare la polarità, il rapporto di trasformazione, l'isolamento e il circuito secondario stesso.
I TA di protezione a lungo termine-devono essere controllati regolarmente insieme al programma di manutenzione del sistema di alimentazione.
Conclusione:
Il trasformatore di corrente di protezione è un elemento di base importante nella protezione dei relè del sistema di alimentazione. La sua funzione principale è convertire la grande corrente del sistema principale in segnale di corrente adatto per apparecchiature di protezione relè, fornendo così i dati fondamentali per il rilevamento dei guasti, la logica di protezione relè e l'intervento dell'interruttore automatico.
Nell'applicazione pratica, la scelta del TA di protezione richiede una valutazione complessiva del rapporto di trasformazione attuale; devono essere presi in considerazione il grado di precisione, il carico nominale, la corrente di guasto, le caratteristiche di saturazione, il livello di isolamento e le condizioni di installazione.
Per sottostazioni, linee di trasmissione e distribuzione, sistemi di generazione di energia e apparecchiature di distribuzione industriale, la scelta di un TA di protezione che corrisponda allo schema di protezione aiuta a garantire che il sistema di protezione del relè riceva segnali di corrente stabili e affidabili.
