Koruma ve Ölçüm İçin Akım Trafosu Tasarım Kılavuzu

Koruma ve Ölçüm İçin Akım Trafosu Tasarım Kılavuzu

Akım transformatörleri (CT'ler), primer akımları röleler ve sayaçlar için standart ikincil değerlere dönüştüren hassas cihazlardır. Bir CT tasarlamak, değişen çalışma koşullarında doğruluk gereksinimlerini karşılamak için manyetik performans, termal sınırlar ve mekanik dayanıklılık arasında denge kurmayı içerir.

Hızlı Tanım: Akım transformatörü tasarımı, primer akımları ölçeklenmiş bir ikincil değer olarak doğru bir şekilde yeniden üretmek amacıyla çekirdek malzemeleri, sargı konfigürasyonları ve izolasyon sistemlerinin seçilmesiyle yapılan mühendislik sürecidir.

Proje Çıkarımları

• CT tasarımı, doğruluk, güvenlik ve test açısından IEC 61869-2 ve IEEE C57.13 standartlarına uygun olmalıdır.
• Çekirdek doyumu, yük boyutlandırması ve termal performans, arızalar sırasında CT güvenilirliğini belirler.
• Enwei Electric, koruma, ölçüm ve dijital trafo merkezi uygulamalarına uygun olarak tasarlanmış akım transformatörleri (CT) sunmaktadır.
• IEC, IEEE ve NERC'den gelen harici referanslar, teknik özelliklerin belirlenmesi, testler ve bakım protokolleri konularında rehberlik eder.

Tasarım Amaçlarının Belirlenmesi

Tasarımcılar önce CT'nin koruma, ölçüm ya da her iki görevi birden yerine getirip getirmediğini netleştirir. Koruma amaçlı CT'ler arızalar sırasında doymaya karşı korunmak üzere geçici durum performansına ve yüksek diz voltajına öncelik verir. Ölçüm amaçlı CT'ler ise yük aralıklarında doğruluğa odaklanır. Çevresel koşullar, montaj sınırlamaları ve kesici donanımı ile entegrasyon, geometri ve izolasyon seçimlerini etkiler.

Manyetik Devre Temelleri

CT çekirdeği, primer akım tarafından üretilen akıyı yönlendiren bir manyetik devre oluşturur. Çekirdeğin kesit alanı ve manyetik yol uzunluğu, mıknatıslama akımı ile doygunluk karakteristiklerini belirler. Tasarımcılar, mıknatıslama akımını en aza indirmek ve sekonder akımın primer dalgayı doğru şekilde takip etmesini sağlamak için yüksek geçirgenlikli malzemeler kullanır.

Hava aralıkları genellikle istenmeyen olgulardır ancak özel akım transformatörlerinde (CT) doymayı kontrol etmek amacıyla bilinçli olarak eklenebilir. Ancak bu aralıklar, uyarma akımını artırır ve doğruluğu düşürür; bu nedenle dikkatlice modellenmelidir.

Standartlar Uyumu ve Referanslar

• IEC 61869-2:2012 — Doğruluk sınıfları, termal sınırlar ve test prosedürlerini sağlar. Kaynak: IEC
• IEEE C57.13-2016 — Kuzey Amerika'da ölçüm transformatörü gereksinimlerini kapsar. Kaynak: IEEE
• NERC PRC-005 — Koruma sistemi bileşenleri için bakım aralıklarını belirtir. Kaynak: NERC

Uyum, akım transformatörlerinin küresel doğruluk beklentilerini ve düzenleyici denetim gereksinimlerini karşılamasını sağlar.

Çekirdek Tasarımı Hesaplamaları

Tasarımcılar, seçilen malzeme için izin verilen maksimum akı yoğunluğunu kullanarak çekirdeğin kesit alanını hesaplar ve birincil akım, sarım oranı ve frekansı dikkate alır. Akı yoğunluğu, en yüksek arıza koşullarında doyma eşiğinin altında kalmalıdır.

Knee-point gerilimi, koruma akım transformatörlerinin sekonder devreler yüksek yük altında iken çıkışlarını sürdürülebilmesi için nüve karakteristikleri ve sarım oranından hesaplanır. Mühendisler ayrıca belirtilen sınıflar içinde doğruluğu sağlamak amacıyla manyetize edici akımı ve uyarma eğrilerini belirler.

Sargı ve Yük Değerlendirmeleri

İkincil sargı tasarımı, istenen oranı elde etmek ve termal yükleri karşılamak için iletken kalınlığı ile sarım sayısının seçilmesini içerir. Sargı direnci ve kaçak reaktans toplam yük değerine katkı sağlar ve minimize edilmelidir.

Yük hesaplamaları bağlı cihazları—metreler, röleler—ve ayrıca bağlantı kablolarının direncini içerir. Toplam yük, doğruluğun korunabilmesi için anma değerinin altında kalmalıdır. Bazı tasarımlar ayrı koruma ve ölçüm devreleri için çoklu ikincil sargılar içerir.

Nüve ve Sargı Malzemesi Seçimi

Koruma AK'ları, yüksek doygunluk akısı yoğunluğu için genellikle yönlendirilmiş taneli silisyumlu çelik veya nanokristal malzemeler kullanır. Ölçüm AK'larında düşük akımlarda doğruluğu artırmak amacıyla amorfsa alaşımlar tercih edilebilir. İkincil sargı izolasyonu, voltaj sınıfına bağlı olarak epoksi, Mylar veya Nomex katmanlarıyla desteklenen vernikli bakır tel kullanır.

Mekanik tasarım, kısa devre kuvvetlerine dayanmak için destek yapılarını, kelepçe çerçevelerini ve reçine kaplamayı içerir. Dış mekân AK'ları hava koşullarına dayanıklı muhafazalar gerektirirken, iç mekân AK'ları kompanent panolarla entegre edilir.

Termal ve Mekanik Performans

AK'lar, bakır kayıpları ve nüve histerezisinden dolayı ısı üretir. Termal modelleme, sıcaklık artışının IEC sınırları içinde kalmasını sağlar. Tasarımcılar, ısıyı etkili bir şekilde dağıtmak için döküm epoksi veya yağlı muhafazalar kullanabilir.

Kısa devre kuvvetleri özellikle yüksek akımlı uygulamalarda birkaç kN'u aşabilir. AK şaseleri, destek braketleri ve izolasyon, deformasyon veya izolasyon arızası önlenmek üzere mekanik streslere karşı dirençli olmalıdır.

Test ve Doğrulama

Prototip AK'lar rutin, tip ve özel testlerden geçirilir: oran doğruluk testleri, kutup kontrolü, izolasyon testleri, kısa süreli akım dayanımı ve kısmi deşarj ölçümleri. Uyarım eğrileri diz voltajını doğrular, sıcaklık artışı testleri ise termal tasarımı onaylar.

Sonlu eleman analizi (FEA) gibi dijital modelleme araçları, fiziksel testlerden önce manyetik akı dağılımı ve mekanik gerilimin doğrulanmasına yardımcı olur. Enwei Electric laboratuvarları, müşteri spesifikasyonlarına ve uluslararası standartlara uygunluğu sertifikalandırmak için veri toplar.

Akım Transformatörü Tasarımı için Mühendis Kontrol Listesi

• Uygulamayı belirleyin: koruma, ölçüm veya birleşik.
• Doymayı önlemek için çekirdek malzemesini seçin ve kesit alanını belirleyin.
• Sarım oranı, diz voltajı ve mıknatıslama akımını hesaplayın.
• Bağlı cihazları ve kablolamayı içeren sekonder yükü değerlendirin.
• Çalışma ortamı için izolasyon, termal yönetim ve mekanik destekleri tasarlayın.
• IEC 61869-2 ve IEEE C57.13'e göre doğrulama testlerini planlayın.

Enwei Electric'in AK Tasarım Uzmanlığı

Enwei Electric, özelleştirilebilir oranlara, doğruluk sınıflarına ve izolasyon sistemlerine sahip orta ve alçak gerilimli AK'ler üretmektedir. Ürün seçeneklerini şurada keşfedin: https://www.enweielectric.com/products/current-transformers. Anahtarlama teçhizatı ( https://www.enweielectric.com/products/switchgear) ve transformatörler ( https://www.enweielectric.com/products/transformers) ile entegrasyon, sistemin uyumlu çalışmasını sağlar.

Akım Transformatörü Tasarımı Üzerine Mühendislik SSS

Arızalar sırasında AK doygunluğunu nasıl önleriz?

Uygun nüve malzemesi seçerek, sarım sayısını artırarak ve yükü anma sınırları içinde tutarak yüksek diz voltajı için tasarım yapın.

Tek bir AK hem koruma hem de ölçüm amaçlı kullanılabilir mi?

Evet, farklı doğruluk sınıfları için tasarlanmış çift ikincil sargılarla mümkün, ancak çapraz etkilerin önüne geçmek için dikkatli yük yönetimi gereklidir.

Enwei Electric hangi tasarım desteklerini sunar?

Enwei Electric, koruma veya ölçüm gereksinimlerine uygun akım transformatörleri (CT) sunmak için uygulama mühendisliği, oran seçimi ve doğrulama testleri sağlar.

Çağrı: Enwei Electric ile Hassas CT'leri Tasarlayın

Doğru ölçüm ve güvenilir koruma için sağlam akım transformatörü tasarımı esastır. Mühendislik çözümleri, testler ve sistem entegrasyonu desteği için Enwei Electric ile ortak olun. Akım transformatörü tasarım projenizi hızlandırmak için bugün Enwei Electric ile iletişime geçin.

Proje başvuruları

Enwei Electric ürün merkezlerindeki gerçek dünya uygulama örneklerini ve galeri öne çıkanlarını inceleyin:

• Dağıtım ve endüstriyel projeler için transformatör çözümleri dağıtım ve endüstriyel projeler için.
• Orta ve alçak gerilim kontrol odalarını kapsayan şalt panelleri portföyü orta ve alçak gerilim kontrol odalarını kapsıyor.
• Mevcut transformatör aralıkları hassas ölçüm ve korumayı destekler.
• Ön İmalatlı Transformatör Merkezleri transformatörler, kesici donanımlar ve panoları entegre eden sistemler.