هر عملیات ایمن شبکه هوشمند به شدت به سیگنال ارسال شده از طریق دستگاه الکترونیکی هوشمند (IED) به/از منبع خارجی بستگی دارد. برای این کار، عملکرد سالم اجزای سیستم ضروری است. خطا در اندازه گیری به دلیل پاسخ گذرا ترانسفورماتورهای ابزار مانند ترانسفورماتور جریان و ولتاژ ممکن است عملکرد سالم دستگاه های حفاظتی را کاهش دهد. برای کاهش این موضوع و بهبود عملکرد دستگاه‌های محافظ، یک رویکرد فیلتر یکپارچه برای تعیین فاصله اشباع ترانسفورماتور جریان (CT) اعمال می‌شود. این روش به تشخیص دوره اشباع دقیق کمک می‌کند، به طوری که می‌توان از بازسازی سیگنال یا منطق تاخیر زمانی برای جلوگیری از فرآیند خطا در تخمین استفاده کرد.
تشخیص فواصل دقیق تغییرات زمانی در سیگنال فعلی در طول دوره اشباع یک کار حیاتی است و نیاز به توجه زیادی دارد. اشباع ترانسفورماتور جریان (CT) که به دلیل جریان خطا یا اشباع هسته CT شروع می شود ممکن است بر عملکرد سالم رله حفاظتی تأثیر منفی بگذارد. بنابراین تشخیص و جبران اشباع در طول چنین رویدادهایی برای حفظ عملکرد سالم سیستم قدرت اجتناب ناپذیر است.
ترانسفورماتور جریان (CT) عمل می‌کند تا شکل موج جریان اولیه را با بزرگی کمتر متناسب با نسبت چرخش‌ها تکرار کند، به طوری که رله‌های حفاظتی در معرض جریان خطای زیاد قرار نگیرند و بنابراین طراحی IED را ساده می‌کند.
مغناطیس CT و القای EMF
قانون فارادی بیان می‌کند که EMF القایی (ولتاژ ثانویه) برابر با نرخ تغییر شار مغناطیسی است. شار در هسته، توسط جریان تحریک تولید می‌شود. منحنی B-H در زیر رابطه غیر خطی بین جریان تحریک و شار مغناطیسی را نشان می‌دهد. پس از مقدار مشخصی از جریان تحریک، شار با افزایش جریان تحریک بیشتر به این سرعت افزایش نخواهد یافت.
ترانسفورماتور جریان با یک بعد هسته معین فقط می تواند مقدار معینی از حداکثر چگالی شار را در هسته پشتیبانی کند. تا زمانی که چگالی شار (شار در هسته ایجاد شده توسط جریان اولیه CT) کمتر از حداکثر سرنوشت شار باقی بماند، تغییر در شار نسبت جاری شدن جریان را در مدار ثانویه ایجاد می کند.
اشباع CT
هنگامی که جریان اولیه آنقدر زیاد است که هسته نمی تواند شار بیشتری را تحمل کند، گفته می شود CT در حالت اشباع است. در حالت اشباع، هنگامی که جریان اولیه تغییر می‌کند، هیچ تغییر شار وجود ندارد (زیرا هسته از قبل حداکثر شار را حمل می کند). از آنجایی که تغییر شار وجود ندارد، جریان ثانویه وجود ندارد. بنابراین در اشباع، تمام جریان نسبت به عنوان جریان مغناطیسی استفاده می شود و هیچ کدام به بار متصل به CT جریان نمی یابد.
نقطه ای که CT اشباع می شود به عنوان نقطه زانو نیز شناخته می شود، که طبق IEC، نقطه زانو ولتاژی است که در آن افزایش 10 درصدی ولتاژ ثانویه CT منجر به افزایش 50 درصدی در جریان ثانویه می شود. برای ولتاژهای بیشتر از ولتاژ نقطه زانو، جریان مغناطیسی حتی برای افزایش های کوچک ولتاژ در ترمینال های ثانویه به طور قابل توجهی افزایش می یابد.
اهمیت اشباع CT در طرح های حفاظتی
یک طرح حفاظت دیفرانسیل در صورتی پایدار است که فقط روی خطاهای داخلی یا خطاهایی که در منطقه حفاظت (ZOP) بین هر دو CT رخ داده است، حرکت کند. طرح حفاظت دیفرانسیل نباید روی خطاهای خارجی قطع شود. ویژگی های مغناطیسی هر دو CT مورد استفاده برای حفاظت دیفرانسیل باید یکسان باشد، به این معنی که ولتاژ نقطه زانو یکسان و جریان تحریک یکسانی در نقطه میانی دارند.
به عنوان مثال، CT1 و CT2 دارای ویژگی های مغناطیسی متفاوتی هستند، در هنگام خطای خارجی، جریان خطای بالایی با همان اندازه از هر دو CT عبور می کند. CT1 اشباع می شود در حالی که CT2 اشباع نمی شود. جریان ثانویه در CT1 وجود نخواهد داشت زیرا جریان اولیه به عنوان جریان تحریک استفاده می شود. بنابراین، رله های حفاظت دیفرانسیل با خطایی ناگوار خاموش می‌شوند.
محاسبه ولتاژ نقطه زانو CT
از قانون اهم می دانیم:
V = I × R
Vkneepoint = K × Imax × CT Ratio × (Rct + 2RL)
K ثابت با حداقل مقدار 2 است. بر اساس محاسبات بالا، ولتاژ نامی نقطه زانو CT را بررسی کنید. اگر ولتاژ نقطه زانو محاسبه شده بر اساس شبکه قدرت بالاتر از ولتاژ نقطه زانو مشخص شده CT باشد، در این صورت احتمال اشباع CT در هنگام خطا در شبکه قدرت وجود دارد و احتمالاً رله حفاظت دیفرانسیل مطابق با استاندارد عمل نخواهد کرد.
روش تست ولتاژ نقطه زانو CT
- CT را از تمام اتصالات خارجی جدا کنید
- نقطه Vknee امتیاز CT (طبق برگه داده CT) را یادداشت کنید.
- ولتاژ 5 تا 10 درصد از Vkneepoint نامی را به ثانویه CT توسط ترانسفورماتور خودکار اعمال کنید. جریان ثانویه را یادداشت کنید.
- ولتاژ اعمال شده را به تدریج به 20، 30، 40، 50، 60، 70، 80، 90 درصد از نقطه Vknee نامی CT افزایش دهید و جریان ثانویه را یادداشت کنید.
- اکنون ولتاژ را تا 100% Vkneepoint نامی افزایش دهید و جریان را یادداشت کنید.
- ولتاژ را بالاتر از 110% نقطه Vknee نامی افزایش دهید و افزایش جریان ثانویه را مشاهده کنید. اگر افزایش جریان ثانویه 50٪ با افزایش این 10٪ در ولتاژ اعمال شده باشد، آنگاه نقطه Vknee تایید شده CT ولتاژ مطابق مرحله شماره 5 است.
- ولتاژ اعمال شده را به آرامی به صفر کاهش دهید تا CT مغناطیسی شود.
بدون دیدگاه