Johdanto
Virtamuuntaja (CT) on tärkeä instrumenttimuuntaja, jota käytetään sähköjärjestelmien mittaamiseen, valvontaan ja suojaamiseen. Sen päätehtävänä on muuntaa suuri ensiövirta alemmaksi toisiovirraksi, joka voidaan liittää turvallisesti mittareihin, valvontalaitteisiin ja suojareleisiin.
Oikean CT:n valitsemiseksi sähkösovellukseen on tärkeää ymmärtää sen perusominaisuudet. Nämä ominaisuudet määräävät, kuinka tarkasti ja luotettavasti CT toimii normaaleissa käyttöolosuhteissa ja suojaussovelluksissa epänormaaleissa tai vikatilanteissa.
Tärkeimpiä ominaisuuksia ovat virtasuhde, nimellinen ensiö- ja toisiovirta, tarkkuusluokka, kuormitus, taajuus, eristystaso, viritysominaisuudet, kyllästyskyky, napaisuus ja sovellustyyppi.
1. Virran muunnossuhde
Virran muunnossuhde on yksi CT:n perusominaisuuksista.
Se edustaa nimellisen ensiövirran ja nimellisen toisiovirran välistä suhdetta.
Esimerkiksi CT, jonka nimellisarvo on 500/5 A, on suunniteltu antamaan noin 5 A toisiovirtaa, kun ensiövirta on 500 A nimellisolosuhteissa.
Muita yleisiä suhteita ovat 100/5A, 200/5A, 400/5A, 600/5A ja 1000/5A.
Suhde tulee valita odotetun ensiövirran ja kytketyn mittaus- tai suojalaitteen vaatimusten mukaan.
2. Nimellisprimäärivirta
Nimellinen ensiövirta on ensiövirran arvo, jolla CT on suunniteltu toimimaan tietyissä olosuhteissa.
Se ilmaistaan normaalisti ampeereina.
Esimerkiksi 600/5A CT:ssä nimellinen ensiövirta on 600A.
Sopivan nimellisen ensiövirran valitseminen on tärkeää, koska CT:n tulee vastata odotettua sähkökuormitusta ja käyttöolosuhteita.
Jos CT on huomattavasti ylimitoitettu todelliseen kuormaan nähden, mittaustulos ei välttämättä ole optimaalinen joissakin sovelluksissa. Jos ensiövirta ylittää säännöllisesti CT:n nimellisarvon, lämpö- ja tarkkuusnäkökohdat ovat tärkeitä.
3. Nimellistoisiovirta
Nimellinen toisiovirta on virta, jota CT on suunniteltu antamaan, kun ensiövirta saavuttaa nimellisarvonsa.
Yleisiä toissijaisia luokituksia ovat 1A ja 5A.
Esimerkiksi:
* 400/5A CT → 5A nimellinen toisiovirta
* 1000/5A CT → 5A nimellinen toisiovirta
* 400/1A CT → 1A nimellinen toisiovirta
Toissijaisen luokituksen on oltava yhteensopiva liitetyn mittarin, releen tai valvontalaitteen kanssa.
4. Tarkkuusluokka
Tarkkuusluokka kuvaa CT:n odotettua mittaustehoa tietyissä käyttöolosuhteissa.
Eri sovellukset vaativat erilaisia tarkkuustasoja.
Mittaus-CT:t on suunniteltu tarjoamaan tarkat virranmittaukset energiamittareille ja valvontajärjestelmille.
Suojaus-CT:t on suunniteltu ylläpitämään asianmukaista suorituskykyä vikatilanteissa, jotta suojareleet voivat vastaanottaa hyödyllistä virtatietoa.
Siksi sopiva tarkkuusluokka tulee valita TT:n tarkoituksen mukaan.
5. Taakka
Taakka on toinen tärkeä ominaisuus.
Se edustaa CT-toisiopiiriin kytkettyä kuormaa ja sisältää yleensä mittareiden, releiden, kaapeleiden, liittimien ja muiden toisiolaitteiden impedanssin.
Jos todellinen kuormitus ylittää CT:n nimellisen kuormituksen, CT ei välttämättä säilytä määritettyä tarkkuutta tai suorituskykyä.
Tästä syystä kytketyt toissijaiset laitteet ja kaapelin pituus tulee ottaa huomioon CT-valinnassa.
6. Taajuusluokitus
Nimellistaajuus ilmaisee taajuuden, jolle CT on suunniteltu.
Yleisiä teho{0}}järjestelmän taajuuksia ovat 50 Hz ja 60 Hz.
CT:n tulee olla sopiva sen sähköjärjestelmän taajuudelle, johon se on asennettu.
Taajuus vaikuttaa ytimen magneettiseen käyttäytymiseen ja voi siksi vaikuttaa TT:n suorituskykyyn.
7. Eristystaso
Eristystaso on erityisen tärkeä keski{0}}- ja-korkeajännitteisille CT:ille.
CT-eristysjärjestelmän tulee kestää normaali käyttöjännite ja järjestelmän sähköinen rasitus.
Eristyksen suorituskyky riippuu CT-rakenteesta, materiaaleista, ympäristöolosuhteista ja jännitetasosta.
Oikea eristys on välttämätöntä luotettavan ja turvallisen toiminnan kannalta.
8. Herätyksen ominaisuudet
Herätysominaisuudet kuvaavat CT-toisioon syötetyn jännitteen ja magneettisydämen vaatiman viritysvirran välistä suhdetta.
Ne tarjoavat hyödyllistä tietoa CT:n magneettisesta käyttäytymisestä.
Herätysominaisuudet ovat erityisen tärkeitä suoja-CT:ille, koska ne voivat auttaa määrittämään pisteen, jossa ydin lähestyy kylläisyyttä.
Herätysominaisuuksien testaus voi myös auttaa tunnistamaan tiettyjä ongelmia magneettipiirissä.
9. Kylläisyyden suorituskyky
CT:llä tulee olla sopivat kyllästymisominaisuudet aiottuun käyttöön.
Kyllästyminen tapahtuu, kun magneettisydän ei enää pysty ylläpitämään suhteellista suhdetta magneettivuon ja virityksen välillä.
Vian aikana ensiövirta voi nousta erittäin suureksi. Jos CT saturoituu liikaa, toisiovirran aaltomuoto voi vääristyä.
Mittaussovelluksissa kylläisyys voi aiheuttaa mittausvirheitä.
Suojaussovelluksissa liiallinen kylläisyys voi vaikuttaa suojareleiden vastaanottamaan virtasignaaliin.
Siksi kyllästymiskyky on otettava huomioon valittaessa suoja-CT:tä.
10. Napaisuus
CT-napaisuus ilmaisee virran suhteellisen suunnan ensiö- ja toisioliittimissä.
Oikea napaisuus on tärkeää, kun CT:t on kytketty mittareihin, suojareleisiin tai useisiin CT-piireihin.
Virheellinen napaisuus voi aiheuttaa virheellisiä tehomittauksia tai ei-toivottua toimintaa tietyissä suojausjärjestelmissä.
Siksi CT-liittimet on yleensä merkitty osoittamaan niiden napaisuutta ja liitäntäsuuntaa.
11. Ensisijainen ja toissijainen kokoonpano
Virtamuuntajia on saatavana eri fyysisinä ja sähköisinä kokoonpanoina.
Yleisiä malleja ovat:
* Rengas-tyyppinen CT
* Window{0}}type CT
* Split{0}}core CT
* Bar{0}}tyyppinen CT
* Haavan{0}}tyyppinen CT
* Toroidaalinen CT
Sopiva suunnittelu riippuu johdinjärjestelystä, käytettävissä olevasta asennustilasta, virtatasosta ja sovellusvaatimuksista.
Esimerkiksi jaettu{0}}sydäminen CT voi olla hyödyllinen jälkiasennussovelluksissa, joissa olemassa olevaa johdinta ei voida helposti irrottaa.
12. Mittausalue
Hyödyllinen mittausalue on toinen tärkeä CT-ominaisuus.
CT tulee valita siten, että sen käyttövirta on alueella, jolla se voi tarjota sopivan tarkkuuden.
Mittaussovelluksissa mittausalue voi olla erityisen tärkeä, koska todellinen kuormitus voi vaihdella merkittävästi päivän aikana.
Sopivan suhteen valitseminen auttaa varmistamaan, että CT voi tuottaa hyödyllisiä mittauksia odotetulla toiminta-alueella.
13. Lämpöteho
CT:n läpi kulkeva virta tuottaa lämpöä, ja CT:n on kyettävä toimimaan turvallisesti määritellyissä lämpörajoissa.
Lämpöteho riippuu tekijöistä, kuten ensiövirrasta, toisiokuormituksesta, ympäristön lämpötilasta, johtimien järjestelystä ja ilmanvaihdosta.
Korkean lämpötilan kojeistokaappiin asennettu CT voi kohdata erilaisia lämpöolosuhteita kuin hyvin tuuletettuun-ympäristöön asennettu CT.
Siksi toimintaympäristö tulee ottaa huomioon valinnassa.
14. Mekaaniset ja ympäristölliset ominaisuudet
CT-suorituskyky riippuu myös olosuhteista, joissa muuntaja on asennettu.
Tärkeitä ympäristötekijöitä ovat mm.
* Lämpötila
* Kosteus
* Pölyä
* Saastuminen
* Tärinä
* Korroosio
* Korkeus
* Asennus sisä- tai ulkotiloihin
Myös mekaanisen rakenteen tulee olla asennusympäristöön sopiva.
Esimerkiksi ulkokäyttöön voidaan tarvita CT, jossa on asianmukainen kotelointi ja ympäristönsuojelu.
15. Mittaus- tai suojaussovellus
Yksi tärkeimmistä ominaisuuksista on suunniteltu sovellus.
Mittaus-CT on optimoitu tarkkoja mittauksia varten.
Suojaus-CT on suunniteltu tarjoamaan sopiva suorituskyky korkean{0}}virta- ja vikatilanteen aikana.
Näillä kahdella tyypillä voi olla erilaiset ydinmallit, tarkkuusominaisuudet ja suorituskykyvaatimukset.
Siksi TT:tä ei pitäisi koskaan valita pelkästään nykyisen suhteen perusteella. Myös suunniteltu sovellus on otettava huomioon.
16. Toisiopiirin turvallisuus
Toisiopiiri on toinen tärkeä CT-toiminnan ominaisuus.
Kun ensiövirta kulkee, CT-toisioyksikkö tulee liittää oikein aiottuun kuormaan tai käsitellä hyväksyttyjen oikosulkumenettelyjen mukaisesti.
Jännitteellä olevaa CT-toisioyksikköä ei saa avata vahingossa, koska vaarallinen jännite voi kehittyä.
Oikea toisiojohdotus, maadoitus, liittimen tunnistaminen ja huoltotoimenpiteet ovat siksi välttämättömiä turvallisen käytön kannalta.
Kuinka valita CT sen ominaisuuksien perusteella
Virtamuuntajaa valittaessa käyttäjien tulee arvioida useita ominaisuuksia yhdessä:
1. Nimellinen ensiövirta
2. Nimellinen toisiovirta
3. Virtasuhde
4. Tarkkuusluokka
5. Taakka
6. Taajuus
7. Eristystaso
8. Kyllästysominaisuudet
9. Asennustyyppi
10. Ympäristöolosuhteet
11. Mittaus- tai suojausvaatimukset
12. Kytketyt laitteet
Kaikkien näiden parametrien huomioon ottaminen auttaa varmistamaan, että CT vastaa sähköjärjestelmää ja tarjoaa luotettavan suorituskyvyn.
Johtopäätös
Virtamuuntajan perusominaisuudet määräävät, kuinka hyvin se pystyy mittaamaan, valvomaan ja tukemaan sähköjärjestelmän suojausta.
Tärkeitä ominaisuuksia ovat CT-suhde, nimellinen ensiövirta, nimellinen toisiovirta, tarkkuusluokka, kuormitus, taajuusluokitus, eristystaso, viritysominaisuudet, kyllästyskyky, napaisuus, lämpösuorituskyky ja fyysinen rakenne.
Oikea CT tulee valita koko sovelluksen mukaan yhden parametrin sijaan. Yhdistämällä CT-ominaisuudet sähköjärjestelmään, kytkettyihin laitteisiin ja asennusympäristöön käyttäjät voivat saavuttaa tarkempia mittauksia, luotettavaa valvontaa ja tehokkaan sähkösuojauksen.