ترانسهاي جريان قسمت اول
ترانسهاي جريان(Current Transformers)
قسمت اول
همانطور كه مي دانيم دستگاههاي اندازه گيري جريان به صورت سري در مدار قرار مي گيرند.در جريانهاي پايين جهت اندازه گيري جريان، آمپرمتر به طور مستقيم در مدار قرار مي گيرد.شكل 1
اين آمپرمترها در سطح ولتاژ پايين(Low Voltage) و جريان هاي كم، كاربرد مستقيم دارند.و در ولتاژها و جريان هاي بالا قابل استفاده نمي باشند. لذا توسط ترانسفورماتورهاي اندازه گيري، سطح ولتاژ و جريان را تا اندازه اي كاهش مي دهند كه بتوان از دستگاه هاي اندازه گيري براي خواندن جريان يا ولتاژ استفاده نمود.
در اينجا فقط ترانس جريان (CT) مورد بررسي قرار خواهد گرفت.
تعريف: ترانس جريان، نوعي از ترانس است كه اوليه آن از يك يا چند حلقه تشكيل شده و ثانويه آن به گونه اي طراحي مي شود كه جريان سيستم قدرت را به مقداري مناسب جهت استفاده در دستگاه هاي اندازه گيري و حفاظتي تبديل كرده، ضمن اينكه سيستم اندازه گيري يا حفاظتي را از سيستم قدرت ايزوله كند.
مقدار جريان خروجي (ثانويه) CT مطابق استاندارد IEC 185 (سال 1966) 1،2 و 5 آمپر مي باشد. البته 1و5 آمپر متداول تر است. مقدار جريان ورودي (اوليه) 10، 12.5، 15، 20، 25، 30، 40، 50 ،60 و 75 آمپر و مضارب 10 مقادير ذكر شده است.
در سطح ولتاژهاي بالا بهتر است از CT-هايي با ثانويه 5 آمپر استفاده گردد تا ميزان ولتاژ القايي در ثانويه در مواقع OC (مدار باز) كمتر شود و به CT، مدارات، دستگاهها و شخص آسيب كمتري وارد شود.
نسبت تبديل يك CT برابر است با I1/I2 و عموماً CT-ها با همين مشخصه شناخته مي شوند. مثلاً CT هزار به يك 1000/1A.
ترانس جريان بسته به نياز مي تواند بيش از يك هسته ثانويه داشته باشد.( تا ۶ هسته ). اين ثانويه ها براي استفاده در دستگاه هاي اندازه گيري يا حفاظتي بكار مي روند. شكل 2 شماي ساده اي از يك ترانس جریان را نشان مي دهد.
شکل ۲
ترمينال هاي ورودي معمولاً با حروف بزرگ K و L (ياP1 و P2) و ترمينال هاي ثانويه با حروف كوچك k و l (يا S1 و S2) مشخص مي شوند.
يك سوال: با توجه به فرمول اساسی ترانسها (N1/N2=V1/V2=I2/I1) در حالت ايده ال به هر ميزان جريان ثانویه CTيك كاهش يابد، به همان اندازه ولتاژ ثانويه افزايش مي يابد. حال در يك سيستم فشار قوي –مثلاً 132KV با فرض جريان 1000 آمپر- آيا براي يك CT 1000/1 در ثانويه ولتاژي برابر با
1000*132kv=132MV خواهيم داشت؟
جواب: مسلماً پاسخ منفي است. براي درك بهتر مسئله به شكل 3 نگاه كنيد. ولتاژ اوليه CT، برابر با ولتاژ خط نيست بلكه برابر با حاصلضرب جريان عبوري از اوليه در ميزان مقاومت آن قسمت از هادي است كه از درون ثانويه CT عبور مي كند. مقدار اين مقاومت بسيار بسيار ناچيز است و طبق رابطه V=RI، مقدار ولتاژ دو سر اوليه CT مقداري در حد ميلي ولت است. و بنابراين ولتاژ القاء شده در ثانويه CT در حد چندين ولت است. البته موارد ذكر شده مربوط به زمانيست كه ثانويه CT اتصال باز نباشد.
شکل ۳
نكته بسيار مهم: هيچوقت ترمينالهاي ثانويه يك CT را باز باقي نگذاريد و ترمينالهاي بدون استفاده را اتصال كوتاه كنيد.و همچنين در هنگام تعمير دستگاه وصل شده به ثانويه لازم است قبل از بيرون آوردن آن،ابتدا ثانويه را اتصال كرد.و پس از جايگذاري مجدد، اتصال كوتاه را برداشت. اين نكته را در تمامي مواقع به خاطر داشته باشيد.اما دليل اين امر چيست؟
همانطور كه مي دانيم در ترانسفورماتورها، جريان اوليه تابعي از جريان ثانويه است. يعني به نسبت باري كه به ثانويه ترانس متصل است جرياني از ثانويه عبور كرده و با توجه به نسبت تبديل ترانس، به همان نسبت جرياني از اوليه نيز خواهد گذشت. يعني اگر از جريانهاي نشتي و بي باري و ... صرف نظر كرده و ترانس را ايده ال در نظر بگيريم، زماني كه باري به ثانويه وصل نيست، از اوليه نيز جرياني عبور نخواهد كرد. اما از آنجا كه ترانسهاي جريان(CT-ها) به صورت سري در مدار قرار مي گيرند، همواره عبور جريان از اوليه را خواهيم داشت،و متعاقب آن آمپردوري در اوليه توليد خواهد شد اما از آنجا كه در ثانويه باري وجود ندارد پس جرياني از آن نمي گذرد و در نتيجه آمپر دوري نيز وجود ندارد كه با آمپر دور اوليه مخالفت كند . بنابراين فلو ( (φ=NI/R در طرف اوليه بالاتر رفته و اين افزايش فلو باعث ايجاد ولتاژ بسيار بزرگي(در حد چندين كيلو ولت) در ثانويه و همچنين گرم شدن هسته مي شود و اين امر سبب بروز جرقه در ثانويه يا حتي انغجار CT مي گردد.
لازم است كه ترمينالهاي يكCT با پلاريته صحيح بسته شوند. زيرا در صورت وصلCT با پلاريته اشتباه در CT-هاي اندازه گير به وجود آمدن خطا در اندازه گيري و در CT-هاي حفاظتي بوجود آمدن سيگنالهاي نا منظم را خواهیم داشت.
در قسمت های بعد به تعاریف مربوط به CT ، انواع CT و موارد کاربرد آنها و تست های مربوط به CT-ها می پردازیم.
