Что такое трансформатор тока нулевой последовательности (CBCT)?
Jul 17, 2022| Трансформатор тока нулевой последовательности (также называемый CBCT) представляет собой трансформатор тока кольцевого типа (CT), через центр которого проходит либо три одножильных кабеля, либо один трехжильный кабель трехфазной системы. Этот трехжильный кабель образует первичную обмотку CBCT.
Другими словами, мы можем определить его как ТТ нулевой последовательности (ZCT), также известный как ТТ нулевой последовательности (CBCT) — это специальный тип трансформатора тока (ТТ), который обнаруживает наличие тока нулевой последовательности во время короткого замыкания (например, LG неисправность) состояние, вызывающее дисбаланс в 3-фазной системе.
Трансформатор тока баланса сердечника работает на концепции балансировки тока нулевой последовательности в трехфазной системе. Вот почему он также известен как трансформатор тока нулевой последовательности (ZCT). Трансформатор нулевой последовательности обычно используется для защиты от замыканий на землю (или защиты от утечки на землю) в электрических системах среднего напряжения. Типичная КЛКТ показана на рисунке ниже.
В отличие от трансформатора тока (ТТ), первичная обмотка CBCT образована трехжильным кабелем, проходящим через центр его железного сердечника, а вторичная обмотка CBCT также намотана на железный сердечник кольцевого типа и соединена с реле замыкания на землю.
Принцип работы CBCT или ZCT
Трансформатор тока нулевой последовательности (CBCT) работает по принципу балансировки тока нулевой последовательности в 3-фазной системе. Поэтому его также называют трансформатором тока нулевой последовательности (ZCT). Основным принципом работы трансформатора тока нулевой последовательности является ток Кирхгофа: сумма токов в любом узле электрической цепи будет равна нулю.
При нормальной работе трехфазной системы сумма векторов ее фазного тока ( Īa плюс Īb плюс Īc=0 ) равна нулю. Поэтому в первичной обмотке CBCT не будет никакого остаточного тока нулевой последовательности. Поэтому в ядре КЛКТ не будет никакого потока. Следовательно, ток не будет течь во вторичной цепи CBCT.
В то время как в ненормальном состоянии, когда сумма фазных токов не равна нулю. Тогда из-за небаланса фазных токов во вторичной цепи CBCT будет протекать ток нулевой последовательности. Следовательно, реле замыкания на землю, подключенное к вторичной обмотке CBCT, получит питание и изолирует исправную систему с помощью автоматического выключателя.
Пусть Īa , Īb и Īc – линейные токи трехфазной системы, а Φa , Φb и Φc – соответствующие составляющие магнитного потока, развиваемого в сердечнике ТТ нулевой последовательности или CBCT. Если предположить, что КЛКТ работает в линейной области, то магнитный поток, развиваемый в сердечнике КЛКТ, будет прямо пропорционален соответствующему линейному току. Следовательно, это можно записать как:
Φa=кIa
Φb=килобайт
Φc=kIc
Здесь (k) – константа пропорциональности. Так как здесь все три фазных тока создают соответствующий магнитный поток в одном и том же сердечнике ZCT (один и тот же магнитный материал). Следовательно, одна и та же константа пропорциональности (k) используется во всех фазовых потоках.
Следовательно, результирующий магнитный поток в сердечнике ZCT или CBCT будет
Φr=k(Īa плюс Īb плюс Īc) (1)
Но, как мы все знаем, что из концепции симметричных компонентов
(Īa плюс Īb плюс Īc)=3Ī0 = Īn(2)
Здесь Īn — ток нейтрали, а Ī0 — ток нулевой последовательности в трансформаторе тока. Следовательно, из приведенных выше уравнений (1) и (2) мы можем заключить, что
Φr = k.Īn (3)
Теперь рассмотрим два случая
Случай 1: При нормальной работе трехфазной системы
Поскольку мы знаем, что Īa плюс Īb плюс Īc=0 (4)
Здесь, сравнивая уравнения (1) и (4), мы получили результат в виде:
Чистый результирующий поток (Φr=0) равен нулю. Это означает, что во вторичной цепи CBCT не будет протекать ток. Следовательно, реле замыкания на землю не будет работать в нормальном исправном состоянии.
Случай 2: Во время замыкания на землю (скажем, замыкания на землю) в ненормальном состоянии фазный ток в трехжильном кабеле, проходящем через центр трансформатора тока, не уравновешивается. Следовательно, во вторичной цепи ZCT будет протекать ток нулевой последовательности. Например, рассмотрим случай замыкания одной линии на землю (отказ LG).
Если=3Ia0 = В (5)
Сравнивая уравнение (5) с уравнением (3), получаем, что суммарный магнитный поток в сердечнике КЛКТ не будет равен нулю. Он имеет некоторое конечное значение, которое будет индуцировать ток во вторичной цепи ZCT. Поэтому этот вторичный ток протекает в реле защиты от замыканий на землю и активирует его. По этой причине КТ баланса ядра (CBCT) также называют КТ нулевой последовательности (ZCT).
Применение CBCT или ZCT
Трансформатор тока нулевой последовательности (CBCT) в основном используется для защиты электрических машин от замыканий на землю. Одно из его важных применений в качестве защиты от замыканий на землю асинхронного двигателя подробно обсуждается ниже.
CBCT для защиты двигателя
В большинстве отраслей CBCT используется для защиты от утечки на землю промышленного двигателя ({0}}фазный асинхронный двигатель). В этой схеме защиты ядро CBCT окружает силовые кабели, подключенные к 3-фазному асинхронному двигателю. Провода заземления от оболочки кабеля к земле должны проходить через проушину сердечника ZCT. Типичная диаграмма показана на рисунке ниже.
Сердечник КЛКТ возбуждается током (Īa плюс Īb плюс Īc плюс Īоболочка плюс Īземля).
Эффект ( Īsheath plus Īearth ) отменяется, когда провода заземления проходят через глазок CBCT. Следовательно, схема защиты срабатывает только для (Īa плюс Īb плюс Īc) тока в асинхронном двигателе.
Преимущества КЛКТ
Основное преимущество использования CBCT в качестве схемы защиты от замыканий на землю заключается в том, что в этой схеме защиты используется только одна жила трансформатора тока вместо трех жил, как в обычной системе. Таким образом, магнитный поток, необходимый для создания определенного вторичного тока, уменьшается на одну треть (1/3), что является самым большим преимуществом, так как общая чувствительность системы защиты увеличивается.
Также количество вторичных витков трансформатора тока не требуется в соответствии с номинальным током кабеля, потому что вторичный ток не течет в нормальных рабочих условиях, поскольку ток трехфазной системы уравновешен. Это позволяет оптимизировать вторичные витки в соответствии с действующим первичным током срабатывания ТТ.
Особенности ЗКТ или КЛКТ
Это очень привлекательные особенности трансформатора тока нулевой последовательности (ZCT) или трансформатора тока нулевой последовательности (CBCT), они упоминаются ниже как:
- Высокая чувствительность
- Хорошая линейность
- Надежная работа
Удобная и простая установка
Выбор КЛКТ или ЗКТ
Соответствующий ТТ или КЛКТ нулевой последовательности выбирают на основе следующих факторов.
Номинальный коэффициент трансформации трансформатора тока: он должен быть таким, чтобы даже при минимальном замыкании на землю ток был достаточным для срабатывания реле замыкания на землю.
Минимальный первичный ток утечки на землю
Минимальный ток возбуждения, необходимый для рабочего напряжения реле
Напряжение в точке колена
Размеры и внутренний диаметр ТТ (внутренний диаметр зависит от сечения кабеля)