Í aflmælingum og vöktunarkerfum eru rafmagnsmælar sem krefjast ytri straumspenna (CTs) alls staðar; þau eru „augu“ okkar til að skynja mikla strauma nákvæmlega. Hins vegar er falin innan þessa háþróaða kerfis járnklædd regla sem verður að fylgja hverju sinni: aukahlið straumspennisins má aldrei vera í gangi með opinni hringrás. Þessi grein mun kafa í undirliggjandi meginreglum og hættum sem því fylgja.
Venjuleg rekstrarregla núverandi spenni
CT (Current Transformer) er sérstök tegund spenni sem starfar á grundvelli meginreglunnar um rafsegulinnleiðslu. Helstu hönnunarreglur þess eru „straumminnkun“ og „einangrun“.
1. Uppbygging: Það samanstendur venjulega af lokuðum járnkjarna, aðalvinda með færri snúningum (tengdur í röð í aðalrásinni), og aukavinda með fleiri snúningum (tengd rafmagnsmælinum).
2. Tilvalið ástand: Í venjulegri lokuðu hringrás starfar CT í um það bil "skammrásarástandi"-. Samkvæmt rafrásalögmáli Ampere og rafsegulöflunarlögmálinu mun frumstraumurinn I1 mynda til skiptis segulflæði Φ í járnkjarnanum, sem mun síðan framkalla straum I2 á aukahliðinni. Sambandið á milli þeirra tveggja er sem hér segir:
Þar sem N1 og N2 eru fjöldi snúninga í aðal- og aukavindunum og Im er örvunarstraumurinn. Vegna mjög mikillar örvunarviðnáms og afar lítillar Im í hönnuninni er hægt að einfalda hana í eftirfarandi við kjöraðstæður:
Hér vísar Kn til umbreytingarhlutfallsins, eins og 1000/5A. Í þessu tilviki er stóri straumurinn á aðalhliðinni nákvæmlega og hlutfallslega breytt í lítinn straum á aukahliðinni (venjulega staðalgildi 5A eða 1A) til að tryggja örugga mælingu á tækinu. Á sama tíma er aukarásarmöguleiki straumspennisins (CT) mjög lágur (venjulega aðeins nokkur volt), innan öruggs sviðs.
Meginreglugreining þegar aukahliðin er opin
Þegar aukarásin verður opin vegna lausra skauta, brotinna víra eða ótengingar fyrir slysni meðan á prófun stendur, breytist rekstrarástand hennar skelfilegra.
| Rekstrarstaða | Venjuleg lokun | Aukavegaopnun |
|
|
Er til, í hlutfalli við I1 |
|
|
Φ |
Bælt á áhrifaríkan hátt af segulmagnsflæðinu sem myndast af I2 og heldur lágu stigi | Tap á hömlun, hröð mettun upp í mjög há gildi |
|
|
Mjög lágt (nokkur volt) | Háspenna upp á þúsundir eða jafnvel tugþúsundir volta var framkölluð. |
| Líkamlegt eðli | Sterk tenging, djúp neikvæð endurgjöf: I2 þolir mjög breytingar á Φ | Endurgjöf og orkusöfnun: Allar aðalampera-beygjur I1 og N1 eru notaðar til örvunar. |
Eðlisferlar þess eru sem hér segir:
1: Hverfi afmagnetizing Feedback
Við venjulega notkun er segulflæðið sem myndast af aukastraumnum I2 alltaf í gagnstæða átt við segulflæðið sem myndast af aðalstraumnum I1, sem skapar sterk "demagnetizing" áhrif sem takmarkar samanlagt segulflæðið í járnkjarnanum við lágt stig. Eftir að hringrásin er opnuð, I2=0, og afsegulleysisáhrifin fara strax aftur í núll.
2: Hröð mettun segulflæðis
Ójafnvægi aðalampera-snúninganna I1 og N1 er að öllu leyti breytt í segulmagnandi amper-snúningar. Þar sem þversniðssvæði kjarna- er hannað fyrir lítinn segulflæðisþéttleika fer kjarninn hratt í djúpt mettunarástand á þessum tímapunkti.
Samkvæmt lögmáli Faradays um rafsegulöflun mun segulflæði til skiptis framkalla raforkukraft yfir vafninguna. Þegar segulflæðið eykst verulega, verður mjög há spenna U2 framkölluð yfir aukavinduna.
3: Myndun háþrýstings
Við afltíðniskilyrði, fyrir frumstraum upp á nokkur hundruð amper, getur framkallað spenna á aukahlið opinna-hringrásarinnar auðveldlega orðið nokkur þúsund volt og í sérstökum tilfellum getur hún farið yfir 10 kílóvolt.
Landsstaðallinn GB/T 20840.2-2014 "Instrument Transformers - Part 2: Supplementary Technical Requirements for Current Transformers" hefur strangar kröfur um einangrunarafköst hljóðfæraspenna, og þessi skyndilega háspenna fór langt umfram eðlilega hönnunargetu.
Hætta á opinni hringrás á aukahlið straumspennisins
Háspennan og meðfylgjandi fyrirbæri sem myndast af annarri opinni hringrás geta kallað fram röð keðjuverkunar hættu.
1. Hætta á raflosti: Þúsundir volta af háspennu eru á efri skautunum, sem beinlínis skapar alvarlega hættu á raflosti. Viðhalds- og viðgerðarfólk sem kemst í snertingu við þessa spennu án varúðarráðstafana getur orðið fyrir raflosti.
2. Tjón á búnaði:
Einangrunarbilun: Háspenna mun fyrst brjóta niður milli-beygju og milli-laga einangrun aukavindunnar, eða brjóta niður einangrunina í jörð í aukarásinni, sem leiðir til varanlegs skemmda á straumspenninum (CT).
Ofhitnun og kulnun: Þegar járnkjarninn er mjög mettaður mun hann mynda gríðarlega hvirfilstrauma og hysteresis tap, sem veldur því að járnkjarnan ofhitnar, sem getur brunnið út vinda einangrunina og jafnvel valdið eldi.
Rafbogi og sprenging: Opnir hringrásarpunktar (svo sem lausir skautar) munu mynda samfelldan rafboga undir háspennu. Hátt hitastig ljósbogans getur brennt út búnað, kveikt í eldfimum í kring og háhitalofttegundir sem safnast fyrir í lokuðum skápnum geta jafnvel valdið rafsprengingu.
3. Hættur við rekstur kerfisins
Ónákvæmni og bilun í mælingum: Fyrir orkumæla af gerðinni CT- mun núllinntaksstraumur gera þá ófær um að mæla rafmagn, sem leiðir til taps á rafmagni og hugsanlegum deilum um viðskiptauppgjör.
Myndun hættulegra háspennuneista: Þetta er ekki aðeins íkveikjugjafi, heldur geta sterkir rafsegulpúlsar sem myndast einnig truflað nærliggjandi rafeindabúnað.
Tekið saman
Opin hringrás á aukahlið straumspennis kallar fram harkalega uppsöfnun rafsegulorku, sem að lokum leiðir til líkamlegra stórslysa sem birtist í háspennu, sterkum rafbogum og ofhitnun. Þess vegna, í allri vinnu sem felur í sér tölvusneiðmyndarásir, verður að fylgja „opnum hringrásum“ nákvæmlega sem aðferð.
Á meðan verður aukahlið straumspennisins sem tengist rafmagnsmælinum að vera jarðtengd. Þetta, ásamt "ströng bann við opnum hringrásum á aukahliðinni," eru tvær kjarna járnklæddu reglurnar um CT-rekstur og viðhald. Eftir jarðtengingu getur háspennan sem hefur aukist hratt losnað til jarðar í gegnum jarðtengingarvírinn, þannig að forðast brennslu búnaðar eða raflostsslys af völdum skyndilegrar aukningar á aukahliðargetu.