Sähköasemilla yleisesti käytetyt virtamuuntajat voidaan luokitella niiden toimintaperiaatteen, rakenteen, sovelluksen ja asennustavan mukaan. Seuraavassa on yksityiskohtainen esittely sähköasemien yleisimmistä muuntajatyypeistä sekä muuntajien ominaisuuksista, sovellusskenaarioista ja teollisuuden suuntauksista muuntamissa:
I. Luokittelu toimintaperiaatteen mukaan
Sähkömagneettinen virtamuuntaja (perinteinen CT)
Periaate: Sähkömagneettisen induktion periaatteen mukaan yksi virta tuottaa magneettivuon rautasydämen läpi ja kaksi käämiä virran. Ominaisuudet:
Edistynyttä tekniikkaa, alhaiset kustannukset ja korkea luotettavuus.
sydämen kyllästys rajoitetulla dynaamisella alueella (yleensä pienempi tai yhtä suuri kuin 30-kertainen nimellisvirta).
Sovellusskenaariot:
Soveltuu mittaus-, suojaus- ja mittausasemille, joiden jännitetaso on 110 kV ja alle.
Esimerkiksi: 10kV jakelijaydin CT, päämuuntajan korkeajännitepuolen CT.
Elektroninen virtamuuntaja (ECT)
Kuinka se toimii: Suora digitaalinen lähtö käyttämällä optisia antureita, kuten Faraday-efektiä tai Rogowski-kelaa. Ominaisuudet:
Ydin-vapaa kylläisyys, laaja dynaaminen alue (jopa 100 kertaa nimellisvirta).
Pieni koko, kevyt, vahva anti-sähkömagneettinen häiriö.
Pitkän-vakauden ja lämpötilan vaihteluun on puututtava.
Sovellusskenaariot:
Älykkäät sähköasemat, uudet energiaintegraatioskenaariot (esim. tuulivoima, aurinkosähkö).
Esimerkkejä: Optinen CT 220 kV GIS:ssä, Hall-efekti CT HVDC:ssä.
II. Rakenteen mukaan
Trans (Trans) CT
Rakenne: ensimmäinen johdin suoraan rautasydänikkunan läpi, toinen käämi rautasydänkäämin ympäri. Ominaisuudet:
Joustava asennus, ei vaadi yhtä katkosta.
Soveltuu suurvirralle (esim. väylä, kaapeli).
Sovellusskenaariot:
10kV/35kV jakokaappien tulopäässä ja kondensaattoripankkien lähtöpäässä.
Putkimainen CT
Rakenne: Asennettu suoraan muuntajan tai katkaisijan läpivientiin, pääkäämitys on läpivientijohdin. Ominaisuudet:
Kompakti ja tilaa{0}}säästävä.
Suunnittelun on oltava laitteiden mukainen, ja sen monipuolisuus on huono.
Sovellusskenaariot:
Päämuuntajan korkeajännitepuoli, sisäänrakennettu{0}}GIS (Gas Insulated Switchgear).
Bussi CT
Rakenne: Sydän on jaettu kahtia ja asetettu kiskon väliin, jonka läpi ensiövirta tuottaa magneettivuon. Ominaisuudet:
Virtakiskoa ei tarvitse irrottaa asennuksen helpottamiseksi.
Soveltuu jo käytössä olevien linja-autojen jälkiasennukseen.
Sovellusskenaariot:
Väylävirran mittaus sähköaseman kapasiteetin laajentamisen jälkeen.
Sarakkeet CT
Rakenne: Sydän ja käämi on kiinnitetty eristävään pylvääseen, ja pääjohdin kulkee sydämen keskustan läpi. Ominaisuudet:
Korkea mekaaninen lujuus, sopii korkeapaineisiin ulkotiloihin{0}}.
Pieni koko, korkea hinta.
Sovellusskenaariot:
Reittisuojaus 220kV/500kV ulkoasemat.
III. Tarkoituksen mukaan
Mittaus CT
Vaatii suurta tarkkuutta (esim. 0,2, 0,5) ja pientä virhettä sähköenergian mittauksessa ja kuormituksen valvonnassa.
Sovellusskenaariot:
Tärkeimmät mittauspisteet, laitoksen tehonkulutuksen mittaus.
Suojaava CT
Vaatimukset: Korkea kyllästysvastus, jonka tarkkuustasot ovat 5P ja 10P (esim. . 5P20 edustaa virhettä enintään 5 % 20-kertaisella nimellisvirralla) ylivirta- ja differentiaalisuojaukselle.
Sovellusskenaariot:
Johdon suojaus, muuntajan suojaus, kiskosuojaus.
Esimerkki: 220 kV katkaisijan lähtö CT.
Mittaus + suojaus, kaksikäyttöinen-CT
Rakenne: Siinä on useita toisiokäämiä, täyttää mittaus- ja suojausvaatimukset. Ominaisuudet:
Vähennä TT:iden määrää ja alenna kustannuksia.
Käämien välinen vuorovaikutus on validoitava.
Sovellusskenaariot:
Keski- ja pienjänniteasemien tulokaappi.
IV. JOHDANTO Asennustavan mukaan
CT:n erillinen asennus
Rakenne: Asennettu erikseen laitteiden viereen (esim. katkaisijat, väylä).
Sovellusskenaariot:
Outdoor-sähköaseman virtapiirit, päämuuntajan nollapisteen CT:t.
Integroitu CT
Rakenne: Integrointi muihin laitteisiin (kuten GIS, katkaisijat). Ominaisuudet:
Säästä tilaa ja vähennä liitoskohtia.
Huollon vuoksi laite on vaihdettava kokonaisuudessaan.
Sovellusskenaariot:
Sisäiset CT:t 110 kV:lle ja yli GIS:lle sekä älykkäisiin katkaisimiin integroidut CT:t.
V. Toimialan trendit ja vaikutukset
Digitaalinen päivitys
Älykkäissä ala-asemissa CT:iden on tuettava IEC 61850 -protokollaa ja tulostettava digitaalisia signaaleja (kuten yhdistävä yksikkö MU) reaaliaikaista-tiedonsiirtoa ja synkronointia varten.
Esimerkiksi elektroniset CT:t yhdistetään älykkäisiin päätelaitteisiin (IED) korvaamaan perinteisen analogisen määrän mittauksen.
Laajakaistamittausvaatimukset
Uusien energialähteiden integrointi johtaa yliaaltojen lisääntymiseen, ja CT:t vaativat laajakaistavastekykyä (esim. 0,1 Hz - 1kHz) ei-välttämättömien virtojen tarkkaan mittaamiseen.
Ratkaisu: Käytä Rogowski-käämiä tai optista anturia välttääksesi ydintaajuusvasteen rajoitukset.
Anti-kyllästystekniikka
Oikosulkuvirran lisääntyminen edellyttää, että CT:t käyttävät anti-saturaatiotekniikoita (kuten TPY-luokka, TPZ-luokka) luotettavan suojan varmistamiseksi.
TPY-luokan ominaisuudet: jäännösmagneettinen Alle tai yhtä suuri kuin 10%, sopii differentiaaliseen suojaukseen.
Miniatyrisointi ja integrointi
Kaupunkien sähköasemat vaativat tilaa, ja CTS on siirtymässä kohti pienentämistä ja alhaista virrankulutusta.
Esimerkiksi metalliseosytimiä käytetään vähentämään tilavuutta ja painoa.
