Introduzione
Un trasformatore di corrente (CT) è progettato per riprodurre una corrente primaria di grandi dimensioni come una corrente secondaria più piccola che può essere misurata da contatori, dispositivi di monitoraggio o utilizzata da relè di protezione. Una delle caratteristiche più importanti di un TA è la sua precisione poiché anche un piccolo errore di misurazione può influenzare la misurazione dell'energia, il monitoraggio del sistema e le prestazioni della protezione.
Tuttavia, la precisione di un trasformatore di corrente non è rappresentata da una percentuale universale. Dipende dalla classe di precisione del TA, dal rapporto nominale, dal carico, dalla corrente operativa, dalla frequenza, dalla temperatura, dalle caratteristiche magnetiche e dall'applicazione.
Comprendere questi fattori è essenziale quando si seleziona un trasformatore di corrente per la misurazione della potenza, la misurazione dell'energia, le apparecchiature industriali o la protezione elettrica.
Cosa significa la precisione del trasformatore di corrente?
La precisione del TA descrive quanto la corrente secondaria corrisponde al valore previsto in base al rapporto di corrente nominale del trasformatore.
Ad esempio, supponiamo che un TA abbia un rapporto nominale di 500/5 A. Idealmente, quando la corrente primaria è 500 A, la corrente secondaria dovrebbe essere 5 A.
In un TA reale, la corrente secondaria effettiva può differire leggermente dal valore ideale. La differenza è legata all'errore del rapporto del trasformatore e allo sfasamento.
Pertanto, un TA più accurato produce una corrente secondaria che rappresenta più fedelmente la corrente primaria effettiva nelle condizioni operative specificate.
Classe di precisione di un trasformatore di corrente
La classe di precisione è una delle principali specifiche utilizzate per descrivere le prestazioni di misurazione CT.
Per le applicazioni di misurazione, i TA possono essere prodotti con diverse classi di accuratezza a seconda della precisione di misurazione richiesta. Esempi comuni includono le classi 0.1, 0.2, 0.5 e 1.0, sebbene le classi esatte disponibili dipendano dallo standard applicabile e dal produttore.
Un valore inferiore della classe di precisione-numerica indica generalmente requisiti di precisione più severi nelle condizioni di test specificate.
Ad esempio, un TA di misurazione ad alta-precisione può essere selezionato per applicazioni in cui la misurazione accurata dell'energia è particolarmente importante.
I TA di protezione utilizzano classificazioni prestazionali diverse poiché il loro scopo principale è fornire un segnale di corrente adeguato ai dispositivi di protezione, soprattutto in condizioni anomale o di guasto.
Errore di rapporto
L'errore del rapporto è una componente importante della precisione della TC.
Idealmente, la relazione tra corrente primaria-e-secondaria rimarrebbe esattamente uguale al rapporto di trasformazione nominale.
In pratica il rapporto reale può discostarsi leggermente a causa delle caratteristiche magnetiche del nucleo e della corrente di eccitazione richiesta dal TA.
Questa deviazione è chiamata errore di rapporto.
Per le applicazioni di misurazione, il controllo dell'errore del rapporto è importante poiché l'uscita del TA viene utilizzata per calcolare corrente, potenza, energia o altri parametri elettrici.
Sfasamento
La precisione del CT è influenzata anche dallo sfasamento.
In un trasformatore ideale, la relazione tra corrente primaria e secondaria avrebbe la relazione di fase prevista. In un TA reale, la corrente secondaria può presentare una piccola differenza di fase causata dalle caratteristiche di eccitazione e dal comportamento magnetico del nucleo.
Lo sfasamento può diventare importante quando il TA viene utilizzato per la misurazione della potenza e dell'energia poiché i calcoli della potenza dipendono dalla relazione tra tensione e corrente.
Pertanto, i TA di misurazione accurati sono progettati per controllare sia l'errore di rapporto che lo sfasamento.
In che modo il carico influisce sulla precisione della TC
Il carico è uno dei fattori più importanti che influenzano l’accuratezza della TC.
Il circuito secondario può includere:
* Contatori di energia
* Ingressi amperometrici
* Relè di protezione
* Morsettiere
* Cavi di collegamento
* Altri dispositivi secondari
Tutti questi contribuiscono al carico visto dal secondario CT.
Se il carico effettivo è diverso dalle condizioni in cui è stata specificata la precisione del CT, le prestazioni di misurazione potrebbero cambiare.
Un carico eccessivo può aumentare la tensione richiesta dal secondario del TA e influenzarne le condizioni operative magnetiche.
Pertanto, il TA dovrebbe essere selezionato con un carico nominale adeguato per l'intero circuito secondario.
Effetto della corrente primaria
La precisione del TA può anche variare a seconda della corrente primaria effettiva.
Un TA potrebbe non fornire esattamente la stessa precisione a correnti molto basse, correnti di funzionamento normali e correnti elevate.
Ciò è particolarmente importante nelle applicazioni di misurazione-dell'energia perché il carico elettrico può cambiare durante il giorno.
Ad esempio, un impianto industriale può avere una grande differenza tra il carico notturno minimo e il carico produttivo massimo.
La selezione di un rapporto TA appropriato aiuta a garantire che la corrente operativa effettiva rimanga entro un intervallo di misurazione adeguato.
Effetto della saturazione
La saturazione magnetica è un altro fattore importante che influenza le prestazioni della TC.
Quando il nucleo magnetico si avvicina alla saturazione, il rapporto tra corrente primaria e corrente secondaria potrebbe non rimanere più proporzionale.
Durante condizioni di guasto di corrente elevata-, i TA di protezione possono subire una forte eccitazione magnetica.
Se un trasformatore di corrente si satura in modo significativo, la forma d'onda secondaria potrebbe risultare distorta e il relè di protezione potrebbe ricevere una rappresentazione imprecisa della corrente primaria.
Per questo motivo, i TA di protezione devono essere selezionati in base ai requisiti del sistema di protezione, comprese le caratteristiche appropriate di saturazione ed eccitazione.
Temperatura e condizioni ambientali
Anche la temperatura può influenzare le prestazioni del CT.
Le variazioni di temperatura possono influenzare la resistenza elettrica dell'avvolgimento e le caratteristiche magnetiche dei materiali utilizzati nel TA.
Anche condizioni ambientali quali umidità, altitudine, inquinamento e condizioni di installazione possono influire sulle prestazioni complessive del trasformatore.
Per applicazioni impegnative, il TA dovrebbe quindi essere selezionato in base all'ambiente operativo effettivo e alle condizioni specificate dal produttore.
Precisione di misurazione rispetto alle prestazioni di protezione
È importante distinguere tra precisione di misurazione e prestazioni di protezione.
Un TA di misurazione è progettato principalmente per fornire informazioni precise sulla corrente per la misurazione e la gestione dell'energia.
Un TA di protezione, invece, è progettato per fornire informazioni utili sulla corrente ai dispositivi di protezione in condizioni anomale.
Un TA eccellente per la misurazione dell'energia non è automaticamente la scelta migliore per un'applicazione di protezione.
La classe di precisione e le caratteristiche prestazionali devono sempre corrispondere all'applicazione prevista.
Come migliorare la precisione del trasformatore di corrente
Diversi passaggi possono aiutare a mantenere buone prestazioni di misurazione CT:
1. Selezionare il rapporto TA corretto.
2. Scegliere la classe di precisione appropriata.
3. Adattare il carico nominale al circuito secondario effettivo.
4. Utilizzare cavi secondari di dimensioni e lunghezze adeguate.
5. Controllare attentamente la polarità e il cablaggio.
6. Evitare connessioni secondarie non necessarie.
7. Installare il CT secondo le istruzioni del produttore.
8. Eseguire test e calibrazioni appropriati.
9. Verificare la presenza di segni di surriscaldamento o problemi di isolamento.
10. Sostituire i TA danneggiati o degradati quando necessario.
L'installazione corretta è importante tanto quanto la scelta di un CT di alta-qualità.
Come viene testata la precisione della TC?
L'accuratezza della TC può essere verificata utilizzando apparecchiature e procedure di test adeguate.
Un test del rapporto confronta l'effettivo rapporto della corrente primaria e secondaria con il rapporto di trasformazione nominale.
Altri test possono valutare l'errore del rapporto, lo sfasamento, le caratteristiche di eccitazione, le condizioni di isolamento e altri parametri prestazionali a seconda del tipo e dell'applicazione del TA.
I test devono essere eseguiti da personale qualificato utilizzando procedure e attrezzature adeguate, in particolare per installazioni a media- e alta-tensione.
Conclusione
La precisione di un trasformatore di corrente dipende da qualcosa di più della sua classe di precisione dichiarata. Il rapporto TA, il carico, la corrente primaria, la saturazione, la frequenza, la temperatura, le caratteristiche magnetiche, le condizioni di installazione e i requisiti dell'applicazione possono influenzare le prestazioni.
Per la misurazione dell'energia e della misurazione elettrica sono essenziali una classe di precisione di misurazione adeguata e un carico adeguato.
Per le applicazioni di protezione, le caratteristiche di saturazione ed eccitazione sono particolarmente importanti.
Selezionando le specifiche CT corrette e installando, testando e mantenendo il trasformatore in modo corretto, gli utenti possono ottenere misurazioni di corrente affidabili e prestazioni affidabili del sistema elettrico-.