Introduzione
Un trasformatore di corrente (CT) è un importante trasformatore di misura utilizzato per misurare, monitorare e proteggere i sistemi elettrici. La sua funzione principale è trasformare una corrente primaria elevata in una corrente secondaria inferiore che può essere collegata in modo sicuro a contatori, apparecchiature di monitoraggio e relè di protezione.
Per selezionare il TA giusto per un'applicazione elettrica, è importante comprenderne le caratteristiche di base. Queste caratteristiche determinano la precisione e l'affidabilità delle prestazioni del TA in condizioni operative normali e, per applicazioni di protezione, durante condizioni anomale o di guasto.
Le caratteristiche più importanti includono il rapporto di corrente, la corrente nominale primaria e secondaria, la classe di precisione, il carico, la frequenza, il livello di isolamento, le caratteristiche di eccitazione, le prestazioni di saturazione, la polarità e il tipo di applicazione.
1. Rapporto di trasformazione attuale
Il rapporto di trasformazione della corrente è una delle caratteristiche più basilari di un CT.
Rappresenta il rapporto tra la corrente primaria nominale e la corrente secondaria nominale.
Ad esempio, un TA valutato a 500/5 A è progettato per fornire circa 5 A di corrente secondaria quando la corrente primaria è 500 A nelle condizioni nominali.
Altri rapporti comuni includono 100/5A, 200/5A, 400/5A, 600/5A e 1000/5A.
Il rapporto deve essere selezionato in base alla corrente primaria prevista e ai requisiti dei dispositivi di misurazione o protezione collegati.
2. Corrente primaria nominale
La corrente primaria nominale è il valore della corrente primaria per il quale il TA è progettato per funzionare in condizioni specificate.
Normalmente è espresso in ampere.
Ad esempio, in un TA da 600/5A, la corrente primaria nominale è 600A.
La selezione della corrente primaria nominale appropriata è importante perché il TA deve corrispondere al carico elettrico previsto e alle condizioni operative.
Se il TA è notevolmente sovradimensionato rispetto al carico effettivo, le prestazioni di misurazione potrebbero non essere ottimali per alcune applicazioni. Se la corrente primaria supera regolarmente il valore nominale del TA, le considerazioni termiche e di precisione diventano importanti.
3. Corrente secondaria nominale
La corrente secondaria nominale è la corrente che il TA è progettato per fornire quando la corrente primaria raggiunge il suo valore nominale.
Le classificazioni secondarie comuni includono 1A e 5A.
Per esempio:
* TA 400/5A → Corrente secondaria nominale 5A
* TA 1000/5A → Corrente secondaria nominale 5A
* TA 400/1A → Corrente secondaria nominale 1A
La valutazione secondaria deve essere compatibile con il contatore, il relè o il dispositivo di monitoraggio collegato.
4. Classe di precisione
La classe di precisione descrive le prestazioni di misurazione previste del TA in condizioni operative specificate.
Applicazioni diverse richiedono livelli di precisione diversi.
I TA di misurazione sono progettati per fornire misurazioni precise della corrente per contatori di energia e sistemi di monitoraggio.
I TA di protezione sono progettati per mantenere prestazioni adeguate durante condizioni di guasto in modo che i relè di protezione possano ricevere informazioni utili sulla corrente.
La classe di precisione appropriata dovrebbe quindi essere selezionata in base allo scopo del CT.
5. Onere
Il peso è un'altra caratteristica importante.
Rappresenta il carico collegato al circuito secondario del TA e generalmente include l'impedenza di contatori, relè, cavi, terminali e altre apparecchiature secondarie.
Se il carico effettivo supera il carico nominale del CT, il CT potrebbe non mantenere la precisione o le prestazioni specificate.
Per questo motivo, durante la selezione del TA, è necessario considerare l'apparecchiatura secondaria collegata e la lunghezza del cavo.
6. Valutazione della frequenza
La frequenza nominale indica la frequenza per la quale è progettato il TA.
Le frequenze comuni del sistema di alimentazione- includono 50 Hz e 60 Hz.
Il TA deve essere adatto alla frequenza dell'impianto elettrico in cui è installato.
La frequenza influenza il comportamento magnetico del nucleo e può quindi influenzare le prestazioni del TA.
7. Livello di isolamento
Il livello di isolamento è particolarmente importante per i trasformatori di corrente a media- e alta-tensione.
Il sistema di isolamento del TA deve resistere alla normale tensione operativa e alle sollecitazioni elettriche applicabili del sistema.
Le prestazioni di isolamento dipendono dalla struttura del trasformatore, dai materiali, dalle condizioni ambientali e dal livello di tensione.
Un adeguato isolamento è essenziale per un funzionamento affidabile e sicuro.
8. Caratteristiche di eccitazione
Le caratteristiche di eccitazione descrivono la relazione tra la tensione applicata al secondario del TA e la corrente di eccitazione richiesta dal nucleo magnetico.
Forniscono informazioni utili sul comportamento magnetico della CT.
Le caratteristiche di eccitazione sono particolarmente importanti per i TA di protezione perché possono aiutare a determinare il punto in cui il nucleo si avvicina alla saturazione.
Testare le caratteristiche di eccitazione può anche aiutare a identificare alcuni problemi con il circuito magnetico.
9. Prestazioni di saturazione
Un CT dovrebbe avere caratteristiche di saturazione adeguate per l'applicazione prevista.
La saturazione si verifica quando il nucleo magnetico non riesce più a mantenere una relazione proporzionale tra flusso magnetico ed eccitazione.
Durante un guasto, la corrente primaria può diventare molto elevata. Se il TA si satura eccessivamente, la forma d'onda della corrente secondaria potrebbe risultare distorta.
Per le applicazioni di misurazione, la saturazione può causare errori di misurazione.
Per le applicazioni di protezione, una saturazione eccessiva può influenzare il segnale di corrente ricevuto dai relè di protezione.
Pertanto, quando si seleziona un TA di protezione è necessario considerare le prestazioni di saturazione.
10. Polarità
La polarità del TA identifica la direzione relativa della corrente sui terminali primario e secondario.
La polarità corretta è importante quando i TA sono collegati a misuratori, relè di protezione o circuiti CT multipli.
Una polarità errata può causare misurazioni di potenza errate o comportamenti indesiderati in determinati schemi di protezione.
I terminali CT sono quindi normalmente contrassegnati per indicarne la polarità e l'orientamento del collegamento.
11. Configurazione primaria e secondaria
I trasformatori di corrente sono disponibili in diverse configurazioni fisiche ed elettriche.
I design comuni includono:
* Suoneria-tipo CT
* Finestra-tipo CT
* CT a nucleo diviso-
* Barra-tipo CT
*TC di tipo ferita-
*TA toroidale
La progettazione appropriata dipende dalla disposizione dei conduttori, dallo spazio di installazione disponibile, dal livello di corrente e dai requisiti dell'applicazione.
Ad esempio, un TA apribile-core può essere utile per applicazioni di retrofit in cui il conduttore esistente non può essere facilmente disconnesso.
12. Intervallo di misurazione
L'intervallo di misurazione utile è un'altra caratteristica importante della TC.
Un TA deve essere selezionato in modo che la corrente operativa prevista rientri nell'intervallo in cui può fornire una precisione adeguata.
Per le applicazioni di misurazione, l'intervallo di misurazione può essere particolarmente importante poiché il carico effettivo può variare in modo significativo nel corso della giornata.
La selezione di un rapporto appropriato aiuta a garantire che il CT possa fornire misurazioni utili nell'intervallo operativo previsto.
13. Prestazioni termiche
La corrente che scorre attraverso il CT produce calore e il CT deve essere in grado di funzionare in sicurezza entro i limiti termici specificati.
Le prestazioni termiche dipendono da fattori quali corrente primaria, carico secondario, temperatura ambiente, disposizione dei conduttori e ventilazione.
Un TA installato in un quadro elettrico ad alta-temperatura può presentare condizioni termiche diverse rispetto a uno installato in un ambiente ben-ventilato.
Pertanto, durante la selezione è necessario considerare l'ambiente operativo.
14. Caratteristiche meccaniche e ambientali
Le prestazioni del TA dipendono anche dalle condizioni in cui è installato il trasformatore.
Importanti fattori ambientali includono:
*Temperatura
*Umidità
* Polvere
* Inquinamento
* Vibrazione
*Corrosione
* Altitudine
*Installazione interna o esterna
Anche la costruzione meccanica dovrebbe essere adatta all'ambiente di installazione.
Ad esempio, le applicazioni esterne possono richiedere un TA con custodia adeguata e protezione ambientale.
15. Applicazione di misurazione o protezione
Una delle caratteristiche più importanti è l'applicazione prevista.
Un CT di misurazione è ottimizzato per una misurazione accurata.
Un TA di protezione è progettato per fornire prestazioni adeguate in condizioni di corrente elevata-e di guasto.
Questi due tipi possono avere design del nucleo, caratteristiche di precisione e requisiti prestazionali diversi.
Pertanto, un TA non dovrebbe mai essere selezionato basandosi solo sul rapporto di corrente. È necessario considerare anche l'applicazione prevista.
16. Sicurezza del circuito secondario
Il circuito secondario è un'altra caratteristica importante del funzionamento dei TA.
Quando circola la corrente primaria, il secondario del TA deve essere collegato correttamente al carico previsto o gestito secondo le procedure di cortocircuitazione approvate.
Un secondario TA sotto tensione non deve essere aperto inavvertitamente perché può svilupparsi una tensione pericolosa.
Il corretto cablaggio secondario, la messa a terra, l'identificazione dei terminali e le procedure di manutenzione sono quindi essenziali per un funzionamento sicuro.
Come selezionare un CT in base alle sue caratteristiche
Quando si sceglie un trasformatore di corrente, l'utente dovrebbe valutare insieme diverse caratteristiche:
1. Corrente primaria nominale
2. Corrente secondaria nominale
3. Rapporto corrente
4. Classe di precisione
5. Onere
6. Frequenza
7. Livello di isolamento
8. Caratteristiche di saturazione
9. Tipo di installazione
10. Condizioni ambientali
11. Requisiti di misurazione o protezione
12. Apparecchiature collegate
Considerare tutti questi parametri aiuta a garantire che il TA sia compatibile con l'impianto elettrico e fornisca prestazioni affidabili.
Conclusione
Le caratteristiche di base di un trasformatore di corrente determinano quanto bene può misurare, monitorare e supportare la protezione di un sistema elettrico.
Caratteristiche importanti includono il rapporto TA, la corrente primaria nominale, la corrente secondaria nominale, la classe di precisione, il carico, la classificazione di frequenza, il livello di isolamento, le caratteristiche di eccitazione, le prestazioni di saturazione, la polarità, le prestazioni termiche e la costruzione fisica.
Il TA giusto dovrebbe essere selezionato in base all'applicazione completa piuttosto che a un singolo parametro. Abbinando le caratteristiche del TA al sistema elettrico, alle apparecchiature collegate e all'ambiente di installazione, gli utenti possono ottenere misurazioni più accurate, monitoraggio affidabile e protezione elettrica efficace.