Un trasformatore di corrente a nucleo bilanciato (CBCT) è un trasformatore di corrente specializzato utilizzato per rilevare la corrente residua e-a sequenza zero nei sistemi di protezione dai guasti a terra. In pratica, i termini "trasformatore di corrente a nucleo bilanciato" e "trasformatore di corrente a sequenza zero" sono spesso usati in modo intercambiabile, poiché entrambi descrivono lo stesso dispositivo fondamentale: un TA che monitora l'equilibrio delle correnti che fluiscono attraverso tutti i conduttori che passano attraverso il suo nucleo. Il CBCT rileva i guasti identificando qualsiasi squilibrio tra le correnti di fase che indica che la corrente scorre attraverso un percorso non previsto, come la terra.
Il principio di funzionamento di una CBCT è elegantemente semplice. Tutti i conduttori di fase-e in genere anche il conduttore neutro-vengono fatti passare attraverso un singolo nucleo magnetico. In condizioni operative normali e bilanciate, la somma vettoriale delle correnti che fluiscono attraverso questi conduttori è zero, il che significa che nel nucleo non viene prodotto alcun flusso magnetico netto e non viene generata alcuna uscita secondaria. Quando si sviluppa un guasto a terra o un percorso di dispersione, parte della corrente ritorna attraverso la terra invece che nei conduttori di fase, creando uno squilibrio. Questo squilibrio produce un flusso magnetico residuo nel nucleo e induce una corrispondente corrente secondaria.
La distinzione fondamentale tra un CBCT e un normale trasformatore di corrente è che il CBCT risponde solo alle condizioni di squilibrio, non alla corrente di carico. Un normale TA misura l'entità della corrente che scorre attraverso un singolo conduttore, mentre un CBCT monitora la somma vettoriale delle correnti attraverso più conduttori. Ciò consente al CBCT di rilevare perdite e condizioni di guasto che i trasformatori di corrente standard non sono in grado di rilevare, rendendolo altamente sensibile alle correnti residue di basso-livello.
I TA con nucleo bilanciato sono comunemente utilizzati per la protezione dai guasti a terra nei sistemi di protezione dei motori a media-tensione e alta-tensione, nonché nei dispositivi a corrente residua a bassa-tensione. Sono un componente essenziale degli schemi di protezione ristretta dai guasti a terra, in cui rilevano guasti che non verrebbero rilevati dalla protezione da sovracorrente standard. I CBCT vengono utilizzati anche in applicazioni in cui è richiesto un rilevamento sensibile dei guasti a terra, come nel settore minerario, petrolchimico e in altri ambienti industriali in cui anche piccole correnti di dispersione possono comportare rischi significativi.
Da un punto di vista pratico, i CBCT sono generalmente meno costosi dei tradizionali trasformatori di corrente perché non richiedono un nucleo solido o un avvolgimento secondario complesso. Sono disponibili con finestre di varie dimensioni per adattarsi a diverse configurazioni di conduttori e la loro sensibilità può essere adattata ai requisiti di protezione specifici dell'applicazione. Quando si seleziona un CBCT, gli ingegneri devono considerare fattori quali la sensibilità richiesta, il numero e le dimensioni dei conduttori che passano attraverso il nucleo e la compatibilità del CT con il relè di guasto a terra o il dispositivo di protezione.
In sintesi, il trasformatore di corrente a nucleo bilanciato è un componente vitale nei sistemi di protezione dai guasti a terra. La sua capacità di rilevare lo squilibrio di corrente con elevata sensibilità lo rende indispensabile per proteggere il personale e le apparecchiature dai rischi di guasti a terra e correnti di dispersione.