Introduzione
I trasformatori di corrente (TA) svolgono un ruolo importante nei moderni sistemi di distribuzione dell'energia. Consentono di misurare, monitorare e utilizzare correnti elettriche elevate nelle apparecchiature di distribuzione da parte dei sistemi di protezione senza collegare conduttori ad alta-corrente direttamente a strumenti di misurazione o dispositivi di controllo convenzionali.
In un sistema di distribuzione dell'energia, i trasformatori di corrente si trovano nei quadri, nei pannelli di distribuzione, nelle sottostazioni, nei circuiti di alimentazione, nei sistemi di protezione e nelle apparecchiature di misurazione dell'energia. Convertendo la corrente primaria in una corrente secondaria standardizzata inferiore, un TA crea un'interfaccia pratica tra i circuiti elettrici ad alta-potenza e le apparecchiature di misurazione o protezione di basso-livello.
Il ruolo di un TA quindi non si limita alla misurazione della corrente. Può inoltre supportare la protezione elettrica, la gestione dell'energia, il monitoraggio del sistema, il rilevamento dei guasti e il controllo operativo.
1. Misurazione della corrente nei sistemi di distribuzione
Uno dei ruoli principali di un trasformatore di corrente è quello di rendere più facile la misurazione della corrente elevata.
I circuiti di distribuzione possono trasportare correnti troppo elevate per essere collegate direttamente ai contatori standard. Un TA riduce la corrente a un valore secondario adeguato, come 1 A o 5 A, a seconda del progetto del sistema.
Ad esempio, un TA da 600/5 A può fornire una corrente secondaria di circa 5 A quando la corrente primaria raggiunge i 600 A nominali in condizioni specificate.
La corrente secondaria inferiore può quindi essere collegata ad idonei strumenti di misurazione.
Ciò consente agli operatori di monitorare il carico elettrico senza immettere corrente elevata direttamente nello strumento di misura.
2. Supporto della misurazione dell'energia
I trasformatori di corrente sono ampiamente utilizzati per la misurazione dell'energia elettrica.
Negli edifici commerciali, negli impianti industriali, nelle sottostazioni e in altri sistemi di distribuzione, i TA possono essere collegati ai contatori di energia per misurare la corrente e calcolare la potenza elettrica e il consumo di energia.
Il CT deve avere una precisione di misurazione adeguata per l'applicazione prevista.
Anche la selezione del rapporto CT corretto è importante. Se il rapporto TA non corrisponde alla corrente di carico prevista, il sistema di misurazione potrebbe non fornire le prestazioni desiderate.
Per le applicazioni di misurazione dell'energia, è necessario considerare fattori quali la classe di precisione, il carico, la corrente operativa e i requisiti del contatore collegato.
3. Fornitura di segnali di corrente ai relè di protezione
Un altro ruolo importante dei TA nella distribuzione dell'energia è il supporto dei dispositivi di protezione.
I relè di protezione richiedono informazioni sulla corrente che scorre attraverso i circuiti elettrici. Un TA fornisce un segnale di corrente ridotta che può essere elaborato dal sistema di protezione.
Se si verifica una condizione anomala come un cortocircuito o una grave sovracorrente, il sistema di protezione può utilizzare i segnali CT per identificare la condizione e avviare un'azione protettiva appropriata.
Il TA utilizzato per la protezione deve avere caratteristiche adatte allo schema di protezione specifico, in particolare durante condizioni di guasto di corrente elevata-.
4. Rilevamento di condizioni di corrente anomale
I TA possono aiutare i sistemi di distribuzione a rilevare condizioni di corrente anomale.
Gli esempi includono:
* Sovracorrente
* Cortocircuiti
* Squilibrio di fase
* Guasti verso terra
*Condizioni di carico anomale
Normalmente non è lo stesso CT a prendere la decisione finale sulla protezione. Fornisce invece informazioni sulla corrente a misuratori, sistemi di monitoraggio o relè di protezione.
Questi dispositivi analizzano il segnale corrente e determinano se esiste una condizione anomala.
5. Monitoraggio dei circuiti di alimentazione
Gli alimentatori di distribuzione trasportano l'energia elettrica dalle apparecchiature di distribuzione ai carichi a valle.
I TA possono essere installati sui circuiti di alimentazione per monitorare il flusso di corrente.
Monitorando la corrente di alimentazione, gli operatori possono ottenere informazioni sui livelli di carico e sulle condizioni del sistema.
Queste informazioni possono essere utili per:
* Gestione del carico
* Monitoraggio delle apparecchiature
* Manutenzione preventiva
* Analisi dei guasti
* Gestione dell'energia
Per i sistemi di distribuzione più grandi, il monitoraggio di più alimentatori può fornire un quadro più chiaro di come l'energia elettrica viene distribuita in tutta la struttura.
6. Supporto della distribuzione dell'energia trifase-
Molti sistemi di distribuzione dell'energia utilizzano reti elettriche tri-fase.
È possibile installare TA sulle singole fasi per misurare le correnti di fase.
Le installazioni CT tri-fase possono supportare:
* Misurazione della corrente
* Misurazione dell'energia
* Monitoraggio di fase
* Sistemi di protezione
* Analisi della qualità dell'energia
L'identificazione e la polarità della fase corrette sono importanti quando più TA sono installati in un sistema trifase-.
Un cablaggio errato può portare a misurazioni errate o influenzare alcune funzioni di protezione.
7. Integrazione con quadri elettrici
Il quadro è un luogo comune per i trasformatori di corrente.
I TA possono essere installati attorno ai conduttori o integrati nei quadri di comando per fornire segnali di corrente a contatori e dispositivi di protezione.
In un sistema di quadri, i TA possono supportare sia funzioni di misura che di protezione.
Quando si seleziona un TA per il quadro è necessario considerare le dimensioni fisiche, i requisiti di isolamento, la corrente nominale primaria, la nominale secondaria, la precisione e la disposizione di installazione.
8. Supportare la protezione delle sottostazioni
Anche i trasformatori di corrente sono componenti importanti delle sottostazioni elettriche.
Le sottostazioni possono contenere circuiti ad alta-corrente che richiedono misurazioni e protezione affidabili.
I TA possono fornire segnali di corrente per sistemi di protezione come:
* Protezione da sovracorrente
* Protezione differenziale
* Protezione del trasformatore
* Protezione dell'alimentatore
* Protezione sbarre
Schemi di protezione diversi hanno requisiti CT diversi.
Per questo motivo, la scelta del TA dovrebbe basarsi sulla progettazione completa del sistema di protezione-piuttosto che solo sul rapporto di corrente nominale.
9. Aiutare con la gestione del carico
La misurazione accurata della corrente può aiutare gli operatori a capire come sono distribuiti i carichi elettrici.
In un impianto industriale, ad esempio, i TA possono essere installati sui principali alimentatori o circuiti di apparecchiature.
La corrente misurata può essere utilizzata per identificare:
*Attrezzature-a carico elevato
* Carica modifiche
* Carico di fase irregolare
*Potenziali condizioni di sovraccarico
* Modelli di consumo energetico
Queste informazioni possono supportare una migliore gestione del carico e una migliore pianificazione del sistema elettrico.
10. Supporto del monitoraggio remoto
I moderni sistemi di distribuzione dell'energia utilizzano sempre più sistemi digitali di monitoraggio e di gestione dell'energia.
I TA possono fornire segnali di corrente ad apparecchiature di monitoraggio compatibili, che possono quindi trasmettere i dati a un sistema di controllo o a una piattaforma di gestione dell'energia-.
Ciò consente di monitorare i carichi elettrici senza controllare manualmente i singoli circuiti.
Se integrati con altre misurazioni elettriche, i dati CT possono aiutare gli operatori a comprendere le prestazioni del sistema e a identificare più rapidamente le condizioni anomale.
11. Migliorare la visibilità del sistema elettrico
Un sistema di distribuzione non può essere gestito efficacemente senza informazioni affidabili sul flusso di corrente.
I TA forniscono un importante punto di misurazione tra il circuito di alimentazione ad alta-corrente e il sistema di monitoraggio.
Installando i CT in posizioni strategiche, gli utenti possono monitorare:
* Corrente principale in ingresso
* Corrente di alimentazione
* Corrente del trasformatore
* Corrente del motore
* Corrente del generatore
* Carichi di attrezzature individuali
Ciò crea una migliore visibilità di come l’elettricità si muove attraverso la rete di distribuzione.
12. Considerazioni importanti sulla selezione del CT
Quando si sceglie un TA per un sistema di distribuzione dell'energia, è necessario valutare diversi parametri.
Corrente primaria
La corrente primaria nominale deve corrispondere alla corrente operativa prevista e ai requisiti di sistema.
Corrente secondaria
I rating secondari comuni sono 1A e 5A. Il valore selezionato deve essere compatibile con il dispositivo collegato.
Classe di precisione
La classe di precisione deve corrispondere all'applicazione, soprattutto quando il TA viene utilizzato per la misurazione dell'energia.
Fardello
Il carico nominale del TA deve essere adeguato per l'intero circuito secondario, compresi i cavi e le apparecchiature collegate.
Livello di isolamento
Il grado di isolamento del TA deve essere adatto al livello di tensione e all'ambiente di installazione.
Caratteristiche di saturazione
Le applicazioni di protezione richiedono prestazioni di saturazione adeguate affinché il TA possa fornire informazioni utili sulla corrente durante condizioni di guasto.
Configurazione fisica
Il trasformatore di corrente deve adattarsi allo spazio di installazione disponibile e alla disposizione dei conduttori.
Considerazioni sulla sicurezza
I trasformatori di corrente devono essere sempre installati e mantenuti secondo le istruzioni del produttore e i requisiti di sicurezza elettrica applicabili.
Particolare attenzione dovrebbe essere prestata al circuito secondario. Un secondario del TA sotto tensione non deve essere lasciato accidentalmente aperto perché può svilupparsi una tensione pericolosa.
Sono essenziali la corretta identificazione del terminale, polarità, messa a terra, cablaggio e procedure di test.
Per i sistemi di distribuzione a media- e alta-tensione, l'installazione e i test devono essere eseguiti da personale adeguatamente qualificato.
Conclusione
Il ruolo di un trasformatore di corrente nella distribuzione dell'energia va ben oltre la semplice misurazione della corrente.
I TA forniscono segnali di corrente ridotti per contatori di energia, sistemi di monitoraggio e relè di protezione. Supportano il monitoraggio delle linee di alimentazione, la misurazione tri-fase, la protezione dei quadri elettrici, la protezione delle sottostazioni, la gestione del carico e il moderno monitoraggio remoto dell'energia.
Il TA corretto deve essere selezionato in base alla corrente primaria, al valore nominale secondario, ai requisiti di precisione, al carico, al livello di isolamento, alle caratteristiche di saturazione, alla progettazione fisica e all'applicazione.
Se selezionati, installati e sottoposti a manutenzione correttamente, i trasformatori di corrente forniscono informazioni affidabili che aiutano i sistemi di distribuzione dell'energia a funzionare in modo sicuro, efficiente e prevedibile.