بخشی از مقاله
چکیده:
عمدتا بنا بر تجربه مهندسین و متخصصین برق بیان ممی گردد که که ترانس جریان بر اثر باز شدن مسیر خروجی اش منفجر شده و یا آسیب شدید می بیند. برخی مشاهدات میدانی وجود دارد که همیشه این گفتار صادق نبوده و حتی CT پس از وصل مجدد مسیر آن پس از زمان نسبتا طولانی به درستی به کار خود ادامه داده است.
در این مقاله قصد داریم مکانیزم اثر آسیب دیدن به CT ها در شرایط باز بودن مسیر را به صورت تحلیلی و با نگاهی نسبتا متفاوت بررسی کرده و بر اساس مدل مداری ترانسفورماتور جریان به تحلیلی کمی نسبتا درستی از شرایط دست یافته و با لحاظ کردن همزمان اثر اشباع هسته و نیز اثر دمای بحرانی هسته - currie temp دمایی که در آن خاصیت فرومغناطیسی هسته به کلی محو می گردد - شرایط را به صورت واقعی تر بیان کنیم و به دید بهتری دست خواهیم یافت که چرا بعضا با باز ماندن ثانویه اتفاقی نمی افتد و تا حدی شرایط را تحمل می نماید. پس از بیان موارد فوق و لزوم جلوگیری از بروز این مشکل پیشنهاداتی جهت جلوگیری از این مشکل ، ارائه خواهد شد.
مقدمه:
امروزه ترانسفورماتور های جریان در سطح وسیعی در قسمت های مختلف سیستم قدرت اعم از تولید و انتقال و توزیع با اهداف مختللفی همچون اندازه گیری و حفاظت به کار می روند. می توان گفت مهم ترین آسیب برای CT ها باز شدن مدار ثانویه آن ها می باشد. از آن جا که جبران آسیب ها و صدمات ناشی از این امر مستلزم صرف هزینه و زمان و در بعضی از انواع CT ها انجام تعمیرات با سختی و مشکلات دسترسی همراه است و حجم عملیات تعمیرات نیز بالا می رود - همچون CT های نوع بوشینگی که در زیر بوشینگ ترانس های قدرت نیروگاهی تعبیه می شوند - . لذا بررسی دقیق تر این موضوع و راهکار های جلوگیری از بروز آن حائز اهمیت است.
تعابیر مختلفی برای مکانیزم تخریب CT در هنگام باز شدن مسیر مدار ثانویه آن بیان می گردد از جمله این که تعادل شار در هسته بر اثر نبود جریان ثانویه بر هم می خورد. در قسمت های بعد به بیان دقیق این مکانیزم خواهیم پرداخت.
در شکل های زیر نمایی از محفظه نصب CT های نوع بوشینگی در زیر بوشینگ و نیز هسته و سیم پیچی آن نشان داده شده اند.
شکل :1 نمای محفظه نصب و هسته و سیم پیچ ترانس های جریان نوع بوشینگی
مدل مداری تررانسفورماتور جریان :
ساختار ترانس جریان از نظر اصول عملکرد همانند ترانس ولتاژ ی معمولی می باشد. لذا مدار معادل آن کاملا مشابه مدار معادل ترانس های ولتاژی می باشد.
شکل :2 مدار معادل کامل یک ترانسفورماتور اعم از ولتاژ یا جریان بسته به ورودی اولیه
تفاوت اصولی در این است که در ترانس ولتاژ ورودی ترانس را ولتاژ در نظر می گیرند ولی برای ترانس جریان ورودی مدار معادل در اولیه جریان است که این جریان همان جریان مسیر اولیه CT می باشد.
پس ملاحظه می گردد که در ترانس ولتاژ با باز ماندن مسیر ثانویه هیچ اتفاقی نمی افتد و تنها مقدار جریان جزیی از شاخه بی باری ترانس می گذرد. در صورت اتصال کوتاه شدن ثانویه میزان جریان زیادی از ترانس گذشته و تزانس آسیب خواهد دید.
بالعکس مطابق مدار معادل بیان شده در ترانس های جریان در صورت اتصال کوتاه شدن ثانویه تقریبا همان جریان اولیه از ثانویه عبور خواهد کرد و هیج مشکلی بروز نمی کند. - جریان شاخه بی باری در CT ها به دلیل پایین بودن ولتاژ ثانویه در شرایط عادی و کیفیت بالای هسته از نظر مغناطیس شوندگی و تلفات ، بسیار کم است و به عبارتی امپدانس شاخه بی باری بسیار بالا است. -
در صورت باز ماندن مسیر ثانویه CT به ناچار تمامی جریان اولیه از شاخه بی باری ترانس جریان خواهد گذشت. - همان طور که بیان گردید ورودی ترانس جریان در اولیه آن جریان می باشد - لذا شار بر آیند در هسته بسیار بالا رفته و ولتاژ بسیار زیای در ثانویه ظاهر می شود. - تعبیر دیگر این که گذشتن جریان اولیه از امپدانس بالای بی باری ولتاژ زیادی در دو سر آن به وجود می آورد - .
همچنین به دلیل گذر جریان بالا از شاخه مقاومت تلفات هسته - Rc - تلفات حرارتی هسته CT به شدت بالا خواهد رفت.
لذا با دو پدیده ایجاد ولتاژ بالا در ثانویه و تولید حرارت زیاد در هسته CT روبرو هستیم. بر اثر ولتاژ ایجاد شده احتمال بروز آرک در قسمت های مختلف اعم از بین لایه های سیم پیچی ثانویه و یا ترمینال خروجی و تجهیزات لوپ مسیر CT وجود دارد.
