Una spiegazione dettagliata dei trasformatori di corrente: sono trasformatori o convertitori?

Nel campo dell'ingegneria elettrica, il dibattito se un trasformatore di corrente (TA) sia un "trasformatore" o un "convertitore" spesso nasce dalla confusione riguardo ai meccanismi fisici sottostanti e alle caratteristiche applicative macroscopiche. Dal punto di vista della teoria elettromagnetica rigorosa, un trasformatore di corrente è essenzialmente un tipo speciale di trasformatore. Tuttavia, nella pratica ingegneristica dei sistemi di alimentazione, per enfatizzare la sua funzione di convertire grandi correnti in piccole correnti standard con un rapporto preciso, viene storicamente definito "convertitore". Questa dualità terminologica riflette l'enfasi caratteristica dello stesso dispositivo fisico in diverse dimensioni applicative: come trasformatore, è un elemento sensibile passivo basato sull'accoppiamento del circuito magnetico; come convertitore, è la fonte di collegamenti di misurazione e protezione standardizzati nel sistema di alimentazione.

A differenza dei trasformatori di trasformazione di tensione convenzionali, che sono pilotati da una "sorgente di tensione" e perseguono un adattamento ad alta impedenza, i trasformatori di corrente sono topologicamente definiti come dispositivi generatori di corrente. Il suo lato primario presenta un'impedenza in serie estremamente bassa e il principio di progettazione fondamentale è ridurre al minimo la caduta di tensione aggiuntiva e la perdita di potenza sul circuito principale misurato. In condizioni operative di stato stazionario, il circuito secondario del trasformatore di corrente deve essere collegato a un carico con impedenza estremamente bassa (come un resistore di campionamento o una bobina di relè) per mantenerlo in uno stato operativo di quasi cortocircuito. Questa caratteristica operativa è la differenza ingegneristica fondamentale tra questo e i normali trasformatori. Una volta che il lato secondario è aperto, i -circuiti dell'ampere-smagnetizzante scompaiono istantaneamente e l'intera forza magnetomotrice di eccitazione sul lato primario causerà una profonda saturazione del nucleo. Ciò non solo indurrà pericolosi picchi di alta-tensione di diverse migliaia di volt nell'avvolgimento secondario, ma innescherà anche un grave effetto di magnetismo residuo, distruggendo permanentemente la linearità di trasmissione dell'apparecchiatura.

Nelle applicazioni professionali, la valutazione delle prestazioni dei trasformatori di corrente non può essere limitata al rapporto e allo sfasamento. Quando si verifica un guasto da cortocircuito-in un sistema di alimentazione, la corrente di guasto spesso contiene una grande componente CC aperiodica. Per i tradizionali trasformatori di corrente elettromagnetici con nuclei in acciaio al silicio, la polarizzazione CC fa sì che il punto operativo si sposti rapidamente nella regione non lineare della curva di magnetizzazione, portando a una grave saturazione transitoria. A questo punto, la forma d'onda dell'uscita secondaria mostrerà una distorsione di ritaglio, causando il mancato funzionamento o il malfunzionamento dei dispositivi di protezione relè che si basano sul rilevamento del passaggio per lo zero-o sul confronto di fase.

Per risolvere questo problema, i moderni trasformatori di corrente ad alta-precisione e grado di protezione-hanno subito notevoli compromessi e innovazioni nella scienza dei materiali. Oltre a utilizzare lamine di acciaio al silicio-laminate a freddo con elevata densità di flusso magnetico di saturazione e bassa coercività, le apparecchiature di misurazione e analisi della qualità dell'energia-di fascia alta incorporano ampiamente nuclei toroidali in lega permallosa o amorfa/nanocristallina. Questi materiali possiedono una permeabilità iniziale estremamente elevata e una risposta a banda ultra-larga (che copre la corrente continua fino a decine di kHz), sopprimendo efficacemente gli errori di isteresi e la distorsione armonica ad alta-frequenza sotto carichi leggeri. Inoltre, per gli scenari ad altissima-tensione e sottostazioni intelligenti, le strutture elettromagnetiche tradizionali si stanno gradualmente evolvendo verso bobine di Rogowski senza nucleo e tutti i-trasformatori di corrente in fibra ottica. Le bobine Rogowski utilizzano un nucleo cavo per eliminare i problemi di saturazione magnetica e non linearità. Combinati con un circuito integratore ad alta-precisione, raggiungono una trasmissione lineare perfetta da microampere a kiloampere, rompendo completamente i vincoli fisici dei tradizionali materiali con nucleo in ferro.

Con la piena implementazione della norma IEC 61850, i confini funzionali dei trasformatori di corrente vengono ridefiniti. I trasformatori di corrente (CT) tradizionali richiedono la conversione A/D in un'unità di fusione locale, mentre i trasformatori di corrente elettronici (ECT) di nuova generazione e i trasformatori di corrente (LPCT) a bassa{3}}potenza integrano direttamente il campionamento ad alta-precisione e la codifica digitale sul lato dell'alta-tensione, trasmettendo i dati direttamente alla sala di controllo tramite fibra ottica in messaggi SV (valore campionato). Questa architettura non solo risolve fondamentalmente le interferenze elettromagnetiche e i problemi della corrente di terra causati dalla trasmissione su cavi lunghi, ma fornisce anche un riferimento temporale a livello di nanosecondi- per la misurazione panoramica dei fasori sincroni della rete elettrica.

Ancora più dirompente è la svolta ingegneristica nella tecnologia di misurazione della precisione quantistica. I trasformatori di corrente quantistici basati sui centri di colore dell'azoto di diamante-vacanze (NV) rappresentano l'avanguardia in questo campo. Questa tecnologia abbandona il tradizionale percorso di induzione elettromagnetica, utilizzando la sensibilità estremamente elevata dei centri di colore NV ai campi magnetici deboli per invertire direttamente la distribuzione del campo magnetico attorno ai conduttori ad alta-tensione attraverso un meccanismo di lettura ottica. Attualmente, i prototipi basati su questo principio hanno raggiunto un funzionamento stabile a lungo-termine in sottostazioni con livelli di tensione di 110 kV e superiori, segnando la transizione formale della tecnologia di misurazione della corrente dall'"era elettromagnetica classica" all'"era del rilevamento quantistico".

Interruttore automatico del generatore ad alta tensione per interni VTZ-15/T5000-63 è un interruttore automatico in vuoto progettato per le prese dei generatori in sistemi CA trifase a 50 Hz da 15 kV e inferiori. Viene utilizzato principalmente nei circuiti ausiliari degli impianti di gruppi elettrogeni idroelettrici di piccole e medie dimensioni-, generatori di energia termica, nuovi sistemi di generazione di energia e strutture industriali-come quelli dei settori chimico e di trasformazione-che operano con le proprie capacità di generazione di energia vincolata.

Parametri tecnici:

1.Tensione nominale: 15 kV

2. Meccanismo operativo: meccanismo operativo integrato.

3. Metodo di installazione: unità estraibile montata-a pavimento, fissa-

4. Cabinet compatibile: cabinet fisso speciale della serie XGN.

5. Conformità del prodotto agli standard: GB/T 1984-2014, GB/T 11022-2011, GB/T 14824-2021.

Caratteristiche del prodotto: elevata capacità di corrente e capacità di interruzione, capacità di raffreddamento, isolamento a sezione trasversale ellittica-, anelli di compensazione.

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