Što je strujni transformator i kako radi?

Strujni transformator je uređaj koji uzima veliku, potencijalno opasnu električnu struju koja teče kroz dalekovod i proizvodi manju, proporcionalnu struju - obično 1 amper ili 5 ampera - koja je sigurna i kompatibilna s mjernim instrumentima, zaštitnim relejima i opremom za nadzor. Radi na principu elektromagnetske indukcije, koristeći magnetsku jezgru i sekundarni namot za prijenos informacija o struji bez ikakve izravne električne veze između primarnog kruga i mjernih instrumenata.

Kada je sekundarni krug strujnog transformatora pod naponom otvoren, nema sekundarne struje koja bi stvorila suprotnu magnetomotornu silu. Tok jezgre raste do razine zasićenja na svakoj polovini ciklusa, generirajući vrlo visoke naponske skokove na sekundarnim terminalima - ponekad prelazeći nekoliko tisuća volti. To predstavlja ozbiljan rizik od strujnog udara za osoblje, oštećenja sekundarne izolacije i trajne degradacije materijala jezgre zbog magnetskog preopterećenja. Uvijek kratko spojite sekundar ili održavajte priključeno opterećenje kada je CT pod naponom.

Mjerni CT je dizajniran za visoku točnost pri normalnim radnim strujama - obično unutar 1% do 120% nazivne struje - i napravljen je za brzo zasićenje kada se pojave struje kvara, štiteći priključena brojila od oštećenja. Zaštitni CT je dizajniran da ostane linearan i precizan čak i pri vrlo visokim umnošcima nazivne struje (npr. 10 do 20 puta nazivne struje) tako da zaštitni releji mogu ispravno detektirati i reagirati na kvarove. Ove dvije vrste imaju komplementarne uloge i općenito nisu zamjenjive u kritičnim primjenama.

Omjer 400/5 znači da kada 400 ampera teče kroz primarni krug, sekundarni namot će proizvesti 5 ampera. Omjer je 80:1. Ovaj izlaz od 5 ampera kompatibilan je sa standardnim zaštitnim relejima i mjeračima energije dizajniranim za ulaz od 5 A. Ako je primarna struja 200 ampera, sekundarna će biti 2,5 ampera. Omjer s natpisne pločice definira proporcionalni odnos u cijelom rasponu mjerenja, podložno ograničenjima klase točnosti.

Standardni strujni transformatori rade na principu elektromagnetske indukcije, koja zahtijeva izmjeničnu (promjenjivu) struju da inducira napon u sekundaru. Ne mogu mjeriti istosmjernu struju (DC) jer DC ne stvara promjenjivi magnetski tok. Za mjerenje istosmjerne struje koriste se alternativne tehnologije kao što su pretvarači struje s Hallovim efektom, senzori fluxgatea ili Rogowskijeve zavojnice s integriranom elektronikom. Specijalizirani DC-imuni ili CT-ovi s nultim protokom postoje za primjene koje uključuju DC prednapon, ali to su kategorije proizvoda koje se razlikuju od standardnih AC strujnih transformatora.

Izbor između 1 A i 5 A sekundarnih vrijednosti prvenstveno ovisi o duljini sekundarnog kabela između CT-a i povezanih instrumenata. Sekundar od 5 A nosi pet puta veću struju od sekundara od 1 A, što znači da je snaga rasipana u otporu kabela 25 puta veća (budući da je snaga jednaka struji na kvadrat puta otporu). Za duge kabelske staze - obično više od 30 do 40 metara - preferira se sekundar od 1 A kako bi opterećenje bilo malo, a točnost visoka. Za kratke pogone u kompaktnom razvodnom uređaju, sekundari od 5 A su standardni i smanjuju broj zavoja potrebnih u sekundarnom namotu, pojednostavljujući proizvodnju.

Napon točke koljena je kritični parametar za strujne transformatore klase zaštite, posebno one koji se koriste u shemama diferencijalne i ograničene zaštite od zemljospoja. Definira se kao sinusoidalni sekundarni napon kod kojeg povećanje od 10% tog napona proizvodi povećanje od 50% u pobudnoj struji. U praktičnom smislu, predstavlja granicu između linearnog radnog područja i početka magnetskog zasićenja. Zaštitni CT-ovi moraju imati dovoljno visok napon točke koljena za provođenje potrebne struje releja kroz impedanciju sekundarnog kruga tijekom najgoreg slučaja kvara, osiguravajući pouzdan rad releja prije zasićenja jezgre.