اصول عملکرد ترانسفورماتور جریان (CT)

چون جریان خطوط زیاد می باشد و نمی توان مستقیما آن را اندازه گرفت با استفاده از این دستگاه از جریان نمونه برداری میکنند. این دستگاه به صورت سری در مدار قرار می گیرد.

همچنین برای ایزوله شدن شبکه های فشار قوی از سیتم های اندازه گیری و حفاظت از این وسیله استفاده می شود.

انواع تست‌های الكتريكی ترانسفورماتور جریان 

1. نسبت تبديل

از دستگاه تزریق جریان، درصدی از جریـان نـامی آن در فركانس نامی شبكه به ترمینالهای اولیه ترانسفورماتور جریـان تزریـق میگردد. سپس مقدار جریان در اولیه و ثانویه در هسته مورد تست، قرائت و ثبت میگردد. نسبت تبـدیل با استفاده از نسبت جریان اولیه به جریان ثانویه بدست می آید. اندازه گیری نسـبت تبـدیل در مرحلـه راه اندازی پست، برای تمامی تپهای مورد استفاده در تمامی هسته ها انجام میگیرد در غیر اینصورت فقـط در تپ تحت بهره برداری این آزمایش انجام میشود. ضمنا پیشنهاد میشود كه این آزمـایش در شـرایطی انجام شود كه سیم پیچ ثانویه هسته تحت تست، اتصال كوتاه شده است.

مقدار خطای مجاز تست نسبت تبدیل برای هسـته هـای انـدازه گیـری و حفـاظتی ترانسـفورماتورهای جریان در جدول زیر آورده شده است.

تست مقاومت عايقی

در این تست، مقاومت عایقی سیمپیچ اولیه و سیم پیچهای ثانویه نسبت به سیستم زمین و نسبت به همدیگر به منظور بررسی وضعیت عایقی ترانسفورماتور جریان اندازه گیری میشود.برای اندازه گیری مقاومت عایقی بین سیمپیچ اولیه و زمین، پراب مثبت دستگاه تست مقاومت عایقی به سیم پیچ اولیه و پراب منفی آن به سیستم زمین متصل میگردد. سیم پیچهای ثانویه به یكدیگر متصل شده و به گارد دستگاه مقاومت عایقی وصل شوند. ضمنا در صورتی كه گارد با پراب منفی دستگاه تست هم پتانسیل باشد، نیازی به جدا كردن اتصال سیم پیچ ثانویه از بردن وجود ندارد. در این آزمایش، سپس با اعمال ولتاژ، بایستی مقاومت عایقی در ثانیه 15ام و ام 60ثبت گردد. توصیه می شود كه سطح ولتاژ اعمالی برای انجام این آزمایش، بر اساس توصیه سازنده باشد. در صورت عدم ارائه آن توسط سازنده ترانسفورماتور جریان، میتوان از مقادیر جدول زیر استفاده نمود.

ترجیحا تست باید در دمای 20 درجه سلسیوس انجام شود تا نیازی به اعمال ضریب تصحیح دما نداشته باشد؛ یا اینكه در دمای مشابه با تست قبلی انجام گردد تا مقایسه نتایج با تست قبلی به سادگی امكان پذیر باشد. در غیر اینصورت بایستی مقدار مقاومت عایقی در دمای 20 درجه سانتیگراد محاسبه گردد كه ضریب تصحیح مربوطه در جدول زیر آورده شده است.

با استفاده از رابطه R’=R*α ، مقدار مقاومت عایقی در دمای 20 درجه سانتیگراد بدست می آید. که در آن:

‘R  :  مقاومت عايقي در دماي 20درجه سانتيگراد

R  :  مقاومت عايقي اندازه گیری شده

 α :  ضريب تصحيح دما بدست آمده از جدول فوق ميباشد

تست پلاريته

در این تست صحت سربندی ترمینالهای ثانویه ترانسفورماتور جریان مشخص میشود.
ترمینال سیم پیچ اولیه در ترانسفورماتورهای جریان را با P1 و P2 و ترمینالهای سیم پـیچ ثانویـه را بـا S1 و S2 مشخص میكنند. طبق قرارداد اگر جریان اولیه به ترمینال P1 وارد شود، آنگاه جریـان ثانویـه از ترمینال S1 خارج میشود. تست پلاریته در مرحله راه اندازی پست بایـد در بیشـترین تـپ و در تمـامی هسته ها انجام گردد. البته در صورت تعیین تپ تحت بهره برداری، این آزمایش در آن تپ انجام میشـود. بدین منظور قطب مثبت گالوانومتر به ترمینال S1 و قطب منفی گالوانومتر به ترمینال S2 متصل میگـردد. سپس قطب مثبت منبع ولتاژ DC نظیر باتری به ترمینال P1 و قطب منفی آن به ترمینال (P2 به صـورت لحظه ای) وصل میگردد. در لحظه اعمال ولتاژ DC با دامنه 6 تا 12 ولت باید انحراف ناگهانی در جهـت مثبت در گالوانومتر ایجاد گردد. دامنه ولتاژ انحرافی در محدوده چند میلی ولت است. لازم به ذكـر اسـت روش تعیین خودكار پلاریته توسط دستگاه تست پیشرفته (مثلا با اندازه گیری اختلاف فاز بین جریانهای اولیه و ثانویه) نیز مورد قبول است.

تست بردن

مسیر در این تست میزان بردن (بار مصرفی) مدار بدست می آید كه شامل مقاومت كابل مسیر و آمپدانس رله ها و دستگاه های اندازه گیری متصل به ثانویه ترانسفورماتور جریان است. بردن میتواند بر حسب اهم یا ولت آمپر بیان شود.

در این تست باید مدار ثانویه از ترمینالهای ترانسفورماتور جریان ایزوله شود و سپس جریان نامی ثانویه ترانسفورماتور جریان (1 یا 2 یا 5 آمپر) به مدار خروجی آن تزریق میگردد. با استفاده از ولتمتر، مقدار ولتاژ دو سر مدار از محل ترانسفورماتور جریان اندازه گیری شده و مقدار بردن بر حسب ولت آمپر، از ضرب ولتاژ اندازه گیری شده در جریان تزریقی محاسبه میگردد.

این آزمایش معمولا بصورت تكفاز انجام میشود، بنابراین در ترانسفورماتورهای جریان با هسته اندازه گیری در صورتی كه بردن اندازه گیری شده بیش از مقدار بردن نامی ترانسفورماتور جریان باشد، لازم است بردن سیم نول متصل به مدار ثانویه ترانسفورماتور جریان حذف گردد. برای این منظور اگر بردن اندازه گیری شده بیش از مقدار نامی بدست آید، میتوان هنگام انجام آزمایش، دو انتهای سیم نول را به زمین وصل نمود.

تست منحنی اشباع

در این تست منحنی اشباع ترانسفورماتور جریان تعیین شده و بر اساس آن ولتاژ زانوی اشباع بدست می آید كه با مقدار ارائه شده توسط سازنده مقایسه میگردد. در این تست ولتاژ اعمالی به سمت ثانویه ترانسفورماتور جریان از صفر ولت به تدریج افزایش یافته و مقادیر ولتاژ و جریان ثبت میگردد. در هنگام تست، نباید ولتاژ اعمالی كاهش یابد و باید فقط به صورت افزایشی باشد. طبق تعریف استاندارد ،IEC نقطه زانوی اشباع جایی است كه با افزایش 10درصد ولتاژ، مقدار جریان عبوری از مدار به میزان 50 درصد افزایش یابد. لازم به ذكر است كه قبل از انجام تست باید شار پسماند حذف شود. یكی از روشهای مورد استفاده برای این منظور به این صورت است كه ابتدا ولتاژ سینوسی اعمالی به ثانویه ترانسفورماتور جریان به تدریج تا كمی بیشتر از ولتاژ زانوی اشباع افزایش مییابد. در مرحله بعد، ولتاژ منبع به تدریج تا مقدار صفر كاهش می یابد تا شار پسماند از بین برود.

تست مقاومت اهمی سيم پيچ ثانويه

در این تست مقدار مقاومت DC سیم پیچ ثانویه ترانسفورماتور جریان بر حسب اهم بدست می آید. به منظور اندازه گیری مقاومت اهمی سیم پیچ، جریان DC حدود یك آمپری به سیم  پیچ ترانسفورماتور جریان اعمال میگردد. مدتی باید صبر كرد تا ولتاژ دو سر مدار به مقدار نهایی خود برسد. سپس ولتاژ دو سر سیم پیچ و جریان عبوری ثبت شده و از تقسیم ولتاژ بر جریان، مقاومت اهمی سیم پیچ بدست می اید.

تست تانژانت دلتا

در این تست مقدار ضریب تلفات عایقی ترانسفورماتور جریان بدست می آید.
برای انجام این آزمون باید ترانسفورماتور جریان را بی برق نموده و مطابق با مراحل زیر به انجام تست اقدام نمود:
ابتدا باید از خشك بودن سطح بیرونی مقرههای ترانسفورماتور جریان اطمینان حاصل نمود. لذا با استفاده از دستمال خشك، مقره های ترانسفورماتور جریان تمیز میگردد. لازم به ذكر است این تست نباید در هوای نمناك با رطوبت بالا انجام گیرد.
پراب فشار قوی دستگاه تانژانت دلتا به هادی اولیه ترانسفورماتور جریان و پراب فشار ضعیف به ترمینال تست ترانسفورماتور جریان متصل میگردد. دستگاه تانژانت دلتا در حالت UST قرار داده میشود و گارد دستگاه تست به بدنه ترانسفورماتور جریان متصل میشود. این تست با اعمال ولتاژ 10 كیلوولت انجام میگردد. در این حالت نیازی به جدا كردن اتصال ترمینال اولیه ترانسفورماتور جریان با سایر تجهیزات شبكه نمیباشد.
در صورت عدم وجود ترمینال تست در ترانسفورماتور جریان پراب فشار قوی دستگاه تانژانت دلتا به هادی اولیه ترانسفورماتور جریان و پراب فشار ضعیف به بدنه زمین شده ترانسفورماتور جریان متصل میگردد. دستگاه تانژانت دلتا در حالت GST قرارداده میشود و نیازی به استفاده از سیم گارد نمیباشد. در این حالت لازم است اتصال ترمینال اولیه ترانسفورماتور جریان از سایر تجهیزات شبكه جدا گردد.
توصیه میگردد برای بررسی دقیق تر عایق، تست را در یك پنجم ولتاژ تست اصلی (2 کیلو ولت) نیز انجام داد.

تست های تكميلی شامل موارد ذيل هستند:

“FDS” Frequency Domain Spectroscopy  

در این تست پاسخ فركانسی سیستم عایقی ترانسفورماتور جریان بدسـت مـی آیـد كـه شاخصی از كلیت وضعیت سیستم عایقی بویژه رطوبت موجود در آن میباشد

Partial Discharge (PD)

 تخلیه جزئی : در این تست میزان تخله جزئی ترانسفورماتور جریان بدست می آید كه شاخصـی از وضعیت سیستم عایقی میباشد

Dissolved Gas Analysis و اندازه گیری رطوبت روغن

 در این تست وضعیت روغـن عـایقی در ترانسـفورماتور جریان بدست می آید. در صورتی كه مقدار تانژانت دلتا یا میزان رشد آن بیش از حد مجاز باشد، اسـتفاده از این تست توصیه میشود.

تست اندازه گیری خطای فاز:

در این تست خطای فاز ترانسفورماتور جریان بدست می آید.

منابع

1. ANSI/NETA MTS-2015, “Standard for Maintenance Testing Specifications forElectrical Power Distribution Equipment and Systems”, 2015.
2. ANSI/NETA MTS-2011, “APPENDIX B FREQUENCY OF MAINTENANCETESTS: an excerpt from the ANSI/ NETA Standard for Maintenance TestingSpecifications for Electrical Power Equipment and Systems”, 2011.
3. Facilities Instructions, Standards, and Techniques Volume 4-1B, “MaintenanceScheduling for Electrical Equipment”, March, 2015.
4. “Electrical Power Equipment Maintenance and Testing”, Second Edition, Paul Gill.
5. شركت توانیر – معاونت هماهنگی انتقال- دفتر فنی و نظارت شبكه انتقال – دستورالعمل سرویس، نگهداری و تعمیرات دورهای ترانسفورماتورهای جریان