ترانس جریانctترانس جریان :
ترانسهای جریان برای نمونه گیری جریان به نسبت عبور جریان از اولیه خود و القای آن در ثانویه استفاده میشوند. این ترانسها به منظور حفاظت و اندازه گیری در ابتدای خطوط ورودی به پستها و همچنین در ورودی ترانس قدرت و ورودی ثانویه ترانس و همچنین در خروجی های پست و نقاط کلیدی دیگر که احتیاج است جریان در آن نقطه تحت نظر باشد استفاده میشود که هر کدام از این نقاط با ترانس مخصوص به خود چه از نظر عایقی و ساختمان و چه از نظر قدرت و دقت ، نصب و استفاده می گردند .
ترانسفورماتور جریان از دو سیم پیچ اولیه و ثانویه تشکیل شده که جریان واقعی در پست از اولیه عبور نموده و در اثر عبور این جریان و متناسب با آن، جریان کمی (در حدود آمپر) در ثانویه به وجود می‌آید. ثانویه این ترانسها با مقیاس کمتری از اولیه خود که تا حد بسیار بالایی تمام ویژگیهای جریان در اولیه خود را دارد به تجهیزات فشار ضعیف پست و رله ها و نشاندهنده ها متصل میشود. ثانویه این ترانسها دارای سیم پیچ با دورهای زیادتری نسبت به اولیه که بیشتر مواقع تنها یک شمش و یا چند دور از شمش است ساخته میشود .
نکته ای که قابل توجه است ، مقدار سیم پیچ در تعداد دور است که باید به نسبت مورد نظر رسید . در ثانویه سیم های بدور هسته سیم های لاکی هستند . هسته های حفاظتی بدون در نظر گرفتن تصحیح دور طراحی میشنود ولی در هسته های اندازه گیری جهت رسیدن به بارها و دقت های مورد نیاز تصحیح دور انجام میشود .میزان بار در ثانویه ، از نکات دیگر است که در طراحی سطح مقطع سیم پیچ موثر است .این ترانسها هم باید در حالت و شرایط عادی و هم در شرایط اضطراری مثل جریان زیاد و یا هر خطایی که ممکن است بوجود آید قابلیت اندازه گیری ونمونه گیری جریان را داشته باشد .
یکی ازمهمترین موارد در ساختمان یک ترانسفورماتور جریان، اختلاف ولتاژ خیلی زیاد بین اولیه و ثانویه میباشد زیرا ولتاژ اولیه همان ولتاژ نامی پست است، در حالیکه ولتاژ ثانویه خیلی پایین میباشد که با توجه به این مورد بایستی بین اولیه و ثانویه ایزولاسیون کافی وجود داشته باشد. ترانسفورماتورهای جریانی که در پست‌های فشارقوی مورد استفاده قرار می‌گیرند، دارای ایزولاسیون کاغذ و روغن (توأما") می‌باشند. طرح این ترانسفورماتورها نیز بستگی به سازنده آن داشته، ولی بطور کلی ترانسفورماتورهای جریان از نظر ساختمانی در انواع مختلف ساخته میشوند:
1- CT هاي هسته پايين
2- CT هاي هسته بالا
3- نوع بوشينگي
4- نوع شمشي
5- نوع حلقوي
6- نوع قالبي يا رزيني (Castin Resine)
الف) ترانسهای جریان هسته پائین:
ترانسفورماتورهای جریان هسته پایین و یا "TankType": در این نوع، هادی او
لیه در داخل یک بوشینگ به شکل "U" قرار دارد، بطوریکه قسمت پایین "U" در داخل یک تانک قرار دارد و د
ر این حالت اطراف اولیه بوسیله کاغذ عایق شده و در روغن غوطه‌ور می‌باشند در این حالت مخزن فلزی از نظر الکتریکی محافظت میشود . سیم پیچی‌های ثانویه بصورت حلقه، هادی اولیه را در بر می‌گیرند. در این طرح طول اولیه نسبتا" زیاد بوده و عبور جریان باعث گرم شدن ترانس جریان می‌گردد . استفاده از این نوع ترانس های جریان بیشتر در مواقعی است که چندین هسته و نیز اتصالات متعدد در اولیه برای دسترسی به نسبتهای مختلف جریان لازم باشد.
شکل روبرو یک ترانس جریان هسته پائین را نمایش میدهد .
در این ترانسها ترکیب روغن به همراه دانه های ریز کوارتز خالص است که منجر به حد اقل شدن ابعاد ترانس میشود .
محفظه روغن کاملاً آب بندی است و نیاز به باز بینی و نگهداری ندارد.
ب ) ترانسهای جریان هسته بالا :
در این نوع ترانسها مسیر طی شده در اولیه بسیار کوتاه میشود . هادی اولیه از داخل یک
حلقه عبور کرده و سیم پیچ ثانویه دور هسته حلقوی پیچیده شده است . که ثانویه آن در قسمت بالا بوده و به نام "Top Core " و یا "Inverted" مشهور می‌باشند. کلیه سیم پیچ ها در داخل عایقی از روغن قرار دارد و سرهای ثانویه بوسیله سیم های عایق شده از داخل یک لوله به جعبه ترمینال هدایت میشود. جهت ایجاد عایق کافی بین ثانویه و اولیه در اطراف سیم پیچ ثانویه تعداد زیادی دور کاغذ که با توجه به ولتاژ ترانسفورماتورها تعیین می‌گردد، پیچیده میشود و فضای خالی بین کاغذ و اولیه نیز توسط روغن احاطه میشود. در ولتاژهای بالا ممکن است که سیم پیچ ثانویه در یک قالب آلومینیومی جاسازی شود.
در هر دو حالت فوق بایستی سعی شود که به هیچ عنوان هوا و یا ذرات دیگر به داخل محفظه ترانسفورماتورهای جریان نفوذ ننموده و از طرف دیگر امکان انبساط و انقباض
روغن در اثر تغییر درجه حرارت نیز وجود داشته باشد، لذا در بالای ترانسفورماتورها بایستی فضای خالی به وجود آورد که به منظور ایزوله نمودن از هوا، از فولاد یا تفلون و یا دیافراگم‌های لاستیکی (ارتجاعی) استفاده میشود که در اثر انبساط و انقباض روغن بالا و پایین میروند. در بعضی از طرح‌ها نیز محفظه بالای روغن را از گاز نیتروژن پر می‌کنند.
ج ) ترانس های جریان بوشینگی :
در بعضی از دستگاه‌ها نظیر کلیدهایی از نوع "Dead Tank Type" و یا ترانسفورماتورهای قدرت و راکتورها جهت صرفه‌جویی می‌توان ثانویه یک ترانس جریان را در داخل بوشینگ دستگاه‌ها قرار داده، بطوریکه اولیه آن با اولیه دستگاه مشترک باشد. این نوع ترانس را ترانسفورماتورهای جریان از نوع بوشینگی می‌نامند. در ولتاژهای پایین نیز ممکن است از رزین به عنوان ماده جامد عایقی استفاده نمود که این نوع ترانسفورماتورهای جریان تا ولتاژ 63 کیلو‌ولت کاربرد بیشتری دارند و در حال حاضر سازندگان مختلفی سعی می‌نمایند که این طرح را برای ولتاژهای بالاتر نیز مورد استفاده قرار دهند.
د ) ترانس جريان نوع قالبي يا رزيني:
از اين نوعCT ها بيشتر در مناطق گرمسيري و به منظور جلو گيري از نفوذ رطوبت و گرد و خاك به داخل CT استفاده مي شودو تا سطح ولتاژ 63 كيلو ولت و جريان 1200 آمپر بيشتر طراحي نشده اند.
این ترانسها بمنظور جداسازی مدارهای حفاظتی واندازه گیری از مدار فشار قوی و تبدیل مقادیر جریان یا ولتاژ به میزان مورد نظر بکار میروند . این نوع ترانسها قابل نصب در تابلوهای فشار متوسط است . عایق این نوع ترانسها از نوع اپوکسی رزین است که تحت خلا ریخته گری میشود و با خواص عایقی و مکانیکی مناسب ساخته میشود .
ترانس هاي جريان از نظر هسته به دو نوع تقسيم مي شوند :
1- ترانس هاي جريان با هسته اندازه گيري
2- ترانس هاي جريان با هسته حفاظتي
1- ترانس هاي جريان با هسته اندازه گيري وظيفه دارند كه در حدود جريان نامي و عادي شبكه از دقت لازم برخوردار باشند. و اين نوع هسته ها بايد در جريان هاي اتصالي كوتاه به اشباع رفته و مانع از ازدياد جريان در ثانويه و در نتيجه مانع سوختن و صدمه ديدن دستگاه هاي اندازه گيري در طرف ثانويه شوند.
2- ترانس هاي جريان با هسته حفاظتي :
بايد در جريانهاي اتصال كوتاه هم بتوانند دقت لازم را داشته و ديرتر به اشباع رفته تا بتوانند متناسب با افزايش جريان در اوليه ، آن را در ثانويه ظاهر كرده و با تشخيص اين اضافه جريان در ثانويه توسط رله هاي حفاظتي فرمان قطع يا تريپ به كليدهاي مربوطه داده تا قسمتهاي اتصالي شده و معيوب از شبكه جدا شوند.
قدرت نامي ترانس جريان:
قدرت اسمي ترانس جريان مساوي حاصل ضرب جريان ثانويه اسمي و افت ولتاژ مدار خارجي ثانويه حاصل از اين جريان مي باشد. مقادير استاندارد قدرت هاي اسمي عبارتند از :
2.5 – 5 – 10 – 15 – 30 VA
که البته مقادیر بالاتر در ترانسها قابل طراحی و استفاده نیز میباشد .
كلاس دقت ترانس هاي جريان:
ميزان خطاي CT ها با توجه كلاس دقت آنها مشخص مي گردد. كلاس دقت CT براي هسته اندازه گيري و حفاظتي به دو صورت مختلف بيان مي گردد. براي هسته اندازه گيري درصد خطاي جريان را در جريان نامي ارائه مي كنند.
مثلاً كلاس دقت CL=0.5 يعني 5/0 % خطا در جريان نامي CT هاي اندازه گيري را معمولا در كلاس دقت هاي 1/0 – 2/0 – 5/0 – 1 -3 – 5 – مشخص مي كنند و در كاتولوگ ها و نيم پليت تجهيزات به صورت 2/0:cl 5/1200 c.t: مشخص مي گردد . در ضمن بايد توجه داشت اگر بر روي نيم پليت ها 800c نوشته شود يعني ولتاژ اتصال كوتاه اگر از 800 ولت بالاتر رود ct به حالت اشباع خواهد رفت .
براي هسته هاي حفاظتي درصد خطاي جريان را براي چند برابر جريان نامي بصورت XPY بيان مي كنند . %X خطا در Y برابر جريان نامي مثلا 10 P 5 يعني 5% خطا در 10 برابر جريان نا مي كه CT هاي حفاظتي بر اساس استاندارد IEC بصورتP 5 وP 10 مي باشند ( 30 P 5 و 20 P 5 و10 P 5 ) و (20 P 10و 10 P 10).
CT ها داراي چند نوع خطا مي باشند :
1- خطاي نسبت تبديل RAT IO =KIS-IP/IP
2-خطاي زاويه : PHASEDISPLUCEMENT: اختلاف زاويه و ثانويه CT با رعايت نسبت تبديل خطاي زاويه است .
3- CT هاي حفاظتي داراي خطاي تركيبي مي باشند . مثلا خطاي تركيبي CT نوع 20P 5 برابر5% است.
4- CT هاي حفاظتي داراي خطاي ALF مي باشند. ( ACURRACYLIMIT FUCTER) يعني تاچند برابر جريان نامي CT نبايد خطاي CT از حد گارانتي تجاوز كند مثلا خطاي ALF در CT 20 p 5 برابر 20 مي باشند .
بعضی ویژگیها که در ساختمان ونصب ترانس جریان باید رعایت گردد :
ترانسفورماتورهاي جريان بايد از نوع روغني و خود خنك شونده بوده و داراي عايق‌بندي مناسبي باشند (در سطح ولتاژ 63 كيلوولت ترانسفورماتورهاي جريان از نوع رزيني نيز مي‌تواند استفاده شود). ترانسفورماتورهاي جريان بايد براي نصب در فضاي آزاد و برروي پايه نگهدارنده مناسب باشند.خروجي هر يك از ترانسفورماتورهاي جريان بايد براي عملكرد صحيح وسائل حفاظتي و اندازه‌گيري در محدوده مورد نياز بار وشرايط خطاي مشخص شده مناسب باشد.نسبت تبديل هاي متفاوت ترانسفورماتور جريان، حتي الامكان به وسيله سرهاي مختلف از ثانويه آن گرفته شود. ترانسفورماتورهاي جريان نوع روغني بايد به تسهيلات زير مجهز باشند:
- نشاندهنده سطح روغن
-دريچه پركردن روغن
-شير تخليه
-درپوش تخليه
-تسهيلات لازم جهت بلند كردن ترانسفورماتور كامل پرشده با روغن
قسمت فلزي پايين ترانسفورماتور جريان بايد به دو ترمينال زمين در دو سمت مقابل هم مجهز باشد به‌طوري كه بتوان هادي مسي با اندازه مناسب را به آن وصل نمود. اتصال زمين بايد آنچنان باشد كه ناخواسته قطع نگردد.براي برقراركردن اتصالات اوليه و ثانويه آرايش تأييد شده‌اي بايد درنظر گرفته‌شود.كليه قطعاتي كه درمعرض خوردگي مي‌باشند بايد از جنس مقاوم در برابر خوردگي، يا به صورت گالوانيزه گرم ساخته شوند.دسته‌ها و آويزهاي مخصوص حمل و نقل و جابجايي ترانسفورماتور جريان بايستي به طور محكم به بدنه ترانسفورماتور متصل شوند.
ترانسفورماتورهاي جريان، بايد به يك جعبه ترمينال ثانويه با سوراخها و گلندهاي كابل كافي جهت اتصال كابلها مجهز باشد. جعبه ترمينال بايد داراي فضاي كافي براي انجام اتصال سيمهاي ارتباطي مورد نياز و اتصال‌كوتاه كردن ترمينالهاي ثانويه ترانسفورماتور به‌طور آسان باشد. جعبه ترمينال مي‌بايستي داراي درجه حفاظت IP54 باشد و درهنگام كار ترانسفورماتور قابل دسترسي بوده و نيز به حفاظ باران، سوراخهاي تنفس پوشيده‌شده با تور و در صورت لزوم به گرمكن‌هاي ضد تقطير كنترل شده با ترموستات مجهز باشد. جعبه ترمينال همچنين بايد به يك ترمينال زمين جهت زمين كردن سيم‌پيچهاي ثانويه و حفاظ كابلها مجهز باشد (اين عمل مي‌تواند توسط يك ميلة مسي انجام شود). كليه پيچها و عناصر اتصال‌دهنده بايد از فلز مقاوم در برابر خوردگي ساخته شده باشند.
براي هر سه ترانسفورماتورجريان بايد يك جعبه ترمينال مادر در نزديكي استراكچر فاز مياني با درجه حفاظت IP54 تهيه شود تا اتصالات بين فازها در آن انجام گيرد. حداكثر فاصله بايد بين گروه‌هاي سيم‌پيچي مختلف درنظر گرفته‌شود. احتياطات لازم بايد درنظر گرفته‌شود تا از توزيع يكنواخت فشارالكتريكي در سرتاسر عايق اطمينان حاصل گردد. پس از طي فرآيند ساخت ، عايق بايد تماماً از رطوبت و هوا عاري شود. جزئيات روش‌هاي پيشنهادي براي عمليات خشك‌كردن و پركردن ترانسفورماتور و زمان خشك كردن، درجه خلاء و غيره بايستي اعلام گردد.
هر ترانسفورماتورجريان بايد با روغن با مشخصات استاندارد IEC شماره 60296 پرشود. هر هسته ترانسفورماتورجريان بايد از نظر الكتريكي از كليه سيمپيچها جدا باشد. پيش‌بيني‌هاي لازم به جهت جلوگيري از وارد آمدن فشارهاي مكانيكي و حرارتي بر اثر اتصال كوتاه بروي سيم‌پيچ اوليه بايستي انجام شود.ترانسفورماتورهاي جريان مي‌توانند داراي اوليه به شكل ميله‌اي، يك يا چند دور باشند. ترانسفورماتورهاي جريان روغني بايستي كاملاً آب‌بندي شده بوده و مجهز به وسيله انبساط باشند كه اين ساختار در مورد ترانسفورماتورهاي جريان هسته بالا پذيرفته نمي‌باشد.عايق داخلي بايد به طور دائم و رضايت‌بخش در مقابل نفوذ رطوبت حفاظت شده باشد. وسائل آب‌بندي مربوطه بايد در برابر نورخورشيد، هواو آب مقاوم باشد.اتصال مقره چيني به قسمتهاي فلزي بايستي بگونه‌اي باشد كه اطمينان حاصل شود كه در شرايط بارگذاري خصوصاً در شرايط گذرا نشتي روغن اتفاق نخواهد افتاد.در لحظات اول وقوع اتصال كوتاه، هسته‌هاي حفاظتي ترانسفورماتورهاي جريان بايد به درستي عمل انتقال را انجام دهند.آنها بايد خطاهاي سه فاز با وصل مجدد سرعت بالا را دنبال نموده و در زمان ايجاد حداكثر سطح خطا و جريان DC مربوط به آن به اشباع نروند. ولتاژ ايجاد شده در هسته در اثر وقوع خطا يا در هنگام پديده‌هاي گذرا در سيستم بايد به حد كافي از ولتاژ اشباع ترانسفورماتورجريان پايين تر باشد تا پاسخ گذاري رضايت بخشي حاصل شود.
يك شيلد الكترواستاتيكي بايد بين اوليه و ثانويه ترانسفورماتورجريان تهيه گردد تا از ورود جريانهاي بالا به ثانويه و رله‌ها جلوگيري نمايد. ترمينالهاي ثانويه بايد به نحوي قرارگيرد كه در حالت برقدار بودن ترانسفورماتورجريان، دسترسي به آن ميسر باشد.ترمينالهايي از سيم‌پيچ ثانويه كه مورد استفاده قرار نمي‌گيرد بايستي زمين شوند.استقامت مكانيكي پيچهاي ترمينال ثانويه بايد به اندازه مناسب باشد. كليه پيچهاي ترمينالها بايد مجهز به واشر فنري باشند.جزئيات هر آرايش و يا ساختمان خاص سيمپيچها كه براي اصلاح دقت ويا به هر دليل ديگر در نظرگرفته شده است بايد در مدارك نشان داده شود. براي ترانسفورماتورهاي جريان با چندين نسبت تبديل بايد برچسب‌هايي تهيه شود تا اتصالات لازم براي كليه نسبت تبديل‌ها را نشان دهد. اين اتصالات همچنين بايد در تمامي دياگرام‌هاي اتصالات نشان داده شود.
ترانسفورماتورهاي جريان بايد از نظر مكانيكي طوري طراحي شوند كه در مقابل فشارهاي ناشي از بار يخ، نيروي باد، نيروهاي كششي روي ترمينال هاي فشارقوي، همينطور نيروهاي ناشي از اتصال كوتاه و زلزله كه در اين متن مشخصات آمده است مقاوم باشند.مقره چيني بايد بر طبق استاندارهاي IEC مربوطه ساخته و آزمايش شوند و با نيازمنديهاي ترانسفورماتورهاي جريان مطابقت داشته باشد.هنگامي كه ترانسفورماتورجريان داراي چندين دور در اوليه يا از نوع هسته پايين باشد، سيم‌پيچي اوليه بايستي در صورت لزوم توسط برق‌گير محافظت شود. مشخصه‌هاي حفاظتي برق‌گير بايد هماهنگ با عايق موجود بين بخش‌هاي اوليه باشد.
