כיצד לקבוע את הקשר בין הזרם הראשוני לזרם המשני של שנאי זרם?

ניתן לסווג שנאי זרם הנפוצים בתחנות משנה לפי עקרון העבודה, המבנה, היישום ושיטות ההתקנה שלהם. להלן מבוא מפורט לסוגי השנאים הנפוצים בתחנות משנה, כמו גם המאפיינים, תרחישי היישום ומגמות התעשייה של שנאים בתחנות משנה:

I. סיווג לפי עקרון עבודה
שנאי זרם אלקטרומגנטי (CT מסורתי)
עקרון: על פי עקרון האינדוקציה האלקטרומגנטית, זרם אחד מייצר שטף מגנטי דרך ליבת הברזל ושני פיתולים משרה זרם. תכונות:
טכנולוגיה מתקדמת, עלות נמוכה ואמינות גבוהה.
רווית ליבה עם טווח דינמי מוגבל (בדרך כלל פחות או שווה לזרם מדורג פי 30).
תרחישי יישום:
מתאים למדידה, הגנה ומדידה של תחנות משנה ברמות מתח של 110kV ומטה.
לדוגמא: ליבת מפיץ 10kV CT, שנאי ראשי צד מתח גבוה CT.
שנאי זרם אלקטרוני (ECT)
איך זה עובד: פלט דיגיטלי ישיר באמצעות חיישנים אופטיים, כגון אפקט Faraday, או Rogowski Coil. תכונות:
רוויה ללא-ליבה, טווח דינמי רחב (עד פי 100 מהזרם הנקוב).
גודל קטן, קל משקל, יכולת אנטי- חזקה של הפרעות אלקטרומגנטיות.
יש לטפל ביציבות-לטווח ארוך ובסחף טמפרטורה.
תרחישי יישום:
תחנות משנה חכמות, תרחישי שילוב אנרגיה חדשים (כגון אנרגיית רוח, פוטו-וולטאית).
דוגמאות: CT אופטי ב-220kV GIS, CT אפקט הול ב-HVDC.

II. לפי מבנה
טרנס (טרנס) CT
מבנה: המוליך הראשון ישירות דרך חלון ליבת הברזל, השני מתפתל סביב ליבת הברזל. תכונות:
התקנה גמישה, אין צורך בהפרעה אחת.
מתאים לזרם גבוה (למשל אוטובוס, כבל).
תרחישי יישום:
בקצה הכניסה של ארונות הפצה של 10kV/35kV ובקצה היציאה של בנקאי קבלים.
CT צינורי
מבנה: מותקן ישירות על התותב של השנאי או המפסק, הפיתול הראשי הוא מוליך תותב. תכונות:
קומפקטי וחוסך-מקום.
העיצוב נדרש להתאים לציוד ויש לו צדדיות ירודה.
תרחישי יישום:
צד מתח גבוה של שנאי ראשי, בנוי-ב-GIS (Gas Insulated Switchgear).
אוטובוס CT
מבנה: הליבה מחולקת לשניים ומחוצה בין הפס, שדרכו יוצר הזרם הראשוני שטף מגנטי. תכונות:
אין צורך לנתק את הפס להתקנה קלה.
מתאים לחידוש אוטובוסים שכבר נמצאים בשימוש.
תרחישי יישום:
מדידת זרם אוטובוס לאחר הרחבת קיבולת תחנת המשנה.
עמודות CT
מבנה: הליבה והפיתול מקובעים על העמוד המבודד, והמנצח הראשי עובר במרכז הליבה. תכונות:
חוזק מכני גבוה, מתאים למצבי לחץ גבוה- בחוץ.
גודל קטן, עלות גבוהה.
תרחישי יישום:
הגנה על תוואי 220kV/500kV תחנות משנה חיצוניות.

III. לפי מטרה
מדידה CT
דורש דיוק גבוה (למשל, 0.2, 0.5) ושגיאה נמוכה למדידת אנרגיה חשמלית וניטור עומסים.
תרחישי יישום:
נקודות מדידה מרכזיות, מדידת צריכת חשמל במפעל.
CT מגן
דרישות: התנגדות לרוויה גבוהה עם רמות דיוק של 5P ו-10P (למשל . 5P20 מייצגת שגיאה של פחות או שווה ל-5% בזרם נקוב פי 20) להגנה מפני זרם יתר והגנה דיפרנציאלית.
תרחישי יישום:
הגנת קו, הגנת שנאים, הגנה על פסים.
דוגמה: פלט מפסק 220kV CT.
מדידה + הגנה CT דו--תכליתי
מבנה: בעל סלילה משנית מרובות, עומד בדרישות המדידה וההגנה. תכונות:
הפחת את מספר ה-CTs והפחתת עלויות.
יש לאמת את האינטראקציה בין הפיתולים.
תרחישי יישום:
ארון נכנס של תחנות מתח בינוני ונמוך.

IV. מבוא לפי שיטת התקנה
התקנה עצמאית של CT
מבנה: מותקן בנפרד ליד ציוד (למשל מפסקים, אפיק).
תרחישי יישום:
מעגלי תחנות משנה חיצוניות, CTs CTs Neutral Point Transformer Main.
CT משולב
מבנה: אינטגרציה עם ציוד אחר (כגון GIS, מפסקים). תכונות:
חסוך מקום והפחת נקודות חיבור.
לצורך תחזוקה, יש להחליף את הציוד כמכלול.
תרחישי יישום:
CTs פנימיים עבור 110kV ומעלה GIS, ו-CTs משולבים במפסקים חכמים.

V. מגמות והשפעות בתעשייה
שדרוג דיגיטלי
בתחנות משנה חכמות, CTs צריכים לתמוך בפרוטוקול IEC 61850 ולהוציא אותות דיגיטליים (כגון מיזוג יחידת MU) להעברת נתונים וסנכרון בזמן אמת-.
לדוגמה, CTs אלקטרוניים משתלבים עם מסופים אינטליגנטיים (IEDs) כדי להחליף רכישת כמות אנלוגית מסורתית.
דרישות מדידה בפס רחב
שילוב של מקורות אנרגיה חדשים מוביל לעלייה בהרמוניות, ו-CTs דורשים יכולות תגובה רחבת פס (למשל, 0.1Hz - 1kHz) כדי למדוד במדויק זרמים לא-חיוניים.
פתרון: השתמש בסלילי Rogowski או בחיישן אופטי כדי להימנע ממגבלות תגובת תדר הליבה.
טכנולוגיה נגד-רוויה
העלייה בזרם הקצר-מחייבת CTs להשתמש בטכניקות נגד-רוויה (כגון מחלקת TPY, מחלקת TPZ) כדי להבטיח הגנה אמינה.
מאפיינים בדרגת TPY: מגנטית שיורית פחות או שווה ל-10%, מתאים להגנה דיפרנציאלית.
מזעור ואינטגרציה
תחנות משנה עירוניות תובעות מקום, ו-CTS מתקדמת לעבר מזעור וצריכת חשמל נמוכה.
לדוגמה, ליבות סגסוגת משמשות להפחתת נפח ומשקל.