Hva er kjernebalansestrømtransformator (CBCT)?

Kjernebalansestrømtransformator (også betegnet som CBCT) er en strømtransformator av ringtype (CT) gjennom midten som enten tre enkjernekabler eller en enkelt trekjernekabel av trefasesystem passerer. Den trekjernede kabelen danner primærvikling av CBCT.

Med andre ord kan vi definere som en nullsekvens CT (ZCT) er også kjent som kjernebalanse CT (CBCT) er en spesiell type strømtransformator (CT) som oppdager tilstedeværelsen av nullsekvensstrøm under kortslutningsfeil (som LG feil) tilstand som forårsaker ubalanse i 3-fasesystemet.

Kjernebalanse Strømtransformator arbeider på konseptet med å balansere nullsekvensstrøm i trefasesystem. Det er derfor den også er kjent som nullsekvensstrømtransformator (ZCT). Kjernebalanse CT brukes vanligvis for jordfeilbeskyttelse (eller jordfeilbeskyttelse) for mellomspenningselektrisk system. En typisk CBCT er som vist i figuren nedenfor.

I motsetning til strømtransformatoren (CT), er primærviklingen til CBCT dannet med kabel med tre kjerner som går gjennom midten av jernkjernen, og sekundærspolen til CBCT er også viklet på jernkjerne av ringtype, og den er koblet til jordfeilrelé.

Arbeidsprinsipp for CBCT eller ZCT

En kjernebalansestrømtransformator (CBCT) fungerer etter prinsippet om å balansere nullsekvensstrøm i 3-fasesystem. Derfor kalles den også nullsekvensstrømtransformator (ZCT). Det grunnleggende prinsippet for drift av nullsekvensstrømtransformatoren er Kirchhoffs lave strøm: summen av strømmen ved enhver node av elektrisk krets vil være lik null.

Under normal drift av trefasesystemet er vektorsummen av fasestrømmen ( Īa pluss Īb pluss Īc=0 ) null. Derfor vil ingen gjenværende nullsekvensstrøm tilstede i primærviklingen til CBCT. Derfor vil det ikke være noen fluks utviklet i kjernen av CBCT. Derfor vil ingen strøm flyte i sekundærkretsen til CBCT.

Mens i unormal tilstand, når summen av fasestrømmen ikke vil null. På grunn av ubalansering av fasestrømmen vil en nullsekvensstrøm flyte i sekundærkretsen til CBCT. Derfor vil jordfeilrelé koblet til sekundær av CBCT, få strøm og det isolerer det sunne systemet ved hjelp av en strømbryter.

La Īa, Īb og Īc er linjestrømmer av trefasesystem og Φa, Φb og Φc er tilsvarende komponenter av magnetisk fluks utviklet i kjernen av nullsekvens CT eller CBCT. Forutsatt at CBCT opererer i lineært område, vil magnetisk fluks utviklet i kjernen av CBCT være direkte proporsjonal med dens tilsvarende linjestrøm. Derfor kan det skrives slik:

Φa=kIa

Φb=kIb

Φc=kIc

Her er (k) proporsjonalitetskonstant. Siden her produserer alle tre fasestrømmene tilsvarende magnetisk fluks i samme kjerne av ZCT (samme magnetiske materiale). Derfor brukes samme proporsjonalitetskonstant (k) i alle faseflukser.

Derfor vil resulterende magnetisk fluks i kjernen til ZCT eller CBCT være

Φr=k(Īa pluss Īb pluss Īc) (1)

Men som vi alle vet det fra konseptet med symmetriske komponenter

(Īa pluss Īb pluss Īc)=3Ī0 = Īn(2)

Her er Īn nullstrøm og Ī0 er nullsekvensstrøm i strømtransformatoren. Derfor kan vi konkludere med likningene (1) og (2) ovenfor

Φr = k.Īn (3)

La oss nå vurdere to tilfeller

Tilfelle 1: Under normal drift av trefasesystem

Som vi vet at Īa pluss Īb pluss Īc=0 (4)

Her ved å sammenligne ligninger (1) og (4), fikk vi resultatet som:

Netto resulterende fluks (Φr=0) er null. Det betyr at ingen strøm vil flyte i sekundærkretsen til CBCT. Derfor vil jordfeilrelé ikke fungere i normal helsetilstand.

Tilfelle 2: Under jordfeil (si LG-feil) i unormal tilstand, vil ikke fasestrømmen i trelederkabelen som går gjennom midten av strømtransformatoren balanseres. Derfor vil en nullsekvensstrøm flyte i sekundærkretsen til ZCT. Vurder for eksempel tilfellet med enkeltlinje til jordfeil (LG-feil).

Hvis=3Ia0 = i (5)

Ved å sammenligne ligning (5) med ligning (3) fikk vi at den netto magnetiske fluksen i kjernen til CBCT ikke vil null. Den har en begrenset verdi som vil indusere strøm i sekundærkretsen til ZCT. Derfor flyter den sekundære strømmen i jordfeilbeskyttelsesreléet og aktiverer det. På grunn av denne grunn kalles en kjernebalanse CT (CBCT) også nullsekvens CT (ZCT).

Bruk av CBCT eller ZCT

Kjernebalansestrømtransformatoren (CBCT) brukes hovedsakelig til jordfeilbeskyttelse av elektriske maskiner. En av dens viktige applikasjoner som jordfeilbeskyttelse av induksjonsmotor, som diskuteres i detalj nedenfor.

CBCT for motorvern

I de fleste bransjer brukes CBCT til jordlekkasjebeskyttelse av industrimotorer (3-faseinduksjonsmotor). I dette beskyttelsesskjemaet omgir CBCT-kjernen strømkablene koblet til 3-faseinduksjonsmotor. Jordingsledningene fra kabelkappen til jord må tas gjennom øyet til ZCT-kjernen. Et typisk diagram er som vist i figuren nedenfor.

Kjernen i CBCT er begeistret av strømmen (Īa pluss Īb pluss Īc pluss Īsheath pluss Īearth).

Effekten av ( Īsheath plus Īearth ) avbrytes når jordingsledningene tas gjennom øyet til CBCT. Derfor reagerer beskyttelsesskjemaet kun for (Īa pluss Īb pluss Īc) strøm i induksjonsmotoren.

Fordeler med CBCT

Hovedfordelen med å bruke CBCT som jordfeilbeskyttelsesskjema er at i denne beskyttelsesordningen brukes kun én CT-kjerne i stedet for tre kjerner som i konvensjonelt system. Dermed reduseres den magnetiske fluksen som kreves for produksjon av spesiell sekundærstrøm til en tredjedel (1/3), noe som er den største fordelen ettersom den totale følsomheten til beskyttelsessystemet økes.

Antall sekundære omdreininger av CT er heller ikke nødvendig i henhold til merkestrømmen til kabelen fordi det ikke flyter sekundærstrøm i normal driftstilstand ettersom trefasesystemstrømmen er balansert. Dette gjør det mulig å optimalisere de sekundære svingene i henhold til den effektive primære pickup-strømmen til CT.

Funksjoner av ZCT eller CBCT

Dette er veldig attraktive funksjoner ved nullsekvens CT (ZCT) eller Core Balance Cure Transformator (CBCT), disse er nevnt nedenfor som:

• Høy følsomhet
• God linearitet
• Pålitelig drift

• Praktisk og enkel installasjon

Valg av CBCT eller ZCT

Den passende nullsekvens CT eller CBCT velges basert på følgende faktorer.

Nominelt CT-forhold: dette skal være slik at selv ved minste jordfeil skal strømmen være tilstrekkelig til å drive jordfeilrelé.

Minimum primær jordlekkasjestrøm

Minimum eksitasjonsstrøm som kreves for relédriftsspenning

Knepunktspenning

Dimensjoner og innvendig diameter på CT (innvendig diameter avhenger av størrelsen på kabelen)