‫رطاحي پست اهي فشار قوي و رپوژه‬
‫بخش پنجم‪ :‬ترانسفورماتورهاي اندازه گيري و کاربرد آنها در‬
‫حفاظت و ميترينگ‬
‫مدرس‪ :‬دکتر علي کريمي‬
‫‪1‬‬
‫ترانسفورماتورهاي الکتريکي‬
:‫ انواع ترانسفورماتورها در شبکه برق‬
‫)؛‬Power Transformer( ‫ ترانسفورماتور قدرت‬
‫)؛‬Voltage Transformer & Current Transformer( ‫ ترانسفورماتورهای اندازه گیری‬
Operation of a Transformer (Power Transformer & VT):
Operation of a Transformer (CT):
2
‫ترانسفورماتورهاي اندازه گيري‬
‫‪ ‬مدار معادل ترانس تک فاز‪:‬‬
‫‪ ‬امپدانس دیده شده ‪ VT‬از سمت اولیه (شبکه) باید خیلی بزرگتر از امپدانس های موجود در شبکه قدرت باشد‪ .‬در واقع‪،‬‬
‫امپدانس بی باری که تقریبا همان ‪ Z'm‬است باید خیلی بزرگ باشد‪.‬‬
‫‪ ‬جریان در ثانویة ‪ ) I's( VT‬نباید از حد معینی بزرگتر شود‪ .‬بدترین حالت مربوط به اتصال کوتاه ثانویه است که هیچ گعاه‬
‫نباید رخ دهد (در ثانویه فیوز قرار می دهیم)‪.‬‬
‫به طور کلی بعار ثانویعه ‪ VT‬بایعد خیلعی بعزرگ باشعد تعا‬
‫خطای اندازه گیری زیاد نشود‪:‬‬
‫𝑠𝐿 ‪𝑍𝐿𝑝 ≪ 𝑍 ′ 𝑚 ≪ 𝑍 ′‬‬
‫‪3‬‬
‫ترانسفورماتورهاي اندازه گيري‬
‫‪CT ‬ها در نقطه مقابل ‪VT‬ها قرار دارند‪ .‬با توجه به اینکه ‪ CT‬سری با شبکه بسته می شود پس امپدانس آن از دید شعبکه‬
‫(اولیه) باید خیلی کوچک باشد تا تغییری در شبکه ایجاد نکند‪.‬‬
‫‪ ‬بدترین حالت مربوط به باز بودن ثانویه است که باعث می شود امپعدانس دیعده شعده از شعبکه همعان ‪ Z'm‬باشعد (نبایعد‬
‫بگذاریم ثانویه مدارباز شود)‪ .‬در طراحی نیز ‪ Z'm‬نسبتاً کوچک لحاظ می گردد‪.‬‬
‫‪ ‬پس ‪ CT‬بایددر شرایط نزدیک به اتصال کوتاه ثانویه کار کند و همچنین جریعان مغنعاطیس کننعدگی نسعبت بعه جریعان‬
‫شبکه کوچک باشد تا خطا کم باشد‪.‬‬
‫به طور کلی برای ‪ CT‬باید شرایط زیر برقرار باشد‪:‬‬
‫𝑝𝐿𝑍 ≪ 𝑚 ‪𝑍 ′ 𝐿𝑠 ≪ 𝑍 ′‬‬
‫‪4‬‬
‫ترانسفورماتورهاي جريان (‪)CT‬‬
‫‪ ‬جریان عبوری از خطوط ترانسفورماتور و ‪ ...‬باید به منظور کاربردهای حفاظتی و کنترلی اندازه گیری شود‪ .‬جریان حعدود‬
‫هزار آمپر در ولتاژ باال بصورت مستقیم قابل اندازه گیری نبوده و لذا از ‪ CT‬استفاده می گردد‪.‬‬
‫‪ ‬به طور کلی می توان ‪ CT‬را از سمت ثانویه آن بصورت یک منب‪ ،‬جریان مدلسازی نمود‪ .‬بنابراین باید از بعاز بعودن معدار‬
‫ثانویه آن اجتناب گردد‪ .‬در صورت وقوع این حالت‪:‬‬
‫‪ ‬کل جریان اولیه صرف مغناطیس کردن هسعته معی شعود در حالیکعه در حالعت نرمعال‬
‫جهت کاهش خطا بخش بسیار کوچکی از آن از راکتانس مغناطیسی شاخه موازی عبعور‬
‫می کرد‪.‬‬
‫‪ ‬اضافه ولتاژهای سوزنی شکل با دامنه بسعیار بعاال در ثانویعه بوجعود معی آیعد کعه بعرای‬
‫تجهیزات سمت فشار ضعیف پرسنلی که در حین کار بر روی آنها هسعتند و خعود ‪CT‬‬
‫خطرناک است‪.‬‬
‫‪ ‬افزایش شدید شار باعث بزرگ شدن تلفات آهنی و گرم شعدن هسعته و گعاهی از بعین‬
‫رفتن عایق بین سیم پیچ و هسته می گردد‪ .‬لذا در مدار ثانویعه ‪ CT‬نبایعد از فیعوز و یعا‬
‫سایر وسایل حفاظتی استفاده گردد‪ .‬ضمناً در صورت نیاز به جعدا کعردن رلعه یعا سعایر‬
‫تجهیزات از ‪ CT‬ابتدا باید دو سر ثانویه آن اتصال کوتاه گردد‪.‬‬
‫‪5‬‬
‫ترانسفورماتورهاي جريان (‪)CT‬‬
‫‪ ‬مثال‪ :‬در یکی سیستم ‪ 11kV‬جریان بار ‪ 300A‬فرض می شود‪ .‬بعرای انعدازه گیعری از یعک ‪ CT‬بعا نسعبت ‪ 300/5‬اسعتفاده‬
‫میشود‪ .‬سیم بندی جریانی تجهیزات ثانویه ‪ CT‬مجموعا باری معادل ‪ )Burden( 10VA‬را تشکیل می دهعد‪ .‬امپعدانس مععادل‬
‫بار شبکه برق معادل ‪ 21.2‬اهم است‪ .‬مدار معادل قدرت به صورت زیر است‪:‬‬
‫‪ 0.4‬‬
‫‪10‬‬
‫‪2‬‬
‫‪5‬‬
‫‪ZLs  I s2  Burden  ZLs ‬‬
‫مدار معادل یک فاز شبکه در شرایط عادی (عدم اشباع)‪:‬‬
‫نکات‪:‬‬
‫‪ ‬جریان مغناطیس کنندگی در برابر ‪ Is‬خیلی کم است‪.‬‬
‫‪ ‬جریان اولیه توسط بار قدرت تعیین می شود‪ .‬حتی در‬
‫شرایطی که ثانویه باز باشد امپدانس ترانس در برابر‬
‫امپدانس شبکه کم است‪.‬‬
‫‪ ‬جریان ثانویه ‪ CT‬با تغییعر ‪ Burden‬تغییعر چنعدانی‬
‫نمی کند‪.‬‬
‫‪6‬‬
‫ترانسفورماتورهاي جريان (‪)CT‬‬
‫‪ Burden ‬ترانس جریان مربوط به کلیه تجهیزاتی است که به جریان ‪ CT‬نیاز دارند و به صورت سری در ثانویه متصل میشوند‪.‬‬
‫‪ ‬در عمل هر ‪ CT‬شامل چند سیم پیچ ثانویه یا ‪ Core‬می باشد که معموال با هم متفاوتند (مثال کعر‪ 1‬مربعوط بعه انعدازه گیعری و کعر‪ 2‬مربعوط بعه‬
‫حفاظت)‪ .‬تعداد کرها ممکن است به ‪ 6‬هم برسد‪ .‬هر کر نیز ممکن است چند سر خروجی با تپ داشته باشد (برای تغییر نسبت تبدیل)‪.‬‬
‫‪ ‬تغییر نسبت تبدیل ترانس جریان‪:‬‬
‫‪ ‬با تغییر تپ از ثانویه کالس دقت ممکن است تغییر کند‪ .‬ضمنا ولتاژ نقطه زانوی اشباع به نسبت کاهش تعداد دور از مقعدار نعامی کوچعک معی شعود و‬
‫مقاومت سیم پیچ ثانویه نیز تقریبا به همین نسبت کوچک خواهد شد‪ .‬ولی با تغییر تپ از اولیه مشخصات مذکور تغییری نمی کنند‪.‬‬
‫‪ ‬تغییر نسبت تبدیل در اولیه معموال به نسبت ‪ 2:1‬و گاهی ‪ 4:2:1‬انجام می شود ولی در ثانویه معموال تنوع بیشتری دارد‪.‬‬
‫‪ ‬تغییر نسبت تبدیل از سمت ثانویه در پست برقدار امکان پذیر است‪.‬‬
‫‪ ‬نامگذاری ترمینال های اولیه و ثانویه (سرهای اولیه با ‪ H1-H2‬یا ‪ K-L‬و یا ‪ P1-P2‬و ثانویه با ‪ S‬گاهی هم با ‪:)k-l‬‬
‫‪CT with 1 Core and 5 Taps‬‬
‫‪Tap‬‬
‫‪Core‬‬
‫مثال بین تپ های ‪1‬و ‪ 2‬نسبت ‪ 500/1‬و بین ‪1‬و ‪ 5‬نسبت ‪2000/1‬‬
‫نمایش تک خطی ‪ CT‬در نقشه های الکتریکی‪:‬‬
‫‪7‬‬
‫ترانسفورماتورهاي جريان (‪)CT‬‬
‫‪ ‬انواع ‪ CT‬به لحاظ مکان هسته‪:‬‬
‫‪ ‬هسته باال (‪ )Top Core‬یا ‪ :Inverted Type‬معموال اولیه به صورت یک هعادی تعوپر در‬
‫باال وارد می شود و ثانویه نیز در باال قرار دارد‪.‬‬
‫‪ ‬هسته پایین (‪ )Bottom Core‬یا ‪ :Tank Type‬اولیه به شکل ‪ U‬از باال تا پایین ادامه دارد‬
‫و سیم پیچ ثانویه در پایین به دور آن واق‪ ،‬است‪.‬‬
‫• هسته باال از نظر الکتریکی بهتر است‪:‬‬
‫‪ o‬عایق کاری کمتر‬
‫‪ o‬نیروی اتصال کوتاه کم‬
‫‪ o‬کمتر بودن مشکل خنک کنندگی سیم پیچ اولیه‬
‫• هسته باال به دلیل باال بودن هسته ها از نظر مکانیکی بدتر است‪:‬‬
‫‪ o‬حمل آن مشکل تر بوده‬
‫‪ o‬به هنگام وقوع زلزله و نیروهای مکانیکی گشتاور زیادی به استراکچر و قسمت تحتعانی‬
‫آن وارد می شود‪.‬‬
‫• به همین دلیل در سطوح ولتاژ پایین که وزن ‪ CT‬کم است می توان از نوع هسعته بعاال‬
‫استفاده کرد ولی در ولتاژهای باالتر به دلیل مشعکالت مکعانیکی از نعوع هسعته پعایین‬
‫استفاده می شود‪.‬‬
‫‪8‬‬
‫ترانسفورماتورهاي جريان (‪)CT‬‬
‫‪CT‬‬
‫‪ ‬نوع خشک با عایق رزین‪:‬‬
‫‪ ‬برای ولتاژهای پایین (تا ‪ )63kV‬استفاده می شود؛‬
‫‪ ‬در محل های سرپوشیده (بسته) بیشعتر اسعتفاده معی شعود‬
‫چون احتمال انفجار در آنها تقریبا صفر است‪.‬‬
‫‪ ‬نوع روغنی با کاغذ آغشته به روغن‪:‬‬
‫‪ ‬از ولتاژهای پایین تا بعاالترین ولتاژهعای پسعت معی توانعد‬
‫استفاده شود (بخش عمده ای از ‪ CT‬های پست ها)‪.‬‬
‫‪ ‬نوع ‪:SF6‬‬
‫‪ ‬در حال حاضر تعداد معدودی سازنده در این بخش وجعود‬
‫دارد و در پستها کمتر استفاده می شود‪.‬‬
‫‪9‬‬
‫نمونه هاي نصب شده ‪ CT‬در پست ها‬
‫‪230 kV CT:‬‬
‫‪10‬‬
‫‪63 kV CT:‬‬
‫مشخصات ‪CT‬ها‬
‫‪ .1‬جریان نامی اولیه (‪ :)Primary rated current‬جریان نامی اولیه و بزرگترین تپ ‪ CT‬است‪ .‬استاندارد ‪ IEC185‬اعداد‬
‫زیر یا ضرایب ‪ 10‬و ‪ 0.1‬آنها را پیشنهاد داده است‪:‬‬
‫‪10-12.5-15-20-25-30-40-50-60-75‬‬
‫‪ .2‬جریان نامی ثانویه (‪ :)Secondary rated current‬جریان نامی ثانویه که ‪ 1‬یا ‪ 5‬آمپعر انتخعاب معی شعود و در برخعی‬
‫کاربردهای خاص از مقدار ‪ 2‬آمپر نیز استفاده می شود‪.‬‬
‫‪ .3‬نسبت تبدیل ‪ :CT‬نسبت جریان اولیه به ثانویه ‪.CT‬‬
‫‪ :Burden .4‬امپدانس متصل به ثانویه ‪ CT‬که بر حسب اهم بیان می شود‪ .‬معموال این مقدار را در مجذور جریعان نعامی ثانویعه‬
‫ضرب کرده و بر حسب ‪ VA‬بیان می کنند‪ .‬به طور کلی ‪ Burden‬توسط یک امپدانس و ‪ cosß‬یا ‪ VA‬و ‪ cosß‬می توانعد بیعان‬
‫شود‪.‬‬
‫مدار معادل ‪ CT‬و ولتاژ ثانویه‪:‬‬
‫‪11‬‬
‫مشخصات ‪CT‬ها‬
‫‪ .5‬خطای اندازه گیری ‪( CT‬خطای اندازة جریا ن) یا ‪ Transformation Ratio Error‬یا ‪:Mismatch Error‬‬
‫‪ :Kn‬نسبت تبدیل نامی‬
‫‪ :Ip‬جریان واقعی اولیه (‪)rms‬‬
‫‪ :Is‬جریان اندازه گیری شده ثانویه (‪)rms‬‬
‫‪ .6‬انحراف فاز یا جابجایی در فاز (‪ :)Phase displacement‬انحراف زاویه فاز جریان ثانویه اندازه گیری شده نسبت بعه‬
‫جریان اولیه (در حالت ایده آل باید صفر باشد)‪ :‬برحسب رادیان یا دقیقه‬
‫‪ .7‬خطای مرکب ( ‪:)Composite Error‬‬
‫‪ :ip‬مقدار جریان لحظه ای اولیه‬
‫‪ :is‬مقدار جریان لحظه ای ثانویه‬
‫‪ :T‬دورة تناوبی‬
‫‪12‬‬
‫مشخصات ‪CT‬ها‬
‫دیاگرام فیزوری ‪ CT‬از دید اولیه (شرایط غیراشباع)‪:‬‬
‫جریان اولیه و ثانویه ‪ CT‬از نظر اندازه و فاز به علت جریان مغناطیس کنندگی و تلفات هسته با هم متفاوتند‪.‬‬
‫‪ ‬برای کم کردن خطای ‪ CT‬باید تا حد ممکن جریان ‪ IO‬را کم کرد‪ .‬ایعن کعار از طریعق کعم کعردن رلوکتعانس هسعته انجعام‬
‫میشود (هسته های با ضریب نفوذ مغناطیسی بسیار باال طول مسیر شار کوتاه و سطح مقط‪ ،‬هسته باال)‪.‬‬
‫‪13‬‬
‫مشخصات ‪CT‬ها‬
‫‪ .8‬جریان محدود نامی (‪ :)IpL‬حداقل جریان اولیه ای که به ازای آن خطای مرکعب کعر انعدازه گیعری ‪ CT‬در ‪ burden‬نعامی‬
‫ثانویه برابر با مقدار نامی و یا ‪10‬درصد بیشتر از آن باشد‪.‬‬
‫‪ .9‬حد دقت نامی جریان اولیه‪ :‬حداکثر جریان مجاز اولیعه کعه در آن بعا وجعود ‪ burden‬نعامی در ثانویعه خطعای مرکعب کعر‬
‫حفاظتی از مقدار نامی باالتر نرود و برای کرهای اندازه گیری از ‪ 15‬درصد مقدار نامی بیشتر نشود‪.‬‬
‫‪ .10‬کالس دقت‪ :‬تعیین کنندة میزان خطای جریان (‪ Fi%‬و ‪ CT )Fc%‬است‪ .‬در استاندارد ‪ IEC‬به صورت زیر تعیین می شود‪:‬‬
‫•‬
‫برای کرهای اندازه گیری‪ :‬به صورت ‪ cMn‬است که ‪ c‬برابر با کالس دقت (با توجه به ‪ Fi%‬در ‪ 25‬تا ‪ 100‬درصعد جریعان نعامی)‬
‫است و مقادیر آن ‪ 0.5 0.2 0.1‬و ‪ 1‬می تواند باشد‪ .‬حرف ‪ M‬تعیین کنندة کر اندازه گیری و ‪ n‬ضریب اضعافه جریعان (حعد دقعت‬
‫نامی جریان اولیه تقسیم بر جریان نامی اولیه) است‪ .‬به همراه کعالس دقعت معمعوال ‪ burden‬و نسعبت تبعدیل نیعز بیعان معی شعود‬
‫(‪burden‬ها برای کرهای اندازه گیری در ‪ cosß=0.8‬عبارتند از‪ 5.0 10 15 30 :‬و ‪ 2.5‬ولت آمپر)‪ .‬به طور مثال‪:‬‬
‫•‬
‫برای کرهای حفاظتی‪ :‬به صورت ‪ cPn‬است که ‪ c‬برابر با کالس دقت (با توجه به ‪ )Fc%‬است و مقادیر آن ‪ 5‬یا ‪ 10‬است‪ .‬پس ایعن‬
‫عدد خطای مرکب است وقتی جریان برابر حد دقت است‪ .‬حرف ‪ P‬تعیعین کننعدة کعر حفعاظتی و ‪ n‬نیعز ضعریب اضعافه جریعان یعا‬
‫ضریب حد دقت که برابر با حد دقت نامی جریان اولیه تقسیم بر جریان نامی اولیعه معی باشعد اسعت ( ‪ALF: Accuracy Limit‬‬
‫‪ .)Factor‬برای کرهای حفاظتی ‪ n‬یا ‪ ALF‬برابر ‪ 20 15 10 5‬و یا ‪ 30‬است‪ .‬به طور مثال‪:‬‬
‫‪10VA, 0.5M5, 1000/1A‬‬
‫‪30VA, 5P10, 1000/1A‬‬
‫نکته‪ :‬برای کرهای ‪ 5Pn‬مقدار خطای جریان (‪ )Fi%‬برابر ‪1‬درصد و برای کرهای ‪ 10Pn‬این خطا برابر با ‪ 3‬درصد است‪.‬‬
‫‪14‬‬
‫مشخصات ‪CT‬ها‬
‫‪ .11‬حد حرارتی جریان کوتاه مدت (‪ :)Ithn‬مقدار ‪ rms‬جریان در اولیه که برای مدت یک ثانیه توسط ‪ CT‬قابعل تحمعل اسعت‬
‫وقتی ثانویه اتصال کوتاه باشد‪ .‬جریان حد حرارتی برای مدت ‪ t‬ثانیه از رابطة زیر بدست می آید‪:‬‬
‫‪ .12‬جریان دینامیکی (‪ :)Idyn‬مقدار بیشینه برای اولین پیک جریان در اولیه است که ‪ CT‬معی توانعد نیروهعای الکترودینعامیکی‬
‫حاصل را بدون صدمه دیدن تحمل کند (ثانویه اتصال کوتاه)‪.‬‬
‫‪ .13‬ولتاژ شروع اشباع (‪ :)Knee point Voltage‬ولتاژ نقطه ای از منحنی بی باری (منحنی مغناطیس شعوندگی) کعه افعزایش ‪ 10‬درصعد در‬
‫ولتاژ بی باری سبب افزایش ‪ 50‬درصد جریان بی باری گردد‪ .‬این ولتاژ در واق‪ ،‬مشخص کنندة شروع اشعباع هسعته اسعت‪ .‬ایعن ولتعاژ بعرای‬
‫آزمایش بی باری از طرف ثانویه ترانس جریان بیان می گردد‪.‬‬
‫‪ .14‬مشخصات دیگر‪ :‬مانند جریان پیوسته نامی حرارتی ولتاژ نامی فرکانس نامی سطح عایقی ‪ BIL‬که در فصل اول درس توضیح داده شد‪.‬‬
‫‪15‬‬
‫مشخصات ‪CT‬ها‬
‫خطاي دامنه و فاز براي کالسهاي استاندارد ‪CT‬هاي اندازه گیري براساس استاندارد ‪IEC‬‬
‫• ‪CT‬ها باید در محدودة ‪ 10‬تا ‪ 120‬درصد جریان نامی و محدودة بار (‪ 25 )burden‬تا ‪ 100‬درصاد باار ناامی مطااب باا‬
‫استاندارد ‪ IEC‬کالس دقت مطلوب را داشته باشند‪.‬‬
‫‪ ‬در ایران‪ ،‬دقت ‪ CT‬ها براساس مالحظات وزارت نیرو‪ ،‬براي سطوح ‪ 230‬و ‪ 400‬کیلوولت ‪ 0.5‬است و براي سطوح ‪ 132‬و ‪ 63‬بعضاا‪1 ،،‬‬
‫هم می باشد‪.‬‬
‫‪ ‬اگرچه این دقت براي اندازه گیري جریان نسبتا قابل قبول است (کاربردهاي غیر از انرژي)؛ اما براي اندازه گیاري انارژي اکتیاو در‬
‫سطوح باال مناسب نیست و در بسیاري از کشورهاي پیشرفته‪ ،‬دقت ‪ 0.2‬براي کنتورهاي سنجش انرژي الزامی است‪.‬‬
‫‪16‬‬
‫مشخصات ‪CT‬ها‬
‫کالس دقت براي ‪CT‬هاي حفاظتی براساس استاندارد ‪IEC‬‬
‫• هسته هاي حفاظتی نیاز به دقت باال در جریان نامی ندارند ولی در عوض باید در اثر عبور جریان خطا به اشباع نرفته و دقت‬
‫مناسبی داشته باشند‪ .‬براي جلوگیري از اشباع سریع هسته باید سطح مقطع هسته را بزرگ نموده و یاا از هساته هااي باا‬
‫فاصله هوایی استفاده نمود‪.‬‬
‫‪17‬‬
‫نکات ديگر در مورد ‪CT‬ها‬
‫‪ ‬انتخاب تجهیزاتی نظیر کلید باس بار ترانسفورماتور الین تراپ و ‪ ...‬بیشتر از ظرفیت نامی اشکالی ندارد ولی در ‪ CT‬بایعد‬
‫جریان و ‪ Burden‬نامی متناسب با نیاز واقعی پست تعیین گردد‪ .‬به ویژه برای هسته اندازه گیری تعداد مناسب تپ نیعز بعا‬
‫توجه به جریان فعلی و توسعه آینده در نظر گرفته شود‪.‬‬
‫‪ ‬اتصال بیش از یک تجهیز به سیم پیچ ثانویه ‪ CT‬باید با اتصال سری انجام شود‪ .‬اتصال تجهیزات حفعاظتی و انعدازه گیعری بعه‬
‫دلیل تفاوت نیازمندی آنها امکان پذیر نبوده و باید برای هر یک از ‪ CT‬با مشخصات مناسب استفاده گردد‪.‬‬
‫‪ ‬برای جلوگیری از عبور جریان باالی ثانویه هنگام اتصال کوتاه در شبکه از تجهیزات اندازه گیری باید آنها را حفاظعت نمعود‪.‬‬
‫بجای استفاده از فیوز یا رله در مدار ثانویه ‪ CT‬الزم است هسته به اشباع برود و لذا هسعته هعای انعدازه گیعری معمعوال سعطح‬
‫مقط‪ ،‬کمی دارند‪.‬‬
‫‪18‬‬
‫نکات ديگر در مورد ‪CT‬ها‬
‫‪ ‬در انتخاب ‪ CT‬برای یک پست جریان نامی اولیه ‪ 20‬تا ‪ 30‬درصد بیشتر از ماکزیمم جریان بار در اولیه انتخاب می گعردد و‬
‫سپس به مقادیر استاندارد مراجعه می شود و اولین مقدار استاندارد باالتر از جریان موردنظر انتخاب می شود‪:‬‬
‫‪10-12.5-15-20-25-30-40-50-60-75‬‬
‫‪100-125-150-200-250-300-400-500-600-750‬‬
‫‪1000-1250-1500-2000-2500-3000-4000-5000-6000-7500‬‬
‫‪ ‬ضریب اضافه جریان برای کرهای اندازه گیری حتی االمکان باید کوچک انتخاب شود‪ .‬برای مثعال ‪ 5‬یعا ‪ 10‬تعا وسعا ل انعدازه‬
‫گیری برای جریان های زیادتر از جریان نامی (تا چند برابر) مورد حفاظت واق‪ ،‬شوند (چرا؟)‪ .‬در واق‪ ،‬هرچعه ضعریب اضعافه‬
‫جریان کوچکتر باشد مفهوم آن است که ‪ CT‬زودتر به اشعباع معی رود‪ .‬در ایعن شعرایط ‪ CT‬دیگعر نسعبت تبعدیل خعود را‬
‫نخواهد داشت و جریان ثانویه از آن پس تغییر چندانی نخواهد داشت‪.‬‬
‫نکته‪ :‬ضریب اضافه جریان نامی فقط در ‪ burden‬نامی صادق است‪ .‬اگر بارگذاری کمتر از مقعدار نعامی باشعد ضعریب اضعافه‬
‫جریان واقعی به همان نسبت افزایش می یابد به طوریکه حاصلضرب آنها تقریباً ثابت است (بنابراین باید مطمئن بود که بعار‬
‫کر اندازه گیری به هنگام کارکرد نزدیک به مقدار نامی باشد)‪.‬‬
‫مثال‪ 30VA, 0.5M5, 100/5 CT :‬مفروض است‪ .‬بار ثانویه شامل یک آمپرمتر یک واتمتر و حدود ‪25‬متر کابعل اتصعاالت ‪2.5‬‬
‫است‪ .‬مجموع بار ثانویه ‪ 10VA‬است‪ .‬با توجه به نکته فوق ضریب اضافه جریان در بار ‪ 10VA‬چقدر است؟‬
‫‪19‬‬
‫نکات ديگر در مورد ‪CT‬ها‬
‫پاسخ‪:‬‬
‫در واق‪ CT ،‬تا ‪ 15‬برابر جریان نامی به اشباع نمی رود که برای دستگاه های اندازه گیری خطرناک است‪.‬‬
‫انتخاب ‪ Burden‬نامیِ کمتر مثال ‪ 15VA‬ضریب اضافه جریانی معادل ‪ 7.5‬بدست میدهد که مناسبتر است‪.‬‬
‫برخالف کرهای اندازه گیری کرهای حفاظتی باید دقت نسبت تبدیل خود را تا حد باالیی از اضعافه جریعان حفع کننعد (چعرا؟)‪.‬‬
‫بنابراین ضریب اضافه جریان برای کرهای حفاظتی باید بزرگ باشد‪.‬‬
‫مثال‪ 15VA, 5P10, 400/5 CT :‬مفروض است‪ .‬جم‪ ،‬ولت آمپر دستگاه هعای متصعل بعه ‪CT‬بعا احتسعاب کابعل هعای ارتبعاطی‬
‫‪ 12VA‬برآورد می شود‪ .‬با توجه به نکات قبلی ضریب اضافه جریان در بار ‪ 12VA‬برابر است با‪:‬‬
‫به این ترتیب این ‪ CT‬تا ‪ 12.5‬برابر جریان نامی خود با خطای کمتر از حد مجاز نسبت تبدیل خود را حف می کند و بعه اشعباع‬
‫نمی رود‪ .‬حال اگر یک رلة حفاظتی مانند رلة اضافه جریان برای ‪ 8‬برابر جریان نامی تنظیم شده باشعد معی توانعد تعا جریعان‬
‫های ‪ 12.5‬برابر جریان نامی به درستی عمل کند‪.‬‬
‫نتیجه اینکه برای سیستم حفاظتی کر انتخابی می تواند دارای نسبت تبدیل و ضریب اضافه جریان (‪ )ALF‬بزرگ و خروجی نامی‬
‫باال نسبت به خروجی نقطه کار باشد‪.‬‬
‫‪20‬‬
‫نکات ديگر در مورد ‪CT‬ها‬
‫‪ ‬آزمون های ‪ :CT‬عالوه بر آزمون های شرکت سازنده ‪ CT‬پس از نصب در پست (قبل از بهره برداری و گاهی پعس از بهعره‬
‫برداری) نیز باید آزمون هایی روی آن انجام شود‪:‬‬
‫‪ ‬آزمون تعیین مقاومت عایقی توسط مگر ( مقاومت عایق بین اولیه و زمین یا بدنه مقاومت بین اولیه و ثانویه ها ثانویه ها با یکدیگر ثانویه و‬
‫زمین)؛‬
‫‪ ‬آزمون نسبت تبدیل توسط دستگاه تزریق جریان (تزریق جریان زیاد در ولتاژ کم)‪ :‬منب‪ ،‬جریان به اولیه ‪CT‬و یک آمپرمتر در ثانویعه قعرار‬
‫می گیرد؛‬
‫‪ ‬آزمون پالریته توسط یک منب‪ ،‬ولتاژ ‪( DC‬باتری)‪ :‬منب‪ ،‬با یک کلید به اولیه وصل می شود و در ثانویه یک گالوانومتر ‪ DC‬قرار می گیعرد تعا‬
‫پالریته ها تعیین گردند‪.‬‬
‫‪ ‬آزمون مقاومت مدار باز‪ :‬توسط یک پل اندازه گیری؛‬
‫‪ ‬آزمون مدار باز برای تعیین منحنی مغناطیس شوندگی که توسط یک منب‪ ،‬ولتاژ متغیر که به ثانویه متصعل معی گعردد (در حالیکعه اولیعه بعاز‬
‫است) و جریان آن اندازه گیری می شود انجام می گیرد؛‬
‫‪21‬‬
‫محل نصب ‪CT‬ها در پست‬
‫‪ CT ‬به منظور اهداف اندازه گیری و حفاظت استفاده می شود‪ :‬حداقل ‪ 4‬کر (یک کر برای اندازه گیری دو کر بعرای حفاظعت‬
‫اصلی و پشتیبان فیدر در صورت لزوم یک کر برای حفاظت شین)‬
‫‪ ‬معموالً در کنار هر مدارشکن یک ‪ CT‬الزم است‪.‬‬
‫‪ ‬به طور مثال برای یک انشعاب خط از شین ساده ‪ 4‬امکان برای محل نصب وجود دارد‪:‬‬
‫)‪(d‬‬
‫‪22‬‬
‫)‪(c‬‬
‫)‪(b‬‬
‫)‪(a‬‬
‫‪‬‬
‫)‪ (a‬مناسب نیست زیرا برای تعمیر ‪ CT‬باید شین را بی برق کرد؛‬
‫‪‬‬
‫)‪ (b‬مناسب نیست زیرا مکان ‪ CT‬تا مدارشکن وارد زون حفاظتی خط شده که نباید اینگونعه باشعد (ایعن منطقعه توسعط حفاظعت شعین‬
‫محافظت می گردد و حفاظت خط باید به گونه ای باشد که منطقه پس از مدارشکن و به سمت خط را محافظت کند)‬
‫‪‬‬
‫)‪ (d‬مناسب نیست زیرا برای انجام هر عملیات بر روی ‪ CT‬باید فیدر را از سمت پست مقابل نیز بی برق کعرد‪ .‬همچنعین منطقعة بعین‬
‫مدارشکن و ‪ CT‬که باید جز زون خط باشد جز زون حفاظت شین قرار می گیرد که مناسب نیست‪.‬‬
‫‪‬‬
‫بهترین مکان برای نصب موقعیت )‪ (c‬است‪.‬‬
‫محل نصب ‪CT‬ها در پست‬
‫‪ CT ‬در شینه بندی یک و نیم بریکری‪:‬‬
‫‪23‬‬
‫ترانسفورماتورهاي ولتاژ (‪)VT‬‬
‫‪ ‬ولتاژ سیستم به منظور مانیتورینگ وضعیت شبکه کنترل و حفاظت آن باید اندازه گیری شود‪.‬‬
‫‪ ‬اندازه گیری مستقیم ولتاژ باال جهت بکارگیری آن در مصارف فوق غیر اقتصعادی و گعاهی غیعر ممکعن اسعت‪ .‬لعذا از یعک‬
‫ترانسفورماتور تک فاز جهت کاهش دامنه ولتاژ به مقدار ‪ 100‬یا ‪110‬ولت استفاده می شود‬
‫‪ ‬ترانسفورماتور ولتاژ معموال بین فاز و زمین وصل می شود و در سطوح ولتاژ فوق توزی‪ ،‬می توان بین دو فاز وصعل نمعود‪ .‬بعا‬
‫کمک دو ‪ PT‬بین دو فاز می توان ولتاژ سه فاز را اندازه گیری نمود (ولتاژ فاز سوم با کعم کعردن ولتعاژ خطعی بعین دو فعاز‬
‫محاسبه می شود)‪ .‬البته جهت سنجش ولتاژ با یک مرج‪ ،‬ثابت و مشخص عایق کاری کمتعر و نصعب راحتتعر در ولتاژهعای‬
‫باال و یکنواخت شدن آرایش تجهیزات پست در ولتاژهای باالتر از فشار متوسط بین فاز و زمین وصل می شود‪.‬‬
‫‪ ‬در اتاق کنترل یک ولت متر وجود دارد که ولتاژ خروجی ‪PT‬را اندازه گیری می کند و بعا توجعه بعه نسعبت تبعدیل تعرانس‬
‫ولتاژ آن را بصورت ولتاژ شبکه نشان می دهد‪.‬‬
‫‪ ‬معموال دارای یک هسته و دو سیم پیچ مجزا است که یکی به منظور اندازه گیری‬
‫ولتاژ و دیگری جهت کاربردهای حفاظتی مورد استفاده قرار می گیرد‪.‬‬
‫‪24‬‬
‫ترانسفورماتورهاي ولتاژ (‪)VT‬‬
‫‪ ‬ولتاژ نامی ثانویه بین دو فاز ‪115 110 100‬یا ‪ 120‬ولت است که در ایران معمعوال از ‪ 100‬یعا ‪ 110‬ولعت اسعتفاده شعده‬
‫است‪.‬‬
‫است‪ .‬ولتاژ ثانویه بین فاز و زمین برابر مقادیر فوق تقسیم بر‬
‫‪ ‬در ولتاژهای باالتر از ‪ 63‬کیلوولت به دلیل نیاز به عایق کاری زیاد با استفاده از مقسم خازنی ولتاژ فشعار قعوی را بعه ولتعاژ‬
‫حدود ‪ 20‬کیلوولت تبدیل می کنند و سپس از یک ترانسفورماتور با عایق کاری کم اسعتفاده معی شعود‪ .‬بعه ایعن نعوع ‪VT‬‬
‫ترانسفورماتور ولتاژ خازنی یا ‪ CVT‬گفته می شود‪ .‬البته گاهی در ولتاژ ‪63‬کیلوولت نیز از ‪ CVT‬استفاده می شود‪.‬‬
‫‪ ‬از بخش خازن استفادة دیگری هم ممکن است بشود‪ .‬در واق‪ ،‬خازن های ‪CVT‬‬
‫برای سیستم ‪ PLC‬نیز می توانند کاربردی باشند‪ .‬این خازن ها به همراه تله موج‬
‫(‪ )Line Trap‬فیلتر مناسب جهت جداسازی فرکانس های مخابراتی از‬
‫فرکانس قدرت را تشکیل می دهند‪.‬‬
‫دیاگرام های تک خطی ‪:PT‬‬
‫دیاگرام مفهمومی ‪( CVT‬همراه با کاربرد در ‪:)PLC‬‬
‫‪25‬‬
‫ترانسفورماتورهاي ولتاژ (‪)VT‬‬
‫‪ ‬واحد ‪ EMU‬یکی از اجزاء ‪ CVT‬است که بین ترمینال فشار متوسط و ترمینال زمین مقسم خازنی متصل است و مدار ثانویه را تغذیه میکند‪.‬‬
‫یک ‪ EMU‬اساساً شامل یک ترانسفورماتور برای کاهش ولتاژ فشار متوسط به مقدار الزم جهت ولتاژ ثانویعه و یعک راکتعور جبعران کننعده‬
‫است‪.‬‬
‫‪ ‬راکتانس رآکتور جبران کننده در فرکانس نامی تقریباً برابر راکتانس خازنی ناشی از دو قسمت مقسم خازنی است کعه بصعورت معوازی بعه‬
‫یکدیگر متصل شده اند کلیه تجهیزات واحد ‪ EMU‬از قبیل ترانسفورماتور ولتاژ فشار متوسط سیم پیچ جبران کننده و امپدانس میرا کننده‬
‫در یک محفظه فلزی (تانک) قرار گرفته و در روغن شناور می باشند‪.‬‬
‫‪ VT ‬ها از نظر عایق بندی‪:‬‬
‫‪ ‬نوع خشک با عایق رزینی‬
‫‪ ‬نوع روغنی با کاغذ آغشته به روغن‬
‫‪ ‬نوع ‪SF6‬‬
‫‪26‬‬
‫ در پست‬CVT ‫نمونه هايي از‬
230 kV Bus CVT:
230 kV Line CVT:
63kV CVT:
27
‫ترانسفورماتورهاي ولتاژ خازني (‪)CVT‬‬
‫‪ ‬بخش های ظاهری ‪:CVT‬‬
‫‪28‬‬
‫پارامترهاي مهم در ‪VT‬‬
‫‪ ‬ولتاژ نامی اولیه (‪ :)Primary rated voltage‬ولتاژ بیشینة اولیه‪:‬‬
‫)‪3.6, 7.2, 24, 36, 72.5, 123, 145, 245, 420, 525, 765, … (kV‬‬
‫‪ ‬ولتاژ نامی ثانویه (‪:)Secondary rated voltage‬‬
‫‪ ‬نسبت تبدیل ولتاژ‪ :‬ولتاژ اولیه به ثانویه (‪)Kn‬‬
‫‪ ‬بار در ثانویه یا ‪ :burden‬مجموع ادمیتانس متصل به ثانویه است که برحسب اندازه و زاویه بیعان معی گعردد (یعا بعر حسعب مهعو و‬
‫ضریب توان)‪ .‬مقدار نامی ‪ burden‬آن است که از مشخصات مربوط به حدود خطای ترانس بدست می آید‪ .‬همچنین این کمیعت را‬
‫می توان برحسب توان ظاهری (‪ )VA‬و ضریب قدرت نیز بیان کرد‪:‬‬
‫مقادیر استاندارد ‪ burden‬نامی ‪(VT‬برای یک فاز) برای ضریب قدرت ‪ 0.8‬به صورت زیر است‪:‬‬
‫‪500-400-300-200-150-100-75-50-30-25-15-10 VA‬‬
‫‪ ‬خطای ولتاژ یا خطای نسبت تبدیل‪:‬‬
‫‪29‬‬
‫پارامترهاي مهم در ‪VT‬‬
‫‪ ‬خطای جابجایی فاز‪ :‬اختالف فاز بین ولتاژ ثانویه و ولتاژ اولیه یا‬
‫(در حالت ایده آل باید صفر باشد)‬
‫‪ ‬خطای نسبت تبدیل ناشی از جریان بی باری و همچنین ناشی از مقاومت و راکتانس نشتی ثانویه است (پس با کاهش جریان های بی باری‬
‫و ثانویه کاهش می یابد)‪ .‬بنابراین ‪VT‬ها برای جریان ثانویه کم طراحی می شوند‪ .‬در عمل طول هسته کوتاه سطح مقط‪ ،‬هادی ها بزرگ و‬
‫تا حد ممکن سیم پیچ های اولیه و ثانویه به هم نزدیکند‪.‬‬
‫‪ ‬ضریب ولتاژ نامی‪ :‬نسبت ماکزیمم ولتاژ قابل تحمل به ولتاژ نامی اولیه که ‪ VT‬تحت آن دقت خود را می توانعد حفع کنعد‪.‬‬
‫در واق‪ ،‬تعیین کنندة میزان اضافه ولتاژی است که ‪ VT‬تحت آن درست عمل می کند‪ .‬این ضعریب بعه معدت زمعان اضعافه‬
‫ولتاژ نیز بستگی دارد که مقادیر نمونه آن عبارتند از‪:‬‬
‫‪ 1.1‬برای اضافه ولتاژ دا می؛‬
‫‪ 1.5‬برای اضافه ولتاژ به مدت ‪ 60‬ثانیه؛‬
‫‪ 1.9‬برای اضافه ولتاژ به مدت ‪ 30‬ثانیه؛‬
‫‪ ‬کالس دقت‪VT :‬ها نیز همانند ‪ CT‬ها برحسب محدودة خطای ترانس و میزان دقت آن در گروه های مختلف دسعته بنعدی‬
‫می شوند‪:‬‬
‫‪‬کالس دقت اندازه گیری‬
‫‪‬کالس دقت حفاظتی‬
‫‪30‬‬
‫کالس دقت ‪VT‬‬
‫کالس دقت هاي ‪ VT‬براي مقاصد اندازه گیري (طب استاندارد ‪:)IEC 60044-2‬‬
‫‪ ‬عموماً در پستهای فشار قوی ایران از کالس دقت ‪ 0.5‬برای اهداف اندازهگیری استفاده می شود‪ .‬سعیمپیچی کعه بعرای مقاصعد انعدازهگیری اسعتفاده‬
‫میشود باید در بازة ولتاژی ‪ 80‬تا ‪ 120‬درصد ولتاژ نامی دقت خود را حف کند‪.‬‬
‫کالس دقت هاي ‪ VT‬براي مقاصد حفاظتی (طب استاندارد ‪:)IEC 60044-2‬‬
‫‪ ‬عموماً در پستهای فشار قوی ایران از کالس دقت ‪ 3P‬برای اهداف حفاظت استفاده می شود‪.‬‬
‫‪ ‬سیم پیچ حفاظتی باید در بازة ‪ 5%‬ولتاژ نامی تا ماکزیمم ولتاژ قابل تحمل ‪ VT‬دقت نامی خود را حف کند‪ .‬در ‪ 2%‬ولتاژ نامی خطعای ‪ VT‬نبایعد از دو‬
‫برابر خطاهای جدول فوق بیشتر شود‪.‬‬
‫‪31‬‬
‫کالس دقت ‪VT‬‬
‫‪ ‬نمونه ای از مشخصات ‪:VT‬‬
‫‪ ‬کاربرد ‪VT‬ها با توجه به کالس دقت‪:‬‬
‫‪32‬‬
‫کاربرد‬
‫کالس دقت‬
‫تست در آزمایشگاه های استاندارد‬
‫‪ 0.1‬و کمتر‬
‫سطوح فشار قوی (اندازه گیری ولتاژ و انرژی)‬
‫‪0.2-0.5‬‬
‫اندازه گیری های صنعتی‬
‫‪0.2-1‬‬
‫ولتمترها‬
‫‪1‬‬
‫نکات ديگر در ‪VT‬ها‬
‫‪ ‬با توجه به اینکه حداکثر جریان عبوری از ‪ CT‬ممکن است در آینده و با توسععه شعبکه افعزایش یابعد لعذا از چنعدین تعپ‬
‫استفاده می شود؛ ولی در ترانس ولتاژ لزومی به استفاده از تپ نمی باشد‪.‬‬
‫‪ ‬برخالف ترانسهای جریان باز شدن مدار ثانویه بالمان‪ ،‬است و لعذا از فیعوز یعا ‪ MCB‬بععد از سعیم پعیچ ثانویعه بعه منظعور‬
‫حفاظت اتصال کوتاه در مدارثانویه استفاده می شود‪ .‬گاهی برای این منظور و نیعز حفاظعت در برابعر خطعای داخعل تعرانس‬
‫ولتاژ فشار متوسط از فیوز در سمت اولیه نیز استفاده می شود‪.‬‬
‫‪ ‬ترمینال های ثانویه در ‪ VT‬با حروف کوچک ‪ a,b,c,n‬و ترمینالهای قدرت با حروف بزرگ ‪ A,B,C,N‬مشخص می شعوند‪.‬‬
‫اگر ثانویه دارای چند تپ باشد با یک رقم در سمت راست حروف و چنانچه ترانس دارای چند ثانویه (کر) باشعد بعا یعک‬
‫عدد سمت چپ حروف نمایش داده می شود‪.‬‬
‫‪ ‬فرورزنانس در ترانسهای ولتاژ به دلیل وجود سلف ترانس (به ویژه سلف مغناطیسی هسته آهنی) و خازنهعای معوازی خعط‬
‫انتقال و به ویژه خازن های ترانس ولتاژ خازنی محتمل است که معمعوال فرکعانس نوسعانات کمتعر از مقعدار نعامی داشعته و‬
‫باعث ایجاد اضافه ولتاژ در مدار ثانویه ‪ VT‬اشباع هسته آهنی ‪ VT‬و اختالل در عملکرد لوازم حفاظتی می شعود‪ .‬بنعابراین‬
‫معموال از ‪ )Ferroresonance Suppression Circuit( FSC‬در ثانویه ترانس ولتاژاستفاده می شود‪.‬‬
‫‪ ‬احتمال رخداد فرورزنانس در ترانس های ولتاژ مغناطیسی (‪ )PT‬در شبکه های با نوترال ایزوله یعا زمعین شعده بطعور غیعر‬
‫موثر (نظیر نیروگاهها) زیاد بوده و باید یک مقاومت میرا کننده با اندازه و توان مناسب به مدار مثلث بعاز سعیم پعیچ ثانویعه‬
‫ترانس ولتاژ متصل نمود‪.‬‬
‫‪33‬‬
‫محل نصب ‪VT‬ها‬
‫‪34‬‬
‫آزمون هاي ‪VT‬ها‬
‫‪ ‬عالوه بر آزمون های شرکت سازنده پس از نصب ‪VT‬در پست (قبل از بهعره بعرداری و گعاهی پعس از بهعره‬
‫برداری) نیز باید آزمون هایی روی آن انجام شود‪:‬‬
‫‪ ‬آزمون عایقی توسط مگر (مقاومت عایق بین اولیه و زمین یا بدنه مقاومت بین اولیه و ثانویه ها ثانویه ها با یکدیگر ثانویه‬
‫و زمین)؛‬
‫‪ ‬آزمون نسبت تبدیل توسط منب‪ ،‬ولتاژ متغیر در اولیه و اندازه گیری ولتاژ در ثانویه ترانس؛‬
‫‪ ‬آزمون پالریته توسط یک منب‪ ،‬ولتاژ ‪( DC‬باتری)‪ :‬منب‪ ،‬با یک کلید به اولیه وصل می شود و در ثانویه یک گعالوانومتر ‪DC‬‬
‫قرار می گیرد تا پالریته ها تعیین گردند‪.‬‬
‫‪35‬‬