Vad är Core Balance Cure Transformator (CBCT)?

Kärnbalansströmtransformator (även kallad CBCT) är en strömtransformator av ringtyp (CT) genom vars centrum antingen tre enkelkärniga kablar eller en enda trekärnig kabel av trefassystem passerar. Denna kabel med tre kärnor bildar primärlindning av CBCT.

Med andra ord kan vi definiera som en nollsekvens CT (ZCT) är också känd som kärnbalans CT (CBCT) är en speciell typ av strömtransformator (CT) som detekterar närvaron av nollsekvensström under kortslutningsfel (som LG fel) tillstånd som orsakar obalans i 3-fassystemet.

Kärnbalansströmtransformator arbetar med konceptet att balansera nollsekvensström i trefassystem. Det är därför den också är känd som nollsekvensströmtransformator (ZCT). Kärnbalans CT används vanligtvis för jordfelsskydd (eller jordfelsskydd) för mellanspänningssystem. En typisk CBCT är som visas i nedanstående figur.

Till skillnad från strömtransformatorn (CT) är primärlindningen av CBCT bildad med en kabel med tre kärnor som går genom mitten av dess järnkärna och sekundärspole av CBCT är också lindad på dess ringtypsjärnkärna, och den är ansluten till jordfelsrelä.

Arbetsprincipen för CBCT eller ZCT

En kärnbalansströmtransformator (CBCT) fungerar enligt principen att balansera nollsekvensström i 3-fassystem. Därför kallas den även nollsekvensströmtransformator (ZCT). Grundprincipen för att arbeta med nollsekvensströmtransformatorn är Kirchhoffs låga ström: summan av strömmen vid vilken nod som helst av den elektriska kretsen kommer att vara lika med noll.

Under normal drift av trefassystemet är vektorsumman av dess fasström ( Īa plus Īb plus Īc=0 ) noll. Därför kommer ingen återstående nollsekvensström att finnas i primärlindningen av CBCT. Därför kommer det inte att utvecklas något flöde i kärnan av CBCT. Därför kommer ingen ström att flyta i sekundärkretsen för CBCT.

Medan i onormalt tillstånd, när summan av fasströmmen inte nollställs. Sedan på grund av obalansering av fasströmmen kommer en nollsekvensström att flyta i den sekundära kretsen av CBCT. Därför kommer jordfelsrelä anslutet till sekundär av CBCT att få ström och det isolerar det friska systemet med hjälp av strömbrytaren.

Låt Īa, Īb och Īc är linjeströmmar i trefassystemet och Φa, Φb och Φc är motsvarande komponenter av magnetiskt flöde utvecklat i kärnan av nollsekvens CT eller CBCT. Om man antar att CBCT arbetar i linjär region, kommer magnetiskt flöde som utvecklas i kärnan av CBCT att vara direkt proportionell mot dess motsvarande linjeström. Därför kan det skrivas som:

Φa=kIa

Φb=kIb

Φc=kIc

Här är (k) proportionalitetskonstanten. Eftersom alla tre fasströmmarna här producerar motsvarande magnetiskt flöde i samma kärna av ZCT (samma magnetiska material). Följaktligen används samma proportionalitetskonstant (k) i alla fasflöden.

Följaktligen kommer det resulterande magnetiska flödet i kärnan av ZCT eller CBCT att vara

Φr=k(Īa plus Īb plus Īc) (1)

Men som vi alla vet det från begreppet symmetriska komponenter

(Īa plus Īb plus Īc)=3Ī0 = Īn(2)

Här är Īn nollström och Ī0 är nollsekvensström i strömtransformatorn. Av ovanstående ekvationer (1) och (2) kan vi dra slutsatsen som

Φr = k.Īn (3)

Låt oss nu överväga två fall

Fall 1: Under normal drift av trefassystem

Som vi vet att Īa plus Īb plus Īc=0 (4)

Här genom att jämföra ekvationerna (1) och (4), fick vi resultatet som:

Nettoresultatflöde (Φr=0) är noll. Det betyder att ingen ström kommer att flyta i sekundärkretsen av CBCT. Därför kommer jordfelsreläet inte att fungera i normalt friskt tillstånd.

Fall 2: Under jordfel (säg LG-fel) i onormalt tillstånd kommer inte fasströmmen i treledarkabeln som går genom mitten av strömtransformatorn att balansera. Därför kommer en nollsekvensström att flyta i sekundärkretsen hos ZCT. Tänk till exempel på fallet med enstaka linje till jord-fel (LG-fel).

Om=3Ia0 = In (5)

Genom att jämföra ekvation (5) med ekvation (3) fick vi att det magnetiska nettoflödet i kärnan av CBCT inte kommer att nollställas. Den har något ändligt värde som kommer att inducera ström i sekundärkretsen för ZCT. Därför flyter den sekundära strömmen i jordfelsskyddsreläet och aktiverar det. På grund av denna anledning kallas en kärnbalans-CT (CBCT) även nollsekvens-CT (ZCT).

Tillämpning av CBCT eller ZCT

Kärnbalansströmtransformatorn (CBCT) används främst för jordfelsskydd av elektriska maskiner. En av dess viktiga tillämpningar som jordfelsskydd för induktionsmotorer, som diskuteras i detalj nedan.

CBCT för motorskydd

I de flesta branscher används CBCT för jordläckageskydd för industrimotorer (3-fasinduktionsmotor). I detta skyddsschema omger kärnan av CBCT strömkablarna som är anslutna till 3-fasinduktionsmotorn. Jordledningarna från kabelmanteln till jord måste tas genom ögat på ZCT-kärnan. Ett typiskt diagram är som visas i bilden nedan.

Kärnan i CBCT exciteras av strömmen (Īa plus Īb plus Īc plus Īsheath plus Īearth).

Effekten av ( Īsheath plus Īearth ) avbryts när jordledningarna tas genom CBCTs öga. Därför svarar skyddsschemat endast för (Īa plus Īb plus Īc) ström i induktionsmotorn.

Fördelar med CBCT

Den största fördelen med att använda CBCT som jordfelsskyddssystem är att i detta skyddsschema används endast en CT-kärna istället för tre kärnor som i konventionella system. Således reduceras det magnetiska flödet som krävs för produktion av speciell sekundärström till en tredjedel (1/3), vilket är den största fördelen eftersom skyddssystemets totala känslighet ökar.

Antalet sekundära varv av CT krävs inte heller enligt kabelns märkström eftersom ingen sekundär ström flyter i normalt drifttillstånd eftersom trefassystemets ström är balanserad. Detta gör det möjligt att optimera de sekundära varven enligt den effektiva primära upptagningsströmmen för CT.

Funktioner hos ZCT eller CBCT

Dessa är mycket attraktiva egenskaper hos nollsekvens CT (ZCT) eller Core Balance current transformator (CBCT), dessa nämns nedan som:

• Hög känslighet
• Bra linjäritet
• Pålitlig drift

• Bekväm och enkel installation

Val av CBCT eller ZCT

Lämplig nollsekvens CT eller CBCT väljs baserat på följande faktorer.

Nominellt CT-förhållande: detta bör vara sådant att även vid minsta jordfel bör strömmen vara tillräcklig för att driva jordfelsrelä.

Minsta primära jordläckström

Minsta magnetiseringsström som krävs för relädriftspänning

Knäpunktsspänning

Dimensioner och innerdiameter för CT (inre diameter beror på kabelstorlek)