Hvad er Core balance current transformer (CBCT)?

Kernebalancestrømtransformer (også kaldet CBCT) er en strømtransformator af ringtype (CT) gennem midten af ​​hvilken enten tre enkeltlederkabler eller et enkelt trelederkabel af trefasesystem passerer. Det trelederkabel danner primærvikling af CBCT.

Med andre ord kan vi definere som en nulsekvens CT (ZCT) er også kendt som kernebalance CT (CBCT) er en speciel type strømtransformator (CT), som detekterer tilstedeværelsen af ​​nulsekvensstrøm under kortslutningsfejl (såsom LG fejl) tilstand, der forårsager ubalance i 3-fasesystemet.

Core balance Current Transformer arbejder på konceptet med at balancere nulsekvensstrøm i trefaset system. Derfor er den også kendt som nulsekvensstrømtransformer (ZCT). Core balance CT bruges generelt til jordfejlsbeskyttelse (eller jordafledningsbeskyttelse) til mellemspændings elektriske system. En typisk CBCT er som vist i nedenstående figur.

I modsætning til strømtransformator (CT) er den primære vikling af CBCT dannet med kabel med tre ledere, der passerer gennem midten af ​​dens jernkerne, og den sekundære spole af CBCT er også viklet på dens ringtype jernkerne, og den er forbundet med jordfejlsrelæ.

Arbejdsprincippet for CBCT eller ZCT

En kernebalancestrømtransformer (CBCT) fungerer efter princippet om at afbalancere nulsekvensstrøm i 3-fasesystem. Derfor kaldes den også nulsekvensstrømtransformer (ZCT). Det grundlæggende princip for drift af nulsekvensstrømtransformatoren er Kirchhoffs nuværende lave: summen af ​​strømmen ved enhver knude i det elektriske kredsløb vil være lig nul.

Under normal drift af trefasesystem er vektorsummen af ​​dets fasestrøm ( Īa plus Īb plus Īc=0 ) nul. Derfor vil der ikke forekomme nogen resterende nulsekvensstrøm i primærviklingen af ​​CBCT. Derfor vil der ikke være nogen flux udviklet i kernen af ​​CBCT. Derfor vil der ikke flyde nogen strøm i det sekundære kredsløb af CBCT.

Mens i unormal tilstand, når summen af ​​fasestrømmen ikke vil nul. På grund af ubalancering af fasestrømmen vil der derefter strømme en nulsekvensstrøm i det sekundære kredsløb af CBCT. Derfor vil jordfejlsrelæ forbundet med sekundær af CBCT få strøm, og det isolerer det sunde system ved hjælp af en afbryder.

Lad Īa , Īb og Īc er linjestrømme af trefasesystem og Φa , Φb og Φc er tilsvarende komponenter af magnetisk flux udviklet i kernen af ​​nulsekvens CT eller CBCT. Hvis vi antager, at CBCT fungerer i et lineært område, vil magnetisk flux udviklet i kernen af ​​CBCT være direkte proportional med dens tilsvarende linjestrøm. Derfor kan det skrives som:

Φa=kIa

Φb=kIb

Φc=kIc

Her er (k) proportionalitetskonstant. Da alle tre fasestrømme her producerer tilsvarende magnetisk flux i den samme kerne af ZCT (samme magnetiske materiale). Derfor bruges den samme proportionalitetskonstant (k) i alle fasefluxer.

Derfor vil den resulterende magnetiske flux i kernen af ​​ZCT eller CBCT være

Φr=k(Īa plus Īb plus Īc) (1)

Men som vi alle ved det fra begrebet symmetriske komponenter

(Īa plus Īb plus Īc)=3Ī0 = Īn(2)

Her er Īn neutralstrøm og Ī0 er nulsekvensstrøm i strømtransformatoren. Derfor kan vi ud fra ovenstående ligninger (1) og (2) konkludere som

Φr = k.Īn (3)

Lad os nu overveje to tilfælde

Tilfælde 1: Under normal drift af trefaset system

Som vi ved, at Īa plus Īb plus Īc=0 (4)

Her ved at sammenligne ligning (1) og (4), fik vi resultatet som:

Netto resulterende flux (Φr=0) er nul. Det betyder, at der ikke vil strømme nogen strøm i det sekundære kredsløb af CBCT. Derfor vil jordfejlsrelæ ikke fungere i normal sund tilstand.

Tilfælde 2: Under jordfejl (f.eks. LG-fejl) i unormal tilstand vil fasestrømmen i trelederkabel, der passerer gennem midten af ​​strømtransformatoren, ikke balancere. Derfor vil en nulsekvensstrøm flyde i ZCT's sekundære kredsløb. Overvej f.eks. tilfældet med en enkelt linje til jord-fejl (LG-fejl).

Hvis=3Ia0 = i (5)

Ved at sammenligne ligning (5) med ligning (3) fik vi, at den netto magnetiske flux i kernen af ​​CBCT ikke vil nul. Det har en vis endelig værdi, der vil inducere strøm i ZCT's sekundære kredsløb. Derfor flyder den sekundære strøm i jordfejlsbeskyttelsesrelæet og aktiverer det. På grund af denne grund kaldes en core balance CT (CBCT) også nulsekvens CT (ZCT).

Anvendelse af CBCT eller ZCT

Kernebalancestrømtransformatoren (CBCT) bruges hovedsageligt til jordfejlsbeskyttelse af elektriske maskiner. En af dens vigtige applikationer som jordfejlsbeskyttelse af induktionsmotor, som diskuteres i detaljer nedenfor.

CBCT til motorbeskyttelse

I de fleste industrier bruges CBCT til jordlækagebeskyttelse af industrimotorer (3-faseinduktionsmotor). I dette beskyttelsesskema omgiver kernen af ​​CBCT strømkablerne forbundet med 3-faseinduktionsmotor. Jordingsledningerne fra kabelkappen til jord skal føres gennem øjet på ZCT-kernen. Et typisk diagram er som vist i nedenstående figur.

Kernen i CBCT exciteres af strømmen (Īa plus Īb plus Īc plus Īskede plus Īearth).

Effekten af ​​( Īsheath plus Īearth ) annulleres, når jordingsledningerne tages gennem CBCT's øje. Derfor reagerer beskyttelsesordningen kun for (Īa plus Īb plus Īc) strøm i induktionsmotoren.

Fordele ved CBCT

Den største fordel ved at bruge CBCT som jordfejlsbeskyttelsesskema er, at der i denne beskyttelsesordning kun bruges én CT-kerne i stedet for tre kerner som i et konventionelt system. Således er den magnetiske flux, der kræves til produktion af en bestemt sekundær strøm, reduceret til en tredjedel (1/3), hvilket er den største fordel, da beskyttelsessystemets samlede følsomhed øges.

Antallet af sekundære omdrejninger af CT er heller ikke påkrævet i henhold til kablets nominelle strøm, fordi der ikke flyder sekundærstrøm i normal driftstilstand, da den trefasede systemstrøm er afbalanceret. Dette gør det muligt at optimere de sekundære drejninger i henhold til den effektive primære pickup-strøm for CT.

Funktioner af ZCT eller CBCT

Disse er meget attraktive egenskaber ved nulsekvens CT (ZCT) eller Core balance current transformer (CBCT), disse er nævnt nedenfor som:

• Høj følsomhed
• God linearitet
• Pålidelig drift

• Praktisk og nem installation

Valg af CBCT eller ZCT

Den passende nulsekvens CT eller CBCT vælges baseret på følgende faktorer.

Nominelt CT-forhold: dette skal være sådan, at selv i den mindste jordfejl skal strømmen være tilstrækkelig til at betjene jordfejlsrelæet.

Minimum primær jordafledningsstrøm

Minimum magnetiseringsstrøm påkrævet for relædriftsspænding

Knæpunktspænding

Dimensioner og indvendig diameter af CT (indvendig diameter afhænger af kabelstørrelsen)