Dalam sistem pemeteran dan pemantauan kuasa, meter elektrik yang memerlukan pengubah arus luaran (CT) ada di mana-mana; ia adalah "mata" kami untuk mengesan arus besar dengan tepat. Walau bagaimanapun, tersembunyi dalam sistem canggih ini adalah peraturan kuku besi yang mesti diikuti pada setiap masa: bahagian kedua pengubah semasa tidak boleh dikendalikan dengan litar terbuka. Artikel ini akan menyelidiki prinsip asas dan bahaya yang terlibat.
Prinsip operasi biasa pengubah semasa
CT (Pengubah Arus) ialah sejenis pengubah khas yang beroperasi berdasarkan prinsip aruhan elektromagnet. Prinsip reka bentuk terasnya ialah "pengurangan semasa" dan "pengasingan."
1. Struktur: Ia biasanya terdiri daripada teras besi tertutup, belitan primer dengan lilitan yang lebih sedikit (disambungkan secara bersiri dalam litar utama), dan belitan sekunder dengan lebih banyak lilitan (disambungkan ke meter elektrik).
2. Keadaan Ideal: Dalam litar tertutup biasa, CT beroperasi dalam keadaan lebih kurang "litar-pendek". Menurut undang-undang litar Ampere dan undang-undang aruhan elektromagnet, arus primer I1 akan menghasilkan fluks magnet berselang-seli Φ dalam teras besi, yang kemudiannya akan mendorong arus I2 pada sisi sekunder. Hubungan antara keduanya adalah seperti berikut:
Di mana N1 dan N2 ialah bilangan lilitan dalam belitan primer dan sekunder, dan Im ialah arus pengujaan. Oleh kerana galangan pengujaan yang sangat besar dan Im yang sangat kecil dalam reka bentuk, ia boleh dipermudahkan kepada yang berikut di bawah keadaan yang ideal:
Di sini, Kn merujuk kepada nisbah transformasi terkadar, seperti 1000/5A. Dalam kes ini, arus besar pada bahagian primer ditukar dengan tepat dan berkadar kepada arus kecil pada bahagian sekunder (biasanya nilai standard 5A atau 1A) untuk pengukuran instrumen yang selamat. Pada masa yang sama, potensi litar sekunder pengubah semasa (CT) adalah sangat rendah (biasanya hanya beberapa volt), dalam julat yang selamat.
Analisis prinsip apabila bahagian kedua terbuka
Apabila litar sekunder menjadi terbuka kerana terminal longgar, wayar putus atau terputus sambungan secara tidak sengaja semasa ujian, keadaan pengendaliannya mengalami perubahan bencana.
| Status operasi | Penutupan biasa | Pembukaan jalan sekunder |
|
|
Wujud, berkadar dengan I1 |
|
|
Φ |
Ditindas dengan berkesan oleh fluks penyahmagnetan yang dihasilkan oleh I2, mengekalkan tahap yang rendah | Kehilangan perencatan, ketepuan cepat kepada nilai yang sangat tinggi |
|
|
Sangat rendah (beberapa volt) | Voltan tinggi beribu-ribu malah berpuluh-puluh ribu volt telah diaruhkan. |
| Sifat fizikal | Gandingan yang kuat, maklum balas negatif mendalam: I2 sangat menentang perubahan dalam Φ | Pemotongan maklum balas dan pengumpulan tenaga: Semua amper primer-pusingan I1 dan N1 digunakan untuk pengujaan. |
Proses fizikal terasnya adalah seperti berikut:
1: Kehilangan Maklum Balas Menyahmagnetkan
Semasa operasi biasa, fluks magnet yang dihasilkan oleh arus sekunder I2 sentiasa dalam arah yang bertentangan dengan fluks magnet yang dihasilkan oleh arus primer I1, mewujudkan kesan "demagnetizing" yang kuat yang mengehadkan gabungan fluks magnet dalam teras besi ke tahap yang rendah. Selepas litar dibuka, I2=0, dan kesan penyahmagnetan serta-merta kembali kepada sifar.
2: Ketepuan pantas fluks magnetik
Amper primer yang tidak seimbang-putaran I1 dan N1 ditukar sepenuhnya kepada lilitan ampere-memagnetkan. Memandangkan kawasan keratan rentas-teras direka bentuk untuk ketumpatan fluks magnet yang rendah, teras dengan cepat memasuki keadaan tepu dalam pada ketika ini.
Mengikut undang-undang aruhan elektromagnet Faraday, fluks magnet berselang-seli akan mendorong daya gerak elektrik merentasi belitan. Apabila fluks magnet meningkat dengan mendadak, voltan U2 yang sangat tinggi akan teraruh merentasi belitan sekunder.
3: Penjanaan tekanan tinggi
Di bawah keadaan frekuensi kuasa, untuk arus primer beberapa ratus amper, voltan teraruh pada bahagian kedua litar-terbuka boleh dengan mudah mencapai beberapa ribu volt, dan dalam kes yang melampau, ia boleh melebihi 10 kilovolt.
Standard kebangsaan GB/T 20840.2-2014 "Pengubah Instrumen - Bahagian 2: Keperluan Teknikal Tambahan untuk Pengubah Semasa" mempunyai keperluan yang ketat untuk prestasi penebat pengubah instrumen, dan voltan tinggi mendadak ini jauh melebihi kapasiti reka bentuk biasa.
Bahaya litar terbuka pada sisi sekunder pengubah arus
Voltan tinggi dan fenomena yang disertakan yang dijana oleh litar terbuka sekunder boleh mencetuskan satu siri tindak balas berantai bahaya.
1. Bahaya Renjatan Elektrik: Beribu-ribu volt voltan tinggi wujud di terminal sekunder, secara langsung menimbulkan risiko renjatan elektrik yang serius. Kakitangan penyelenggaraan dan pembaikan yang terkena voltan ini tanpa langkah berjaga-jaga mungkin mengalami renjatan elektrik.
2. Kerosakan Peralatan:
Pecahan Penebat: Voltan tinggi mula-mula akan memecahkan penebat antara-pusingan dan antara-lapisan penggulungan sekunder, atau memecahkan penebat ke tanah dalam litar sekunder, yang membawa kepada kerosakan kekal pada pengubah semasa (CT).
Terlalu Panas dan Terbakar: Apabila teras besi sangat tepu, ia akan menghasilkan arus pusar yang besar dan kehilangan histerisis, menyebabkan teras besi menjadi terlalu panas, yang boleh membakar penebat belitan dan juga menyebabkan kebakaran.
Arka Elektrik dan Letupan: Titik litar terbuka (seperti terminal longgar) akan menjana arka elektrik berterusan di bawah voltan tinggi. Suhu tinggi arka boleh membakar peralatan, menyalakan bahan mudah terbakar di sekeliling dan gas bersuhu tinggi-yang terkumpul dalam kabinet tertutup malah boleh menyebabkan letupan elektrik.
3. Bahaya Operasi Sistem
Ketidaktepatan dan Kegagalan Pemeteran: Untuk meter tenaga jenis CT-, arus input sifar akan menyebabkannya tidak dapat mengukur elektrik, mengakibatkan kehilangan elektrik dan potensi pertikaian penyelesaian perdagangan.
Penjanaan Percikan Voltan Tinggi-Berbahaya: Ini bukan sahaja sumber pencucuhan, tetapi denyutan elektromagnet kuat yang terhasil juga boleh mengganggu peralatan elektronik berdekatan.
rumuskan
Litar terbuka pada bahagian kedua pengubah arus mencetuskan pengumpulan tenaga elektromagnet yang ganas, akhirnya mengakibatkan malapetaka fizikal yang ditunjukkan sebagai voltan tinggi, arka elektrik yang kuat dan terlalu panas. Oleh itu, dalam semua kerja yang melibatkan litar CT, "pencegahan litar terbuka" mesti dipatuhi dengan ketat sebagai prosedur.
Sementara itu, bahagian kedua pengubah arus yang disambungkan ke meter elektrik mesti dibumikan. Ini, bersama-sama dengan "melarang keras litar terbuka pada bahagian kedua," adalah dua peraturan kuku besi teras operasi dan penyelenggaraan CT. Selepas pembumian, voltan tinggi yang telah melonjak masuk boleh dilepaskan dengan cepat ke tanah melalui wayar pembumian, mengelakkan keletihan peralatan atau kemalangan kejutan elektrik yang disebabkan oleh peningkatan mendadak dalam potensi sisi sekunder.