Dalam sistem pemeteran dan pemantauan kuasa, meter tenaga yang memerlukan pengubah arus luaran (CT) ada di mana-mana; ia adalah "mata" kami untuk mengesan arus besar dengan tepat. Walau bagaimanapun, dalam sistem yang canggih ini terdapat peraturan penting yang mesti sentiasa dipatuhi: bahagian kedua pengubah semasa tidak boleh dikendalikan dalam keadaan litar-terbuka. Artikel ini akan menyelidiki prinsip dan bahaya di sebalik peraturan ini.
Prinsip kerja biasa pengubah arus
Transformer arus (CT) ialah sejenis transformer khas yang beroperasi berdasarkan prinsip aruhan elektromagnet. Reka bentuk terasnya memberi tumpuan kepada "pengurangan semasa" dan "pengasingan."
1. Struktur: Ia biasanya terdiri daripada teras besi tertutup, belitan primer dengan lilitan yang lebih sedikit (disambungkan secara bersiri dengan litar utama), dan belitan sekunder dengan lebih banyak lilitan (disambungkan kepada meter tenaga).
2. Keadaan Ideal: Dalam litar biasanya tertutup, CT beroperasi dalam keadaan lebih kurang "litar-pendek". Menurut undang-undang litar Ampere dan undang-undang aruhan elektromagnet, arus primer I1 menghasilkan fluks magnet berselang-seli Φ dalam teras besi, yang seterusnya mendorong arus I2 di sisi sekunder. Hubungan antara mereka ialah:
I1 × N1=I2 × N2 + Im×N1
di mana N1 dan N2 ialah bilangan lilitan belitan primer dan sekunder, dan Im ialah arus pengujaan. Oleh kerana impedans pengujaan yang besar dalam reka bentuk, Im sangat kecil, jadi dalam kes yang ideal, ia boleh dipermudahkan kepada:
Di sini, Kn ialah nisbah penjelmaan terkadar, contohnya, 1000/5A. Pada masa ini, arus besar pada bahagian primer dengan tepat dan berkadar ditukar kepada arus kecil pada bahagian sekunder (biasanya nilai standard 5A atau 1A) untuk pengukuran yang selamat oleh instrumen. Pada masa yang sama, potensi litar sekunder CT adalah sangat rendah (biasanya hanya beberapa volt), yang berada dalam julat selamat.
Analisis prinsip apabila bahagian kedua terbuka-dilitar
Apabila litar sekunder menjadi terbuka kerana terminal longgar, wayar putus atau terputus sambungan secara tidak sengaja semasa ujian, keadaan pengendaliannya mengalami perubahan bencana.
| Keadaan Operasi | Biasanya Ditutup | Litar Terbuka Sekunder |
|---|---|---|
| Arus Sekunder I₂ |
Hadir, berkadar dengan I₁ | I₂ = 0 |
| Fluks Magnet Teras Φ |
Fluks penyahmagnetan yang dihasilkan oleh I₂ berkesan menekan fluks teras, mengekalkan tahap rendah | Penindasan hilang; fluks cepat tepu ke tahap yang sangat tinggi |
| Voltan Sekunder U₂ |
Sangat rendah (beberapa volt) | Voltan tinggi teraruh dalam julat beberapa kilovolt sehingga berpuluh-puluh kilovolt |
| Sifat Fizikal | Gandingan yang kuat, maklum balas negatif yang mendalam: I₂ sangat menentang perubahan dalam Φ | Maklum balas terganggu, pengumpulan tenaga: semua belitan ampere primer-(I₁N₁) digunakan untuk kemagnetan |
Proses fizikal teras adalah seperti berikut:
1. Kehilangan maklum balas penyahmagnetan:Semasa operasi biasa, fluks magnet yang dihasilkan oleh arus sekunder I2 sentiasa bertentangan arah dengan fluks magnet yang dihasilkan oleh arus primer I1, mewujudkan kesan "demagnetizing" yang kuat yang mengehadkan fluks magnet yang terhasil dalam teras besi ke tahap yang rendah. Selepas litar dibuka, I2=0, dan kesan penyahmagnetan serta-merta jatuh kepada sifar.
2. Ketepuan pantas fluks magnet:Amper primer yang tidak seimbang-putaran I1N1 ditukar sepenuhnya kepada lilitan ampere-yang menarik. Memandangkan kawasan keratan rentas-teras besi direka bentuk untuk ketumpatan fluks magnet yang rendah, teras besi cepat memasuki keadaan tepu dalam.
Menurut undang-undang aruhan elektromagnet Faraday, fluks magnet berselang-seli mendorong daya gerak elektrik merentasi belitan. Dengan peningkatan pesat dalam fluks magnet, voltan U2 yang sangat tinggi akan teraruh merentasi belitan sekunder.
3. Penjanaan voltan tinggi:Di bawah keadaan kekerapan kuasa, untuk arus primer beberapa ratus amper, voltan teraruh pada bahagian sekunder berlitar-terbuka boleh mencapai beberapa ribu volt dengan mudah dan dalam kes yang melampau, ia boleh melebihi 10 kilovolt.
Bahaya litar terbuka pada sisi sekunder pengubah arus.
Voltan tinggi dan fenomena berkaitan yang disebabkan oleh litar-terbuka sekunder boleh mencetuskan siri bahaya tindak balas-rantai.
1. Risiko Renjatan Elektrik kepada Kakitangan
Beribu-ribu volt voltan tinggi wujud pada terminal pendawaian sekunder, secara langsung mewujudkan risiko kejutan elektrik yang teruk. Kakitangan penyelenggaraan dan pemeriksaan mungkin mengalami renjatan elektrik jika mereka secara tidak sengaja menyentuh terminal ini tanpa perlindungan yang betul.
2. Kerosakan Peralatan
● Pecahan Penebat: Voltan tinggi mula-mula akan menandakan penebat antara lilitan penggulungan sekunder, antara lapisan, atau penebat antara litar sekunder dan tanah, yang membawa kepada kerosakan kekal CT.
● Terlalu Panas dan Terbakar: Selepas teras menjadi sangat tepu, ia menghasilkan arus pusar yang besar dan kehilangan histerisis, menyebabkan teras menjadi terlalu panas. Ini boleh membakar penebat belitan dan juga mencetuskan kebakaran.
● Arka dan Letupan: Titik litar-terbuka (seperti terminal longgar) akan menjana arka berkekalan di bawah voltan tinggi. Suhu tinggi arka boleh merosakkan peralatan, menyalakan bahan mudah terbakar di sekeliling dan gas suhu tinggi-terkumpul dalam kabinet tertutup malah boleh menyebabkan letupan elektrik.
3. Bahaya kepada Operasi Sistem
Kehilangan dan Kegagalan Pengukuran: Untuk meter elektrik-jenis CT, arus input menjadi sifar, menyebabkannya tidak dapat mengukur elektrik. Ini membawa kepada kehilangan elektrik bermeter dan boleh mencetuskan pertikaian mengenai penyelesaian perdagangan.
Percikan Voltan Tinggi-Berbahaya: Ini bukan sahaja bertindak sebagai sumber pencucuhan, tetapi denyutan elektromagnet kuat yang dihasilkannya juga boleh mengganggu peralatan elektronik berdekatan.
Kesimpulan
Litar terbuka pada sisi sekunder pengubah arus (CT) mencetuskan pengumpulan tenaga elektromagnet yang ganas, yang akhirnya dilepaskan dalam bentuk voltan tinggi, arka kuat, dan terlalu panas - proses bencana fizikal. Oleh itu, dalam semua kerja yang melibatkan litar CT, "mencegah litar terbuka" mestilah prosedur yang diikuti dengan ketat.
Pada masa yang sama, bahagian kedua pengubah semasa yang disambungkan kepada meter tenaga mesti dibumikan. Ini, bersama-sama dengan "melarang keras litar terbuka pada bahagian kedua," adalah dua peraturan kuku besi teras untuk operasi dan penyelenggaraan CT. Pembumian membolehkan voltan tinggi dilepaskan dengan cepat ke tanah melalui wayar pembumian, menghalang peningkatan mendadak dalam potensi sisi sekunder yang boleh menyebabkan kerosakan peralatan atau kemalangan kejutan elektrik.