Przekładniki prądowe niskiego napięcia

Rozwój  systemów  elektroenergetycznych  spowodował  potrzebę  konstruowania  przyrządów  do  pomiaru,  rejestracji  napięć  i  prądów,  których wartości znamionowe sięgają kilkuset tysięcy woltów oraz kilku tysięcy amperów. Kontrolowanie wspomnianych wielkości o tak wysokich wartościach wymaga zastosowania specjalnych przetworników elektromagnetycznych, zwanych przekładnikami.

Mimo, iż nie biorą udziału w produkcji i przesyłaniu energii, są w tym procesie niezbędne. Umożliwiają bowiem nie tylko pomiar dużych napięć i prądów miernikami o mniejszych zakresach pomiarowych, ale także sterowanie pracą zabezpieczeń układu elektromagnetycznego. Stanowią też niejednokrotnie podstawę do oceny poprawności pracy systemu oraz jego składników.

Z uwagi na rodzaj przetwarzanej wielkości wyróżniamy przekładniki prądowe i napięciowe. Natomiast w zależności od urządzeń, z którymi współpracują, przekładniki dzielimy na pomiarowe i zabezpieczeniowe. Zadaniem przekładników pomiarowych jest transformacja sygnału pierwotnego  w  stosunkowo  wąskim  zakresie  zmian,  ale  z  jak  najwyższą  dokładnością.  Z  kolei  przekładniki  zabezpieczeniowe  cechuje  mniejsza dokładność, za to mogą pracować w szerszym zakresie zmian wielkości pierwotnej.

Zadania przekładników instalowanych w układzie elektroenergetycznym

  • Izolowanie urządzeń pomiarowych  przyłączonych  od  strony  wtórnej  i  uziemionych,  od  napięcia  pierwotnego  przewodów  układu elektroenergetycznego;
  • Galwaniczne odseparowanie od  siebie  wtórnych  prądów  i  napięć  odwzorowujących  prądy  i  napięcia  z  różnych  punktów  systemu elektroenergetycznego, co umożliwia tworzenie układów sumujących;
  • Przetwarzanie bardzo różnych  wartości  prądów  i  napięć  pierwotnych  na  wartość  znormalizowaną,  co  pozwala  na  typizację  urządzeń  pomiarowych i sterujących oraz porównywanie względnych wartości mierzonych wielkości.

Charakterystyka przekładników prądowych

Podstawowymi elementami przekładnika prądowego są: rdzeń, uzwojenie pierwotne oraz uzwojenie wtórne. Zgodnie z przyjętą w normie PN-EN 61896-2 symboliką, zaciski obwodu pierwotnego oznacza się jako P1, P2, natomiast zaciski obwodu wtórnego – S1, S2 (rys. 1), przy czym symbole P1 i S1 dotyczą początków uzwojeń.

Przekładnik prądowy jest transformatorem prądowym (ang. Current Transformer), który w normalnych warunkach pracy znajduje się w stanie bliskim zwarcia pomiarowego. W takim stanie natężenie prądu w obwodzie wtórnym jest  wprost  proporcjonalne  do  natężenia  prądu  w  obwodzie  pierwotnym. Ponadto,  przy  poprawnym  zwrocie  prądów  pierwotnego  i  wtórnego,  czyli  gdy  prąd  pierwotny  dopływa  do  zacisku  P1,  a  prąd  wtórny  wypływa  z  zacisku S1 do obwodu zewnętrznego, prądy te są względem siebie w fazie. Przekładnik jest przeznaczony  do  pracy  w  warunkach  sinusoidalnego  prądu  pierwotnego,  jednak  jego  dokładność  transformowania  nie  ulega istotnemu pogorszeniu, gdy w prądzie pierwotnym pojawiają się odkształcenia związane z generowaniem wyższych harmonicznych przez napięcia generatorów lub nieliniowe obciążenia.

Podstawowe parametry przekładników prądowych

  • Przekładnia znamionowa – stosunek znamionowego prądu pierwotnego do znamionowego prądu wtórnego. Znamionowy prąd pierwotny jest znormalizowany i przyjmuje wartości: 10 A; 12,5 A; 15 A; 20 A; 25 A; 30 A; 40 A; 50 A; 60 A; 80 A oraz dziesiętne wielokrotności i części tych wielkości. Natomiast znamionowy prąd wtórny powinien być równy 1 A lub 5 A. Wymaga się by przekładniki wiernie odwzorowywały transformowane prądy wobec rozszerzonego zakresu prądu pierwotnego do 120% wartości znamionowej.
  • Moc znamionowa wyrażana jako moc pozorna w [VA]. Informuje o mocy przekładnika, potrzebnej do zasilenia obciążonej strony wtór-nej przy znamionowym prądzie wtórnym. Znormalizowane wartości mocy znamionowej wynoszą: 2,5 VA; 5 VA; 10 VA; 15 VA; 30 VA.
  • Klasa dokładności przekładnika jest związana z dopuszczalnymi błędami przetwarzania prądu pierwotnego co do wartości skutecznej i fazy. Znormalizowane wartości klasy dokładności przekładników prądowych do pomiarów przedstawiają się następująco: 01; 0,2; 02s; 0,5; 0,5s; 1; 3; 5.
  • Współczynnik bezpieczeństwa (FS) informuje o stopniu ochrony przyrządów pomiarowych w warunkach przetężenia ustalonego w obwodzie pierwotnym przekładnika, spowodowanego zwarciem w sieci elektroenergetycznej. Zgodnie z normą PN-EN 6189-2 podana wartość współczynnika FS powinna być równa 5 lub 10.
  • Częstotliwość znamionowa (fr) – wartość częstotliwości sieciowej, dla której przekładnik spełnia wszystkie wymagania.
  • Napięcie pracy (Um) – maksymalna wartość napięcia, na które przekładnik został zaprojektowany i wykonany.
  • Napięcie probiercze (Up) – wartość napięcia, którym przekładnik został sprawdzony podczas próby izolacji.
  • Znamionowy krótkotrwały prąd cieplny (Ith) – skuteczna wartość prądu pierwotnego, który nie powinien spowodować uszkodzenia przekładnika przy zwartych zaciskach uzwojenia wtórnego przez 1 sekundę.
  • Znamionowy prąd dynamiczny (Idyn) – wartość szczytowa prądu pierwotnego, którą przekładnik ze zwartymi uzwojeniami wtórnymi powinien wytrzymać bez uszkodzenia elektrycznego lub mechanicznego, w wyniku działania sił elektromagnetycznych.

Dane techniczne przekładników prądowych firmy SACI:

Znamionowe prądy pierwotne Ipn= 5A÷6000A

Najwyższe napięcie znamionowe (max) – 720 V

Znamionowy prąd wtórny Isn= 5A lub 1A

Liczba przetężeniowa Fs < 5

Napięcie probiercze Uprob = 3kV AC

Częstotliwość f = 50÷60 Hz

Znamionowy krótkotrwały prąd cieplny Ith = 60 x Ipn

Znamionowy prąd dynamiczny Idyn = 2,5 x Ith

Dopuszczalny trwały prąd przeciążeniowy ID = 1,2 x In

Temperatura pracy -10ﹾC ÷ 50 ﹾC

Klasy doskonałości 0,2; 0,5; 0,5(s); 1 i 3

Klasy dokładności przekładników zabezpieczeniowych 5P10, 5P20,10P10

Newsletter