اختبار نسبة التحول

كيفية اختيار نسبة اللف المناسبة لمحولات التيار والجهد؟

كيفية اختيار نسبة التحويل لمحول التيار (CT)؟

الملخص: يعد اختيار نسبة التحويل لمحولات التيار (CT) ومحولات الجهد (PT) بشكل صحيح أمراً أساسياً لضمان دقة القياسات الكهربائية وموثوقية أنظمة الحماية في الشبكات الكهربائية. سيناقش هذا الدليل المبادئ الموحدة لاختيار النسبة بناءً على سلسلة اللجنة الكهروتقنية الدولية (IEC 61869) والمعايير الصناعية، مع التمييز بين متطلبات محولات القياس ومحولات الحماية.

الجزء الأول: اختيار نسبة تحويل محول التيار (CT)

تُعرَّف نسبة تحويل محول التيار Ki على أنها نسبة التيار الابتدائي المقنن I_1n إلى التيار الثانوي المقنن I_2n (Ki= I_1n/ I₂_n).

عالمياً، يتم عادةً توحيد التيار الثانوي المقنن I₂_n عند 5 أمبير أو 1 أمبير.

1. المبادئ الأساسية لاختيار تيار الأساس المقنن I_1n

يجب أن يوازن اختيار I_1nبين متطلبات الاستقرار الحراري ودقة القياس.

(1) الاستقرار الحراري وقدرة تحمل التيار (الحد الأعلى)

يجب أن يكون تيار الأساس المقنن للمحول I_1n أكبر من أو يساوي أقصى تيار تشغيل مستمر I_max المتوقع في الدائرة لضمان الارتفاع الطويل الأمد في درجة الحرارة واستقرار ملف المحول.

قاعدة التصميم: اختر قيمة موحدة لـ I_1n أعلى قليلاً من I_max .
$I 1n \geq I max$
الممارسة الهندسية: من الشائع اختيار I_1n بحوالي 1.2 إلى 1.5 ضعف I_max لتوفير هامش أمان.

(2) دقة القياس والعدادات (الحد الأدنى)

لضمان دقة القياس، يجب أن يقع الحد الأدنى لتيار الحمل I_min ضمن نطاق التشغيل المحدد للدقة في محول التيار.

المتطلب: يجب أن تحافظ محولات التيار الخاصة بالعدادات (مثل فئة الدقة 0.2 S) على دقتها حتى حد منخفض، مثل 1% أو 5% من التيار المقنن I_1n. إن اختيار I_1n أكبر بكثير من I_max سيؤدي إلى أن يصبح التيار الثانوي I₂ صغيرًا جدًا أثناء ظروف الحمل الخفيف، مما قد يجعله يهبط دون حد دقة محول التيار ويؤدي إلى زيادة أخطاء القياس.

2. متطلبات خاصة لمحولات التيار من فئة الحماية

بالإضافة إلى المبادئ الأساسية، يجب أن تكون محولات التيار من فئة الحماية قادرة على الأداء بموثوقية في ظروف الأعطال.

معامل حد الدقة (ALF) / التشبع: تهتم محولات التيار للحماية بشكل أساسي بخصائص التشبع أثناء العطل. يجب التأكد من أن تيار حد الدقة I_ALF= ALF x I_1n يغطي أقصى تيار قصر ممكن في النظام I_scmax. هذا يمنع تشبع محول التيار الشديد أثناء العطل، مما يضمن أن معدات الحماية تتلقى إشارة تيار دقيقة لتشغيل موثوق.

3. تحذير بشأن مخاطر اختيار النسبة

سيناريو المخاطرة

تحليل العواقب

الممارسة القياسية

اختيار نسبة صغيرة جدًا

( $I 1n < I max$ )

مخاطر عالية. تؤدي إلى ارتفاع درجة حرارة محول التيار بشكل مزمن وتدهور العزل. في ظروف الأعطال،

يحدث تشبع شديد، مما قد يتسبب في فشل الحماية في الفصل (الرفض) أو فصل خاطئ (تشغيل غير صحيح).

الالتزام الصارم بمبدأ

$I 1n \geq I max$ .

النسبة المختارة كبيرة جداً

(( $I 1n ＞ I max$ )

يتسبب في خروج تيار الحمل الخفيف $I min$ من نطاق الدقة الأمثل لمحول التيار، مما يزيد من أخطاء القياس.

وقد يقلل أيضًا من حساسية مرحلات الحماية.

من الناحية المثالية، حافظ على

I الحد الأقصى

ضمن نطاق

%90 ~ %70

من

I 1ن

الجزء الثاني: اختيار نسبة تحويل محول الجهد (PT)

تُعرَّف نسبة تحويل PT K_u على أنها نسبة الجهد الابتدائي المقنن U_1ن إلى الجهد الثانوي المقنن U_2ن(K_u = U_1ن / U_2ن).

1. تحديد الجهد الابتدائي المقنن U_1ن

U_1نيجب أن يتطابق بدقة مع جهد النظام المقنن U_النظامعند نقطة التوصيل وتكوين توصيلات PT.

توصيل طور-أرض: يُستخدم بشكل أساسي في أنظمة الجهد العالي ذات النقاط المحايدة المربوطة مباشرة بالأرض (مثل 110 كيلوفولت فما فوق).
$U 1ن = U النظام / \sqrt3$
توصيل طور-طور: يُستخدم بشكل أساسي في أنظمة الجهد المتوسط والمنخفض ذات النقاط المحايدة غير المربوطة بالأرض أو المربوطة عبر ملف بيترسن (مثل 6 كيلوفولت، 10 كيلوفولت).
$U 1n = U system$

2. الجهد الثانوي المقنن الموحد U_2n

الجهد الثانوي المقنن U_2n هو عادةً قيمة موحدة لتكون متوافقة مع المعدات الثانوية.

التطبيق	نوع اللف	الجهد الثانوي المقنن U2n
القياس والحماية (اللف الرئيسي)	موصول طور-أرض	$100 / \sqrt 3 فولت$
القياس والحماية (اللف الرئيسي)	موصول طور-طور	$100 / \sqrt 3 فولت$
حماية عطل الأرض (اللف المساعد)	موصول على شكل دلتا مفتوحة لجهد التسلسل الصفري $3 U 0$	$100 / \sqrt 3 فولت$

3. مثال حسابي لنسبة التحويل K_u

النسبة K_u هي رقم بلا أبعاد، بينما يُحدد تصنيف محول الجهد عادةً كـ U_1n / U_2n.

مثال: نظام 110 كيلوفولت (اتصال طور-أرض)

الجهد المقنن للنظام U_system = 110 كيلوفولت
الجهد الأساسي للمحول الجهد U_1n = 110 كيلو فولت/ √3
الجهد الثانوي للمحول الجهد U_2n = 110 كيلو فولت/ √3
حساب النسبة K_u:

يُشار إلى مواصفات محول الجهد على النحو التالي: 110000 / √3 / 100 / √3/ 100 فولت (بالإشارة إلى الملفات الرئيسية والمساعدة).(بالإشارة إلى الملفات الرئيسية والمساعدة).

الخلاصة: الاعتبارات التصميمية الرئيسية

نوع الجهاز

معيار اختيار القلب

المبادئ الأساسية

المعايير المعمول بها

محول التيار

التيار الأولي

I 1n

1. تلبية الحد الأقصى للحمل ( $I 1n \geq I max$ )؛

2. ضمان أن التيار الأدنى يقع ضمن نطاق الدقة.

IEC 61869-2

محول الجهد

الجهد الأولي

U 1n

1. مطابقة جهد النظام بدقة $U system$ ؛

2. مطابقة التوصيلات ( $U/ \sqrt 3$ للتوصيل طور-أرض أو $U$ للتوصيل طور-طور).

IEC 61869-3

التوصية: في التصميم الهندسي، يجب دائمًا الرجوع إلى أحدث المعايير الوطنية والدولية (مثل سلسلة IEC 61869) واختيار فئة الدقة والنسبة المقننة بناءً على التطبيق المحدد (القياس/العدادات أو الحماية) لمحولات التيار والجهد.