المحول الحالي (CT) هو جهاز يستخدم مع نظام قياس/حماية لقياس كميات كبيرة من التيار/المستويات التي لا يمكن قياسها مباشرة؛ يقوم بتحويل التيار من 400 و1000 و3000 A إلى قيمة قابلة للاستخدام تبلغ 5 أو 1 A. يحدث هذا التغيير تحت ظروف معينة يجب أن تتبعها جهاز CT: يجب أن تكون القطبية صحيحة، ويجب أن تكون الحمولة دقيقة، ويجب ألا تكون الأسلاك الثانوية معرضة لدائرة مفتوحة أثناء تدفق التيار. يتضمن الدليل مواصفات حول اتصال الأسلاك لمحوّلات CT مع أجهزة القياس والريليه والمراقبة، وكيفية إعداد الأسلاك خطوة بخطوة والطريقة التي يجب أن يتم بها توصيل النماذج ثلاثية الطور.
في حالة السماح بمرور التيار الأساسي أو الموصل المتصل بالجهاز عبر المحول P1 وP2، فإن القراءة المسجلة عند الأطراف الثانوية P1 وP2 قد تكون خاطئة بسبب عدم تطابق S1 مع P1 في جميع الحالات مما يؤدي إلى قراءة جهد التيار عند اتصالات S1 S2. عند استخدام محول واحد، فإن كلا من اتصالات S1 وS2 غير مستخدمة بالنسبة لجميع الاتصالات ثلاثية الطور. لا توجد حاجة لأي طريقة اتصال أخرى إذا تم استخدام محولات CT واحدة حيث ستكون دائمًا اتصالًا مباشرًا بين S1 وS2. في حالة الأسلاك ثلاثية الطور، يجب توصيل المحول باستخدام طريقة الاتصال “Y” أو النجمة مع توصيل S1 إلى المدخلات الثلاثة للأجهزة حيث يتم استخدام اتصالات S2 عند نقطة الاتحاد حيث سيتم توصيل S2 عند نقطة النجمة المشتركة بغض النظر عن أي من الطريقتين المذكورتين أعلاه.
ما يفعله المحول الحالي، ولماذا تهم الاتصالات
CTs هي محولات متخصصة يمكن أن تعمل بطريقة واحدة فقط: أخذ التيار الأساسي وإنتاج تيار ثانوي متناسب مع ضمان العزل عن الدائرة الأساسية. ينتج CT 400/5 خمسة أمبيرات عند الثانوي عندما يكون التيار الكهربائي الأساسي 400 أمبير. بالإضافة إلى ذلك، يوفر اثنين ونصف أمبير عند نصف الحمل، وسيفسر العداد أو الريلاي المتصل هذه المعلومات ويعيدها إلى الأساسي.
| نوع CT | البناء | الاستخدام النموذجي |
|---|---|---|
| CT بار-أساسي (نافذة) | الأساسي هو شريط ثابت أو تمر عبره القضبان | معدات التبديل، قياس اللوحة، التحديث حول القضبان الموجودة |
| CT ملف-أساسي | الأساسي هو لف يتم إخراجه إلى الأطراف (P1/P2) | تطبيقات ذات نسبة منخفضة ونسبة خاصة |
| CT نواة مقسمة | مشابك حول موصل موجود دون فصل | تحديث مراقبة الطاقة، القياس الفرعي |
| CT بوشينغ | مدمج في بوشينغ المحول أو القاطع | حماية المحول ومعدات التبديل |
| CT توازن النواة (صفر-تتابع) | تمر جميع موصلات الطور عبر نواة واحدة | كشف عطل الأرض وقياس تسرب حساس |
هناك عاملان مهمان يوضحان كيفية توصيل جهاز التحويل. النسبة للتيار الثانوي تعني مقدار التيار الذي سيقدمه جهاز التحويل لتيار أولي معين (على سبيل المثال 400/5 أو 1,000/1). الحمل بوحدة VA يشير إلى مقدار الحمل (القياس والتتابع) الذي يجب أن يكون متصلاً بجهاز التحويل دون التأثير على أدائه. وبالتالي، إذا كان جهاز التحويل يعمل وفقًا للنسبة الصحيحة ولكنه محمل بشكل غير صحيح، فلن تكون القراءات دقيقة.
الأطراف والقطبية: P1، P2، S1، S2
تلتزم أطراف جهاز التحويل باتفاقية معتمدة حيث يكون التوصيل دائمًا غير غامض بمجرد فهم الحروف:
| الطرف | المعنى | قاعدة الاتصال |
|---|---|---|
| ب1 | الجانب الأولي، المميز بالقطبية | عادة ما يواجه المصدر (الجانب الوارد من الموصل) |
| ب2 | الجانب الأولي، غير المميز | يواجه الحمل |
| س1 | الثانوي، يتوافق مع P1 | يتصل بمدخل الجهاز المميز S1 (أو مدخل “الخط”/القطبية) |
| س2 | الثانوي، يتوافق مع P2 | يتصل بمدخل الجهاز المميز S2، أو بالنقطة المشتركة في المخططات ثلاثية الطور |
قاعدة القطبية هي مصدر رئيسي لفشل التشغيل. لأن S1 يجب أن يتطابق دائمًا مع مدخل S1 للجهاز، وP1 مع المصدر، فإن أي تغيير في اتجاه جهاز التحويل أو التوصيل من S1 إلى S2 سيؤدي إلى عكس التيارات المقاسة. قد تفشل تطبيقات الحماية الحساسة للاتجاه وكذلك قراءات الطاقة (kW) حيث قد تظهر الواردات كصادرات. من ناحية أخرى، قد تُستخدم العلامات K و L من قبل بعض الشركات المصنعة، لكن المبدأ يبقى كما هو (K يتوافق مع P1 وL مع P2)، مما يعني أن لوحة الاسم يجب أن تحدد التوصيل وليس أسلوب الحياة.
تكوينات الأسلاك الثلاثة التي ستستخدمها فعليًا
تقريبًا كل تركيب لجهاز التحويل مقسم إلى ثلاثة أنواع من التكوين:
- جهاز تحويل واحد يستخدم مع جهاز واحد. جهاز تحويل واحد مع عداد أو مستشعر: يتم توصيل S1 بـ S1 للجهاز، وS2 بـ S2 للجهاز، بينما يتم تأريض الجانب الثانوي في نقطة واحدة (عادةً عند لوحة الجهاز). هذه هي الطريقة القياسية لاستخدامه في لوحة تغذية مخصصة أو مراقبة تيار المحرك. يتم تكرار نفس الإجراء ثلاث مرات في حالة القياس ثلاثي الطور، أربعة أسلاك.
- استخدام ثلاثة أجهزة تحويل في تكوين Y للقياس والحماية ثلاثية الطور. هنا، يتم توصيل جميع أسلاك S1 الثلاثة بمدخل تيار الجهاز المقابل، بينما يتم توصيل جميع أسلاك S2 الثلاثة بنقطة نجمة واحدة. هذه النقطة هي النقطة التي يتم فيها تأريض الثانوي. يتم استخدام تكوين النجمة كتكوين افتراضي لعدادات الطاقة ثلاثية الطور وعدادات الطاقة لأنه يوفر نسخة دقيقة من تيارات الطور ويوفر أيضًا مسارًا لعدم توازن التيار.
- يتم استخدام محول توازن النواة للكشف عن أعطال الأرض. في هذه الحالة، يتم تمرير جميع الموصلات الثلاثة (والحيادي، اعتمادًا على التطبيق) من خلال نواة واحدة من المحول. في حالة طبيعية، يكون مجموع المتجهات للتيارات يساوي صفرًا، وبالتالي يقرأ المحول الثانوي صفرًا؛ أي عطل أرضي يؤدي إلى عودة بعض التيار عبر الأرض بدلاً من الحيادي وينتج إشارة متبقية يتم اكتشافها بواسطة مرحل عطل الأرض. الأسلاك أقل تعقيدًا في هذا الإعداد (فقط سلكين ثانويين يذهبان إلى المرحل)، ولكن يجب الالتزام بقواعد فيزيائية معينة: لا يمكن أن تمر أي أسلاك أخرى عبر النواة، ولا يمكن أن يخلق درع الكابل أو الغلاف مسارًا موازياً يلغي التيار المتبقي.
إذا كان نفس المحول يحتاج إلى توفير بيانات لكل من العداد ومرحلة الحماية، فإن الحملين يتم توصيلهما على التوالي (العداد أولاً، ثم المرحل، أو باستخدام نوى بديلة إذا كان للمحول عدة ثانويات) وليس على التوازي أو مع نوى غير مستخدمة. يتم شرح فلسفة الحماية وراء الاتصالات المتبقية بشكل أكبر في دليلنا أساسيات حماية أعطال الأرض .
مخطط توصيل المحول، موضح
يجب على المرء قراءة مخطط الأسلاك للمحول بدءًا من الجانب الأولي وانتهاءً عند الجهاز. هذا مثال على ما قد يبدو عليه تركيب قياس ثلاثي الطور عند تقديمه في مخطط:
| من | من المعايير | الموصل |
|---|---|---|
| موصل المرحلة A (جانب المصدر) | CT-A P1 | الدائرة الأساسية — ليست أسلاك CT |
| CT-A S1 | إدخال تيار القياس IA (S1) | 5-4 مم² نحاس، مصنف 600 فولت |
| CT-A S2 | نقطة النجمة | نفس حجم S1 |
| CT-B S1 | إدخال تيار القياس IB (S1) | نفس الحجم |
| CT-B S2 | نقطة النجمة | نفس الحجم |
| CT-C S1 | إدخال تيار القياس IC (S1) | نفس الحجم |
| CT-C S2 | نقطة النجمة | نفس الحجم |
| نقطة النجمة | الأرض (نقطة واحدة فقط) | موصل التأريض وفقًا للقانون المحلي |
| كل زوج S1/S2 | كتلة طرفية للتقصير/الاختبار | مثبتة بين CT والجهاز |
إذا كان مشروعك يحتوي على مخطط أسلاك مزود، يجب استخدامه كمصدر وثيقة أساسي. ومع ذلك، يجب استخدام جميع الاتفاقيات الثلاثة التالية للتحقق منها قبل إنهاء التركيب: استخدام اقتران S1 إلى S1، واستخدام نقطة تأريض واحدة، ووجود آلية تقصير في الدائرة. أي تناقضات في هذه الجوانب الثلاثة يمكن أن تؤدي إلى تكليف غير صحيح وتخلق ظروف غير آمنة.
خطوة بخطوة: كيفية توصيل محول تيار
- الخطوة الأولى هي التحقق من بيانات CT والتحقق من متطلبات الجهاز. تحقق من لوحة الاسم للحصول على النسبة، وتصنيف الدقة، والحمولة (VA)، وعلامات القطبية. تأكد من أن تصنيف الإدخال للجهاز (1 A أو 5 A) يتوافق مع CT الثانوي لأنه إذا تم توصيل CT بقدرة 5 A بإدخال 1 A، فإن الجهاز سيقرأ بشكل غير دقيق بمعدل خمسة وقد يشبع الإدخال.
- يجب عزل الجهاز، يلي ذلك التحقق من حالة العطل. يجب أن يتم فصل الدائرة الأولية، ويجب تطبيق تدابير القفل/التوسيم المناسبة. من المهم أن نتذكر أنه “حتى إذا تم عزل الدائرة الأولية، قد لا يزال هناك ثانوي CT نشط يتم تغذيته من مصدر آخر” ومن ثم من المهم اعتبار كل دائرة CT نشطة حتى يتم إثبات العكس.
- الخطوة التالية هي قصر الدائرة الثانوية. يجب إغلاق وصلة القصر على كتلة اختبار الطرفيات أو يمكن استخدام جهاز قصر مناسب لربط S1 و S2. هذه العملية تقضي على خطر فشل CT.
- الخطوة التالية هي العثور على القطبية التي تتضمن تحديد النقاط P1 و P2 للدائرة الأولية بالإضافة إلى S2 و S1 للدائرة الثانوية. من الضروري تأكيد أن الاتجاه الأولي (حيث تشير P1 نحو المصدر) والترتيب الفيزيائي يتطابقان مع المخطط.
- اختر كابل ثانوي مناسب. يجب استخدام موصلات نحاسية بالحجم المناسب لكل من الحمل وطول التشغيل (معيار 2.5 مم²، 600 فولت) بهدف تجنب تشغيل موصلات الطاقة في الغلاف مع تحقيق جميع المراحل الثلاث.
- يجب أن يتم إنهاء الاتصال عند الجهاز مع S1 في مدخل S1 (القطبية) على الجهاز و S2 في المدخل الثاني.
- تأكد من وجود تأريض في نقطة واحدة فقط، عادةً عند الجهاز أو لوحة المرحل.
- تحقق من الطرفيات لضبط عزم الدوران وفقًا لمصنع الجهاز وقم بتطبيق ملصقات على المراحل بما في ذلك ملصق النسبة.
- يجب إزالة وصلة القصر قبل بدء الاختبار مع التحقق من النسبة والقطبية.
- قم بتشغيل دائرة التغذية بحيث تقرأ الدائرة بشكل صحيح على الجهاز مع ملاحظة جميع المراحل الثلاث عند قراءة التيار.
الحمل وحجم الكابل: الحساب الذي يتجاهله معظم المثبتين
تحتوي المحولات الحالية (CTs) على حمل مصنف فوقه لن تكون دقيقة. يتضمن الحمل الإجمالي جميع الأجهزة المتصلة بالثانوية ومقاومة الأسلاك الثانوية:
- حمل الجهاز: هذا هو الحمل VA (أو المقاوم) المحدد من قبل مصنع العداد أو المرحل. يمكن أن يختلف حسب نوع الجهاز، ولكنه عمومًا في نطاق 0.2-1 VA لكل مدخل تيار للأجهزة الإلكترونية الحديثة وأحمال أعلى للمرحلات الكهروميكانيكية القديمة.
- حمل الأسلاك: يتم حساب مقاومة الأسلاك على النحو التالي: 2 × طول الاتجاه الواحد × المقاومة لكل متر (على سبيل المثال، مقاومة الأسلاك النحاسية 2.5 مم² حوالي 7.4 أوم/كم)، مضروبًا في مربع التيار الثانوي. اعتمادًا على طول التشغيل، ليس من غير المألوف أن يتجاوز حمل الجهاز ببساطة بسبب حمل الأسلاك.
- حمل الاتصال: تكون المقاومة عبر الطرفيات وكتل الاختبار عمومًا صغيرة، ولكن إذا كان الحمل الإجمالي قريبًا من حمل CT، يجب تضمين هذه القيمة.
إذا تجاوز الحمل الكلي تصنيف المحول الحالي (CT)، فلن يتمكن من تقديم قراءات دقيقة وقد يتشبع أثناء تيارات العطل - وهو الوقت الذي تكون فيه الحماية مطلوبة أكثر. تشمل الحلول الممكنة تقصير طول الكابل، استخدام موصل أكبر، استخدام جهاز ذو حمل أقل، أو شراء CT بتصنيف VA أعلى.
يتم شرح فئات الدقة نفسها - 0.5 و 1 للقياس، 5P و 10P للحماية - في دليلنا فئات دقة المحولات.
ومنطق اختيار النسبة لتركيب معين، من تيار الحمل ومستوى العطل إلى الخيار النهائي على لوحة الاسم، يتم تغطيته في اختيار نسبة المحول الحالي مقالتنا.
الاختبار والتحقق
يتم استخدام ثلاثة اختبارات لضمان تثبيت CT بشكل صحيح قبل السماح له بحمل الحمل:
| اختبار | ما الذي يثبته | الطريقة |
|---|---|---|
| اختبار النسبة | ينتج CT التيار الثانوي المتوقع لتيار أولي معروف | حقن أولي عند جزء من التيار المقنن، أو طريقة جهد ثانوي للتيارات المحولة الكبيرة |
| اختبار القطبية | S1 يتوافق حقًا مع P1 ويقرأ الجهاز الطاقة الأمامية بشكل صحيح | نبضة DC أو حقن أولي مع جهاز حساس للقطبية |
| العزل والاستمرارية | لا توجد موصلات ثانوية قصيرة أو مفتوحة، وعزل كافٍ للأرض | فحوصات مقاومة العزل والاستمرارية قبل التشغيل |
التحقق بعد التشغيل مهم بنفس القدر لأنه يجب عليك مقارنة قراءات التيار المحول مع قراءة من مقياس مشبك على الجانب الأولي، والتحقق من أن القراءات متسقة عبر جميع المراحل الثلاث، والتأكد من أن دوائر خطأ الأرض تسجل صفر بقايا على مغذي سليم. حيث أن التيار المحول جزء من نظام الحماية، فإن التنسيق - والمراجع الأرضية التي يعتمد عليها - هو موضوع قواعد السلامة لدينا، والأخطاء التي تتسبب في تلف المعدات أساسيات تأريض المحولات .
قواعد السلامة، والأخطاء التي تتسبب في تلف المعدات
تتدفق الثانويات من محولات التيار كميات صغيرة من التيار عند جهد منخفض - حتى يحدث شيء خاطئ. فيما يلي إرشادات إلزامية للتعامل مع دوائر محولات التيار:
- لا تفتح دوائر الثانويات لمحولات التيار بينما تكون الدائرة الأولية مشغلة. ستحاول محولات التيار توليد جهد عالي جدًا (مئات أو آلاف الفولتات) عبر أطراف الثانوي عندما تكون مفتوحة، مما يؤدي إلى حالة جهد زائد شديد، وتشبع القلب، وسخونة زائدة، واحتمال الانفجار والحريق.
- قم بتأريض الثانوي لمحولات التيار في نقطة واحدة فقط. توصيل الأرض في نقطتين سيسبب تدفق تيار غير ضروري عبر الأرض مما يساهم في قياس غير صحيح وقد يتسبب في فصل غير ضروري لمعدات الحماية.
- تجنب تركيب مفتاح أو fuse في دائرة محولات التيار التي ليست نوع كتلة اختبار قصيرة. قد تفشل الدوائر القياسية في الفتح مما يخلق نفس الحالة كدائرة مفتوحة.
- لا تترك نوى محولات التيار الاحتياطية مفتوحة. قم بقص الملفات غير المستخدمة وسجلها على الرسم، أو قد يقود الفنيون المستقبليون موظفي الخدمة بشكل غير صحيح للاعتقاد بأنها دوائر مفتوحة.
- تأكد من ملاحظة القطبية الصحيحة عند كل اتصال. اتصالات S1 إلى S1 و P1 إلى المصدر ليست تقاليد عشوائية يمكن تغييرها لاحقًا.
- ابقِ أسلاك محولات التيار بعيدًا عن كابلات الطاقة وكابلات محركات التردد المتغير (VFD)، ولا تمرر محول التيار حول جزء واحد فقط من الموصل في مخطط توازن القلب.
نقطتان عمليتان أخريان يجب تذكرهما هما أنه يجب توصيل محول التيار مع تصنيف إدخال الجهاز الذي يتطابق مع تصنيف المحول الثانوي (إما 1A أو 5A) وأن الموصل الأساسي يجب أن يمر عبر النافذة في اتجاه واحد فقط. تمرير قضيب أو كابل مرة أخرى عبر النواة في الاتجاه المعاكس سيعكس القطبية الفعالة لمحول التيار. بالنسبة للعدادات التي يجب إزالتها للمعايرة، يجب أن يكون كتلة الاختبار من النوع الذي يقصر تلقائيًا محول التيار عند فصل الجهاز؛ كما يتم تغطية ممارسات الأسلاك حول العدادات ومحولاتها في دليل تركيب محول التيار.
الأسئلة الشائعة
ما هي عيوب استخدام محول التيار؟
هناك عدة عيوب؛ وجود دائرة مفتوحة ثانوية أمر خطير لأنه يخلق إمكانية حدوث إصابات خطيرة؛ يجب حساب الحمل المتصل بشكل صحيح، وإلا ستنتج قراءات غير دقيقة؛ يمكن أن تؤدي القطبية غير الصحيحة إلى عدم دقة القراءات وأيضًا إلى تعطل أجهزة الحماية؛ هناك انزياح طوري صغير يتم تقديمه بواسطة محول التيار مما يؤدي إلى عدم دقة طفيفة في القياسات؛ تكلفة إضافية ومساحة في اللوحة؛ الحجم المناسب ضروري، وإلا سيتشبع محول التيار أثناء حالة العطل. على الرغم من أن العدادات الإلكترونية الحديثة تقلل من بعض المشاكل المرتبطة بهذه العيوب، إلا أنه لا يمكن القضاء على جميعها.
كيف يتم توصيل محولات التيار؟
لتوصيل الموصل الأساسي عبر محول التيار هناك P1 (جانب المصدر) وP2 (جانب الحمل) أو يتم تمرير الخط عبر القضيب / النافذة. سيكون الجانب الثانوي هو S1 وS2 مع S1 يتوافق مع P1. ستؤدي S1 وS2 إما إلى عداد أو مرحل أو محول مباشرةً لمحول تيار واحد أو في تكوين نجمي للقياس ثلاثي الطور (ثلاثة S1s إلى العداد وثلاثة S2s مرتبطة بنقطة نجمة مؤرضة واحدة، إلخ). هناك كتلة طرفية للاختصار/الاختبار مثبتة عند تقاطع محول التيار والجهاز.
هل يهم أي سلك يذهب إلى أين على المحول؟
بالنسبة لأي محول، فإن الأمر مهم؛ ومع ذلك، فإن لمحول التيار متطلبات فريدة. وذلك بسبب أن الأسلاك لها قطبية محددة (أي، S1 تتوافق مع P1). من خلال عكس هذين السلكين، يتسبب ذلك في تدفق التيار في الاتجاه المعاكس مما يخلق قراءات طاقة غير دقيقة مع إمكانية تعطل أجهزة الحماية. هذا ينطبق على كلا المحولين فيما يتعلق بالأسلاك الأولية والثانوية.
كيف تقوم بتوصيل محول كهربائي؟
في حالة محول الأدوات مثل CT: تحقق من النسبة والعبء، عزل المحول وإثبات أنه غير موصل، قصر الجانب الثانوي، تحديد أي سلك يتوافق مع P1 وأي سلك يتوافق مع S1؛ قم بتوصيل كابل ثانوي بالحجم الصحيح بحيث يؤدي S1 و S2 إلى المدخلات الخاصة بالجهاز، تأريض الجانب الثانوي في نقطة واحدة، وضع علامة وعزم الربط، إزالة التأريض؛ وأخيرًا حقن معيار معروف في النظام للتحقق من القطبية والنسبة. تختلف عملية توصيل محول الطاقة عن هذه الإجراءات ولكنها لا تزال تتطلب من الفرد التحقق من التصنيفات، القطبية، التأريض، والاختبار قبل تنشيط الحمل.
المراجع
- IEEE — C57.13، متطلبات المعايير لمحوّلات الأدوات
- IEC — سلسلة 61869، محولات الأدوات
- NFPA — الكود الكهربائي الوطني (دوائر محولات الأدوات)
- NETA — مواصفات اختبار القبول لمعدات الطاقة الكهربائية
الخاتمة
إن تركيب محول التيار يحمل وزنًا كبيرًا على الرغم من أنه قد يبدو كأنه مهمة غير مهمة. وظيفة محول التيار هي تقليل كمية التيار الأساسي المتدفق عبر السلك إلى قراءة آمنة للعداد أو المرحل. لذلك، يمكنك أن ترى مدى أهمية هذه المهمة على المدى الطويل. بالنسبة للسلك الأساسي (P1) سيتعين عليك توصيل سلك إلى المصدر بينما سيتدفق السلك الثانوي (S1) من محول التيار إلى العداد أو المرحل. إذا كنت تقوم بتوصيل عدادات ثلاثية الطور، يجب توصيل الدوائر بنمط نجمي وتأريضها في نقطة واحدة إلى الأرض. استخدم CT متوازن النواة للتيارات المتبقية؛ تأكد من حجم السلك الثانوي بشكل مناسب وفقًا لحمولة العبء. استخدم دائمًا كتلة اختبار لقصر الدائرة قبل تنشيطها ولا تقم بقطع الدائرة طالما أن التيار يتدفق عبر الجانب الأساسي. تأكد من أنك تتحقق من القراءات أولاً باستخدام الحقن الأساسي ثم سجل النسبة على الورقة للرجوع إليها في المستقبل.