CT-täpsuse piirfaktori arvutamise juhend

Sissejuhatus

Keskpinge jaotussüsteemides ei mõõda voolutrafo (CT) mitte ainult voolu - see peab säilitama mõõtmise terviklikkuse isegi siis, kui rikkevoolud kasvavad 10, 20 või isegi 30 korda suuremaks kui nimiväärtus. See on koht, kus Täpsust piirav tegur (ALF) muutub kriitilise tähtsusega. ALF määratleb maksimaalse kordse primaarse nimivoolu, milleni CT säilitab oma nimitäpsusklassi, mis määrab otseselt, kas teie kaitserelee saab vea korral usaldusväärse signaali. Elektrotehnikutele, kes projekteerivad kaitseskeeme, ja hankejuhtidele, kes määravad alajaamade või tööstuslike keskpinge paneelide jaoks vooluahela vooluahela valesti mõistmine või valesti arvutamine toob kaasa releede eksliku töö, seadmete kahjustamise ja kuluka seisaku. Selles juhendis on kirjeldatud ALF-arvutuse metoodikat, peamisi parameetreid ja seda, kuidas valida õige voolujuhtimismoodul teie kaitsekindlusnõuete jaoks.

Sisukord

• Mis on kompuutertomograafia täpsust piirav tegur ja miks on see oluline?
• Kuidas arvutatakse ALF-i? Põhivalem ja parameetrid selgitavad
• Kuidas valida õige ALF teie taotluse jaoks?
• Millised on ALF-i spetsifikatsioonide ja paigaldamise sagedased vead?

Mis on kompuutertomograafia täpsust piirav tegur ja miks on see oluline?

The Täpsust piirav tegur (ALF) on mõõtmeta parameeter, mis on määratletud IEC 61869-2 alusel ja mis määrab kindlaks suurima nimiprimääratusliku voolu kordaja, mille juures CT liitviga ei ületa oma täpsusklassile ettenähtud piirmäära. Lihtsamalt öeldes: see ütleb teile, kui kaugele rikke korral võib teie kompuutrit veel usaldada.

Kaitseklassi CT-de puhul (klass 5P ja 10P vastavalt IEC standardile) on liitviga ALF-i puhul ei tohi ületada vastavalt 5% või 10%.¹. Üle ALF-künnise, on CT-südamik küllastub, sekundaarvool muutub moonutatuks², ja kaitsereleed ei pruugi välja lülituda - või mis veelgi hullem, lülituvad valesti.

Määratletud peamised tehnilised parameetrid

• Esmavoolu nimivool (I₁ₙ): Nominaalne töövool, nt 400A, 600A, 1200A
• Hinnatud koormus (Sₙ): Nimeline VA koormus, mille juhtimiseks on voolujuhtimismoodul projekteeritud, nt 15VA, 30VA.
• Täpsuse klass: 5P või 10P kaitsekontuuride puhul; määratleb lubatud liitviga
• ALF (täpsust piirav tegur): Tavaliselt 5, 10, 20 või 30 - tempel on kantud nimesildile.
• Vahendi turvategur (FS): Asjakohane CT-de mõõtmiseks; vastupidine kontseptsioon ALFile.
• Põhimaterjal: Külmvaltsitud terasorienteeritud räniteras³ (CRGO) - määrab küllastumise käitumise
• Isolatsioonisüsteem: Epoksüvaigust valatud, arvestatud 12kV / 24kV / 36kV vastavalt IEC 60044 / IEC 61869.
• Termiline hinnang: Klass E (120°C) või klass F (155°C) sõltuvalt paigalduskeskkonnast.

CT, mille ALF = 20 ja nimivool 400A, säilitab täpsuse kuni 8,000A esmane rikkevool - spetsifikatsioon, mis peab vastama teie süsteemi eeldatavale lühisvoolule.

Kuidas arvutatakse ALF-i? Põhivalem ja parameetrid seletatakse?

ALF ei ole fikseeritud füüsikaline konstant - see muutub sõltuvalt tegelikust ühendatud koormusest ja nimikoormusest. See on keskpinge kaitsesüsteemide voolutugevuse spetsifikatsiooni kõige valesti mõistetud aspekt.

ALFi põhivalem (IEC 61869-2)

The Tegelik ALF tegeliku tegevuskoormuse all arvutatakse järgmiselt:

$ALF_{actual} = ALF_{rated} \times \frac{R_{ct} + R_{burden\_rated}}{R_{ct} + R_{burden\_actual}}$

Kus:

• $ALF_{rated}$ = nimesildi ALF väärtus
• $R_{ct}$ = sekundaarmähise takistus (Ω) - mõõdetud 75°C juures
• $R_burden\_rated}$ = nimikoormuse ekvivalentne takistus nimivoolu korral
• $R_burden\_actual}$ = tegelik ühendatud koormustakistus (relee + juhtimistakistus)

Koormuse vastupanu muundamine

Nimikoormusega kompuutertomograafia puhul Sₙ = 15VA aadressil I₂ₙ = 5A:

$R_{burden\_rated} = \frac{S_n}{I_{2n}^2} = \frac{15}{25} = 0.6 \text{ } \Omega$

Kui tegelik ühendatud koormus (relee mähis + kaabel) = 0.3Ω, siis:

$ALF_actual} = 20 \times \frac{0.4 + 0.6}{0.4 + 0.3} = 20 \kordset \frac{1.0}{0.7} \ ligikaudu 28.6$

See tähendab, et madalam tegelik koormus suurendab tegelikku ALFi - kriitiline arusaam inseneridele, kes oma kompuutritöötlusseadmeid liiga vähe koormavad.

Võrdlus: Kaitse CT klassid

Parameeter	Klass 5P	Klass 10P
Komposiitviga ALFis	≤ 5%	≤ 10%
Faasi nihke piirväärtus	±60 min	Ei ole täpsustatud
Tüüpiline ALF vahemik	10–30	5–20
Taotlus	Diferentsiaal/kauguskaitse	Ülevool / maavooluhäire
Tuuma suurus	Suurem (madalam küllastatus)	Kompaktne
Kulud	Kõrgemad	Alumine

Kliendi juhtum - EPC töövõtja, Kagu-Aasia alajaama projekt:
Töövõtja määras klassi 10P20 vooluahelaid 24kV fiidri kaitseskeemi jaoks, milles kasutatakse numbrilisi kaugusrelesid. Käivitamise ajal avastasid releeinsenerid, et tegelik koormus (sealhulgas 40-meetrised kaablirajad) oli ainult 35% nimikoormusest - see tõi tegeliku ALF-i peaaegu 34-ni. CT oli tehniliselt ülekoormatud, kuid esialgsed relee koordineerimisarvutused, mis põhinesid ALF=20, tuli üle vaadata. Bepto tehniline meeskond esitas ümberarvutatud ALF-kõverad ja ajakohastatud andmed relee koordineerimise kohta, mis takistas täieliku kaitseuuringu uuesti läbiviimist. Õppetund: arvutage alati tegelik ALF, mitte ainult nimeplaadi ALF.

Kuidas valida õige ALF teie taotluse jaoks?

ALFi valimine on süsteemitasandi otsus, mitte ainult CT-nimeplaadi valik. Siin on struktureeritud lähenemisviis, mida kasutatakse reaalsetes MV-kaitsete projekteerimisprojektides.

Samm 1: Määrake süsteemi rikke tase

• Saada maksimaalne võimalik lühisvool (Isc) kompuutertomograafia paigalduskohas
• Arvutage nõutav ALF: $ALF_{vajalik} = \frac{I_{sc}}{I_{1n}}$
• Näide: Isc = 16kA, I₁ₙ = 800A → vajalik ALF = 20

2. samm: Tegeliku koormuse kindlaksmääramine

• Mõõtke relee koormust (VA või Ω relee andmelehelt).
• Arvutage kaablitakistus: $R_kaabel} = \frac{2 \kord L \kord \rho}{A}$ (vask, 0,0175 Ω-mm²/m⁴)
• Kõik sekundaarahela jadaimpedantsid summeeritakse.

3. samm: Tegeliku ALFi arvutamine ja marginaali kontrollimine

• Rakendage ülaltoodud ALF valemit
• Tagada $ALF_{actual} \geq ALF_{vajalik} \times 1.1$ (10% turvavaru soovitatav)
• Kui varu on ebapiisav: suurendage vooluahela nimikoormuse klassi või valige suurem nimiplaadi ALF.

4. samm: Standardite ja keskkonnamärgistuste vastavusse viimine

• IEC 61869-2 kaitse CT tulemuslikkuse tagamiseks
• Minimaalne IP65 keskpinge lülitusseadmete siseruumides
• IP67 või IP68 välitingimustes või rannikualadel kasutamiseks (soolane udu vastavalt IEC 60068-2-52)
• Isolatsioonipinge: kinnitage 12kV / 24kV / 36kV klassile vastav süsteem Um

Rakendusspetsiifilised ALFi soovitused

• Tööstuslik keskpinge jaotamine (6-12kV): Klass 5P20, 15VA - mootorikaitseks ja toitepinge ülevoolu kaitseks.
• Elektrivõrgu alajaam (33-36kV): Klass 5P30, 30VA - distants- ja diferentsiaalkaitseks.
• Päikesefarmi MV kollektsioon: Klass 10P10, 10VA - madalamad veatasemed, kuluoptimeeritud
• Mere / avamereplatvorm: Klass 5P20, epoksü kapseldusega, IP67, vibratsioonivastane paigaldus
• Linnade maa-alune alajaam: Kompaktne epoksiidist valatud CT, klass 5P20, ruumiliselt optimeeritud südamiku konstruktsioon.

Millised on ALF-i spetsifikatsioonide ja paigaldamise sagedased vead?

Paigaldamise ja kasutuselevõtu kontrollnimekiri

1. Kontrollida andmeplaadi andmeid - kinnitage enne paigaldamist ALF, täpsusklass, nimikoormus ja Rct
2. Tegeliku teisese koormuse mõõtmine - kasutada koormusmõõtjat või arvutada relee + kaabli andmete põhjal
3. Tegeliku ALFi ümberarvutamine - mitte kunagi ei tohi eeldada, et nimeplaadi ALF on võrdne tööalase ALFiga.
4. Viige läbi polaarsuse kontroll - vale kompuutri polaarsus põhjustab diferentsiaalreleede talitlushäireid
5. Teisese süstimise katse läbiviimine - kontrollida relee võtmist arvutatud veakordajate korral
6. Kontrollida lahtise ahela kaitset - mitte kunagi ei tohi CT sekundaarset voolu all olevas primaarses seisundis avada

Ühised spetsifikatsioonivead, mida vältida

• ALF-i alamõõdistamine kõrge veatasemega söötjate puhul - CT küllastub rikke ajal, relee ei lahku nõutava aja jooksul
• Kaablitakistuse ignoreerimine koormuse arvutamisel - eriti kriitiline, kui CT-d asuvad kaugel releepaneelidest (>20m pikkused vahemaad).
• 5A ja 1A sekundaarsete vooluahelate segamine samas kaitseskeemis - põhjustab tõsist koormuse mittevastavust
• Kaitselülituste mõõteklassi CT (klass 0,5 või 1,0) määramine - neil on kõrge FS (instrumentide turvategur), mis on mõeldud varaseks küllastumiseks, vastupidiselt sellele, mida kaitse vajab.
• Temperatuurikorrektsiooni Rct arvestamata jätmine — mähise takistus suureneb ~20% alates 20°C kuni 75°C⁵, mis mõjutab tegelikku ALF-i

Klientide juhtum - hankejuht, tööstusettevõtte laiendamine:
Hankejuht hankis CT-d odavalt tarnijalt ilma Rct väärtusi kontrollimata. Tarnija poolt märgitud Rct oli 0,3Ω; tegelik mõõdetud väärtus oli 0,72Ω. See nihutas tegeliku ALF-i arvutatud 22-lt 14-le - alla nõutava rikketaseme kordaja. Kaitseinsener avastas selle FAT (Factory Acceptance Testing) käigus, kuid see põhjustas 3-nädalase viivituse asendusüksuste tarnimisel. Bepto pakub täielikud katseprotokollid, sealhulgas Rct mõõtmine, ergutuskõverad ja komposiitvea kontrollimine iga kompuutertomograafia saadetisega.

Kokkuvõte

ALF-i õige määramine on vahe, kas kaitsesüsteem töötab rikke ajal õigesti või rikub halvimal võimalikul hetkel. Keskpinge elektrijaotuse puhul sõltub kaitse usaldusväärsus täpsest ALF-arvutusest, kasutades tegelikke koormusväärtusi, mitte ainult nimeplaadi andmeid. Olenemata sellest, kas projekteerite alajaama kaitseskeemi, määrate keskpinge voolutrafosid tööstusliku keskpingepaneeli jaoks või vaatate läbi päikeseenergiafarmi kogumissüsteemi, IEC 61869-2 ALF-metoodika rakendamine tagab, et teie voolutrafod töötavad siis, kui see on kõige olulisem.

Korduma kippuvad küsimused kompuutertomograafia täpsust piirava teguri kohta

1. “IEC 61869-2 väljaanne 1.0”, https://webstore.iec.ch/publication/60205. Rahvusvaheline standard, milles on üksikasjalikult sätestatud täiendavad nõuded voolutrafodele. Tõendusmaterjali roll: standard; Allikatüüp: standard. Toetused: liitviga ALF-i juures ei tohi ületada vastavalt 5% või 10%. ↩

2. “IEEE Transactions on Power Delivery”, https://ieeexplore.ieee.org/document/8370725. Voolutrafo küllastumise analüüs mööduvate rikete korral. Tõendite roll: mehhanism; Allikatüüp: teadusuuringud. Toetused: CT-südamik küllastub, sekundaarvool muutub moonutatuks. ↩

3. “Journal of Magnetism and Magnetic Materials”, https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0304885324010606. Uuring elektrotehniliste teraste magnetiliste omaduste kohta. Tõendite roll: general_support; Allikatüüp: uurimistöö. Toetab: Külmvaltsitud terasorienteeritud räniteras (CRGO) - määrab küllastuskäitumise. ↩

4. “ASTM B193”, https://www.astm.org/b0193-20.html. Elektriliste juhtmaterjalide eritakistuse standardkatsemeetod. Tõendusmaterjali roll: statistika; Allikatüüp: standard. Toetused: vask, 0,0175 Ω-mm²/m. ↩

5. “IEEE standard 112”, https://ieeexplore.ieee.org/document/8110903. Standardne katsemenetlus, mis hõlmab mähiste takistuse temperatuuri korrigeerimist. Tõendite roll: mehhanism; Allikatüüp: standard. Toetab: mähise takistus suureneb ~20% 20°C kuni 75°C. ↩