Çekirdek Mıknatıslanması Yanlış Röle Açmasına Nasıl Neden Olur?

Giriş

Endüstriyel tesis orta gerilim sistemlerinde koruma rölelerinin hatalı çalışmasına neden olan arıza modları arasında, çekirdek remanansı - primer akım kesildikten sonra bir akım transformatörünün demir çekirdeğinde kilitli kalan artık manyetik akı - en sistematik olarak yanlış anlaşılan ve en sık yanlış teşhis edilenidir. Bir endüstriyel tesiste gerçek bir arıza olayı ile ilişkilendirilemeyen sahte bir koruma hatası yaşandığında, inceleme genellikle röle ayarlarına, röle donanımına ve ikincil devre kablolarına odaklanır. CT çekirdeği nadiren incelenir. Ancak açıklanamayan hatalı alarmların önemli bir kısmında - özellikle trafo enerjilendirmesi, motor çalıştırma veya bir arızadan sonra devrenin yeniden kapatılması sırasında meydana gelenlerde - CT çekirdeğinin kalıntı akısı temel nedendir ve kalıntı durumu tespit edilip düzeltilmedikçe hiçbir röle ayarı tekrarı önleyemez.

Doğrudan cevap şudur: CT çekirdeği remanansı yanlış röle açmasına neden olur çünkü bir arıza olayından veya DC akımına maruz kaldıktan sonra CT çekirdeğinde kalan artık manyetik akı, çekirdeğin B-H manyetizasyon eğrisindeki çalışma noktasını kaydırarak CT'nin bir sonraki enerjilendirme geçişi sırasında daha erken ve daha şiddetli doymasına neden olur - ark koruma ve aşırı akım rölelerinin arıza akımı imzaları olarak yorumladığı büyük DC ofset ve harmonik bileşenler içeren bozuk bir ikincil akım dalga formu üreterek normal çalışan bir devrede açma kararını tetikler.

Endüstriyel tesis koruma mühendisleri, orta gerilim bakım ekipleri ve açıklanamayan röle işlemlerini gideren ark koruma sistemi uzmanları için bu kılavuz, çekirdek remanansının nasıl geliştiği, yanlış açmaya nasıl neden olduğu ve remanans kaynaklı koruma arızalarının nasıl teşhis edileceği, düzeltileceği ve önleneceği hakkında eksiksiz teknik açıklama sağlar.

İçindekiler

• Endüstriyel Tesis Orta Gerilim Sistemlerinde CT Core Remanence Nedir ve Nasıl Gelişir?
• Çekirdek Kalıntısı CT Doygunluğuna ve Yanlış Röle Açmasına Nasıl Neden Olur?
• Endüstriyel Tesis Koruma Sistemlerinde Remanence Kaynaklı Yanlış Açma Nasıl Teşhis Edilir?
• Orta Gerilim Ark Koruma Sistemlerinde CT Çekirdek Kalıntısı Nasıl Düzeltilir ve Tekrarlaması Nasıl Önlenir?
• Endüstriyel Tesis Uygulamalarında CT Çekirdek Kalıntısı ve Yanlış Röle Açması Hakkında SSS

Endüstriyel Tesis Orta Gerilim Sistemlerinde CT Core Remanence Nedir ve Nasıl Gelişir?

Bir akım transformatörünün demir çekirdeği, manyetik davranışı aşağıdaki özelliklerle tanımlanan ferromanyetik bir malzemedir b-h mıknatıslanma eğrisi¹ - Çekirdekteki manyetik akı yoğunluğu B ile ona uygulanan mıknatıslama kuvveti H arasındaki ilişki. Ferromanyetik bir malzemenin B-H eğrisi basit bir doğrusal ilişki değildir - bu bir histerezis döngüsüdür, yani çekirdekteki akı yoğunluğu sadece mevcut mıknatıslama kuvvetine değil, aynı zamanda önceki mıknatıslanma geçmişine de bağlıdır.

H mıknatıslama kuvveti sıfıra indirildiğinde - birincil akım kesildiğinde - B akı yoğunluğu sıfıra dönmez. BT nüvelerinde kullanılan tane yönelimli silikon çelik için doygunluk akı yoğunluğu Bsat'ın 70-80%'si kadar yüksek olabilen, Br kalıcı akı yoğunluğu olarak adlandırılan bir artık değerde kalır. Bu artık akı - remanans - nüvenin manyetik alan yapısına kilitlenir ve manyetikliği giderme yoluyla kasıtlı olarak kaldırılana veya yeterince büyük bir karşıt mıknatıslama kuvveti tarafından üzerine yazılana kadar süresiz olarak devam eder.

Endüstriyel Tesis Orta Gerilim Sistemlerinde Remanans Gelişim Mekanizmaları

Endüstriyel tesis orta gerilim sistemleri, CT çekirdeklerini geleneksel dağıtım sistemlerinden çok daha sık remanans üreten koşullara maruz bırakır - çünkü büyük motor yükleri, sık arıza olayları ve ark koruma sisteminin çalışması kombinasyonu, CT çekirdeklerini sistematik olarak yüksek remanans durumlarına doğru yönlendiren bir dizi akım koşulu oluşturur.

Mekanizma 1: Asimetrik Arıza Akımı DC Ofseti

Endüstriyel tesis CT kurulumlarında en önemli remanans kaynağıdır. Bir orta gerilim sisteminde bir arıza meydana geldiğinde, arıza akımı, büyüklüğü arızanın başladığı dalga üzerindeki noktaya ve sisteme bağlı olan bir DC ofset bileşeni içerir. x/r oranı²:

$i_{fault}(t) = I_{peak} \times \left[\sin(\omega t + \phi) - \sin(\phi) \times e^{-t/\tau}\right]$

Nerede $\phi$ arıza başlangıç açısıdır ve$$\tau = L/R$$ DC zaman sabitidir. X/R oranları 15-30 olan endüstriyel tesis orta gerilim sistemleri için DC zaman sabiti 48-95 ms'dir - yani DC ofset bileşeni ihmal edilebilir seviyelere düşmeden önce 5-10 güç frekansı döngüsü boyunca devam eder.

Arıza akımının DC bileşeni CT çekirdeğinin çalışma noktasını B-H eğrisi üzerinde bir yönde doygunluğa doğru kademeli olarak yönlendirir. Arıza koruma rölesi tarafından temizlendiğinde - tipik olarak 60-200 ms içinde - DC tahrikli akı çekirdekte remanans olarak kalır. Kalıcı akının büyüklüğü DC ofset büyüklüğüne ve arıza giderme süresine bağlıdır:

$B_{remanent} \approx B_{sat} \times \left(1 - e^{-t_{clearing}/\tau_{core}}\right) \times \sin(\phi)$

En kötü durumdaki bir arıza başlangıç açısı için ($\phi$ = 90°) 100 ms'lik bir temizleme süresiyle, kalıcı akı Bsat'ın 60-75%'sine ulaşabilir.

Mekanizma 2: Koruma Rölesi DC Açma Akımı

Ark koruma röleleri ve bazı aşırı akım röleleri devre kesici açma mekanizmalarını çalıştırmak için DC açma bobini akımı kullanır. Açma bobini akımı CT sekonder devresinden geçtiğinde - ki bu endüktif kuplaj yoluyla veya bazı endüstriyel tesis kablolama konfigürasyonlarında paylaşılan toprak bağlantıları yoluyla gerçekleşebilir - CT çekirdeğine herhangi bir primer akım durumundan bağımsız olarak onu kalıcı duruma getiren bir DC mıknatıslama kuvveti uygular.

Mekanizma 3: Trafo Ani Akımı

Bir orta gerilim transformatörüne enerji verildiğinde, ani akım 0,5-2 saniye boyunca devam edebilen büyük bir DC ofset bileşeni içerir - arıza akımı DC ofsetinden çok daha uzun. Transformatörün primer fiderine takılan CT'ler için bu uzun DC maruziyeti çekirdeği doygunluğa yakın remanans seviyelerine sürükler. Transformatörün enerjisi daha sonra kesilir ve yeniden verilirse - endüstriyel tesislerin devreye alınması ve bakımı sırasında sıkça karşılaşılan bir durumdur - CT çekirdeği her bir enerji verme olayından kaynaklanan remanansı biriktirir.

Mekanizma 4: DC Kaynaklarla Sekonder Devre Testi

CT sekonder devrelerinin 500 V veya 1.000 V DC megohmmetre kullanılarak izolasyon direnci testi, CT sekonder sargısı boyunca bir DC voltajı uygular. IR testi sırasında sekonder sargı kısa devre yapılmazsa - yaygın bir test hatası - DC test voltajı CT çekirdeği boyunca bir mıknatıslanma akımı yönlendirir ve bir test artefaktı olarak tanınmayabilecek bir kalıcı akı durumu bırakır.

BT çekirdek remanansını tanımlayan temel teknik parametreler:

Parametre	Tanım	Tipik Değer	Performans Üzerindeki Etkisi
Remanent Akı Yoğunluğu (Br)	H = 0 olduğunda artık B	0,8-1,4 T (Bsat'ın 60-80%'si)	Çalışma noktasını doygunluğa doğru kaydırır
Doygunluk Akı Yoğunluğu (Bsat)	Yüksek H'de maksimum B	Silikon çelik için 1,8-2,0 T	Doygunluk başlangıç eşiğini tanımlar
Zorlayıcı Güç (Hc)	B'yi sıfıra indirmek için gereken H	CT çekirdekli çelik için 10-50 A/m	Gerekli demanyetizasyon akımını belirler
DC Zaman Sabiti (τ)	Hata akımı devresinin L/R'si	OG sistemleri için 20-100 ms	DC ofset kalıcılık süresini belirler
Remanence Faktörü (Kr)	Br/Bsat	Standart CT çekirdekleri için 0,6-0,8	iec 61869-23 PR Sınıfı çekirdekler için Kr ≤ 0,1 olarak tanımlanır
Uygulanabilir Standart	IEC 61869-2 Sınıf PR	Remanence korumalı çekirdek spesifikasyonu	Çekirdekte hava boşluğu ile elde edilen Kr ≤ 0,1

Çekirdek Kalıntısı CT Doygunluğuna ve Yanlış Röle Açmasına Nasıl Neden Olur?

Çekirdek remanansından yanlış röle açmasına giden yol, remanans durumu oluşturulduktan sonra primer akım akışının ilk birkaç döngüsü sırasında meydana gelen belirli bir elektromanyetik olaylar dizisini içerir - tipik olarak transformatör enerjilendirmesi, motor çalıştırma veya bir arıza giderildikten sonra devrenin yeniden kapatılması sırasında.

Remanans-Doygunluk Dizisi

Aşama 1: Remanent Akı Kaydırılmış Çalışma Noktasını Oluşturur

Bir arıza olayından sonra, CT nüve Br kalıcı akısını korur. B-H eğrisinde, nüvenin çalışma noktası (H=0, B=Br) noktasındadır - kalıcı akı tarafından orijinden kaydırılır. Doygunluktan önceki mevcut akı salınımı şimdi:

$\Delta B_{available} = B_{sat} - B_{remanent}$

Bsat = 1,9 T ve Bremanent = 1,3 T (68% Bsat) olan bir nüve için, mevcut akı salınımı sadece 0,6 T'dir - tamamen manyetikliği giderilmiş bir nüve için 1,9 T ile karşılaştırıldığında. CT'nin primer akımını doğru bir şekilde yeniden üretme yeteneği mevcut akı salınımı ile orantılıdır - 68% remanansa sahip bir nüve, doğru akım üretimi için normal akı kapasitesinin yalnızca 32%'sine sahiptir.

Aşama 2: Enerjilendirme Geçici Sürücüsü Çekirdeği Doygunluğa Ulaştırır

Devreye yeniden enerji verildiğinde - trafo enerjilendirmesi, motor çalıştırma veya arıza giderildikten sonra yeniden kapama - primer akım DC ofsetli asimetrik bir bileşen içerir. DC ofseti nüve akısını remanans ile aynı yönde hareket ettirir (en kötü durumda, remanans polaritesi DC ofset yönü ile eşleştiğinde). Nüve, ilk yarım döngünün sadece bir kısmından sonra doygunluğa ulaşır:

$t_{saturasyon} = \frac{B_{sat} - B_{remanent}}{dB/dt_{normal}}$

68% remanansa sahip bir nüve için doygunluk, tamamen manyetikliği giderilmiş bir nüveye göre yaklaşık 3 kat daha erken gerçekleşir - potansiyel olarak enerjilendirme geçişinin ilk çeyrek döngüsü içinde.

Aşama 3: Doymuş BT Bozuk İkincil Dalga Formu Üretir

CT nüvesi doyduğunda, mıknatıslama endüktansı çöker - nüve artık artan akıyı destekleyemez ve birincil akım artık ikincil sargıda yeniden üretilmez. Bunun yerine, primer akım akmaya devam ederken sekonder akım aniden sıfıra doğru düşer. Sekonder dalga formu ciddi şekilde bozulur - her döngünün doymamış kısımları sırasında büyük tepe noktaları ve doymuş kısımları sırasında sıfıra yakın akım içerir.

Bozulmuş ikincil dalga formu şunları içerir:

• Büyük DC bileşeni: Asimetrik doygunluk modelinden - CT bir yarı döngüde diğerine göre daha şiddetli doygunluk gösterir
• Büyük tek harmonik içerik: Kırpılmış dalga formundan 3., 5., 7. harmonikler
• Yüksek di/dt geçişleri: Doymuş ve doymamış bölgeler arasındaki sınırlarda hızlı akım geçişleri

Aşama 4: Bozuk Sekonder Akım Yanlış Röle Açmasını Tetikler

Bozulmuş sekonder akım dalga formu koruma rölesine ölçülen primer akım olarak sunulur. Rölenin yanıtı ölçüm algoritmasına bağlıdır:

• Ark koruma rölesi (ışık + akım algılama): Ark koruma röleleri anlık akım ölçümü kullanır - sekonder akım dalga formunun tepe noktasına yanıt verirler. Her döngünün doymamış kısımları sırasında bozulmuş CT sekonder dalga formundaki yüksek genlikli tepe noktaları, ark koruma rölesinin akım eşiğini aşabilir ve ark hatası olmasa bile bir açma kararını tetikleyebilir
• Anlık aşırı akım rölesi (50 elemanlı): Tepe sekonder akımına yanıt verir - bozulmuş dalga formu tepe noktaları anlık alma eşiğini aşarak yanlış anlık açmaya neden olabilir
• Zaman aşırı akım rölesi (51 eleman): RMS akımına yanıt verir - bozulmuş dalga formu, alma eşiğini aşabilen ve zaman gecikmeli bir açmaya doğru zamanlamayı başlatabilen yüksek RMS içeriğine sahiptir
• Diferansiyel röle (87 eleman): Diferansiyel röle, korunan ekipmanın her iki tarafındaki CT'lerden gelen ikincil akımları karşılaştırır; yalnızca bir CT remananstan etkilenmişse, enerji verme sırasındaki diferansiyel akım, remanans kaynaklı doygunluk asimetrisinden kaynaklanan büyük bir bileşen içerir ve potansiyel olarak diferansiyel rölenin çalışma eşiğini aşar

Kalıcı akı ve yanlış trip olasılığı arasındaki matematiksel ilişki:

$P_{yanlış,gezi} \propto \frac{B_{remanent}}{B_{sat} - B_{remanent}} \times \frac{I_{DC,offset}}{I_{rated}} \times \frac{1}{t_{relay,pickup} \times f}$

Bu ilişki, yanlış açma olasılığının remanans seviyesi, DC ofset büyüklüğü ve röle hızı ile arttığını gösterir - ark koruma rölelerinin (en hızlı çalışma süresi: 5-10 ms) neden remanans kaynaklı yanlış açmaya karşı en savunmasız olduğunu açıklar.

Müşteri Örneği - 11 kV Endüstriyel Tesis Trafo Merkezi, Otomotiv Üretimi, Orta Avrupa:
Bir otomotiv üretim tesisindeki koruma mühendisi, 14 aylık bir süre içinde yedi açıklanamayan ark koruma rölesi işlemi yaşadıktan sonra Bepto Electric ile iletişime geçti - hepsi bir boyahane havalandırma sistemini besleyen 2 MVA'lık bir transformatöre enerji verildikten sonraki ilk 100 ms içinde meydana geldi. Her yanlış açma, olay başına yaklaşık 45.000 €'ya mal olan bir üretim hattının kapanmasına neden oldu. Ark koruma rölesinin olay sonrası osilografik analizi, rölenin hem ışık (enerji verme sırasında trafo burcundaki korona deşarjından) hem de aşırı akım algıladığını gösterdi - aşırı akım elemanı, rölenin akım eşiğinin 3,2 katı tepe noktalarına sahip bozuk bir ikincil akım dalga formu üzerinde çalışmıştı. CT uyarma eğrisi testi, trafo primer fiderindeki üç CT'nin sırasıyla 71%, 68% ve 74% Bsat kalıcı akı seviyelerine sahip olduğunu ortaya çıkardı - önceki üç yıl boyunca fiderdeki önceki altı arıza olayından birikmiş. Her üç CT'nin demanyetizasyonu remanansı 5% Bsat'ın altına düşürmüştür. Demanyetizasyonu takip eden 18 ay içinde transformatör fiderinde sıfır yanlış ark koruma hatası meydana gelmiştir. Koruma mühendisi şunları belirtmiştir: “Yedi yanlış alarm, yedi üretim duruşu ve toplamda 300.000 €”nun üzerinde bir kayıp - bunların hepsi üç CT çekirdeğindeki, manyetikliği giderilmesi dört saat süren kalıntı manyetizmadan kaynaklandı. Ark koruma rölesi tam olarak tasarlandığı gibi çalışıyordu. CT ona yanlış bilgi veriyordu."

Endüstriyel Tesis Koruma Sistemlerinde Remanence Kaynaklı Yanlış Açma Nasıl Teşhis Edilir?

Remanence kaynaklı hatalı açma, onu diğer hatalı açma nedenlerinden (röle ayar hataları, ikincil devre arızaları ve gerçek arıza olayları) ayıran karakteristik bir teşhis imzası üretir. Diyagnostik metodoloji, olay analizinden CT testine ve onaylamaya giden yapılandırılmış bir sıra izler.

Adım 1: Hatalı Yolculuk Olayı Kaydını Analiz Edin

Koruma rölesi olay kaydı ve osilografik yakalama ilk tanısal kanıtı sağlar:

• Zamanlama korelasyonu: Remanans kaynaklı hatalı açmalar, primer akım akışının ilk 1-5 döngüsü içinde - transformatör enerjilendirmesi, motor çalıştırma veya tekrar kapama sırasında - meydana gelir. Devre enerjilendirildikten sonra 200 ms'den daha uzun bir süre sonra meydana gelen bir hatalı açmanın remanans kaynaklı olma olasılığı düşüktür
• İkincil akım dalga biçimi şekli: Remanence kaynaklı doygunluk karakteristik bir asimetrik dalga formu üretir - bir yarı döngüde büyük tepeler, diğer yarı döngüde bastırılmış veya kırpılmış dalga formu. Simetrik bozuk dalga biçimi farklı bir nedene işaret eder
• İkincil akımda DC bileşeni: Remanans kaynaklı doygunluk, sekonder akım dalga biçiminde önemli bir DC bileşeni üretir - osilografik yakalamada sıfırdan simetrik olarak geçmeyen bir dalga biçimi olarak görülebilir
• Önceki arıza olayları ile korelasyon: Hatalı hatadan önceki 6-12 ay için koruma rölesi olay geçmişini inceleyin - remanans arıza olaylarından birikir; yüksek arıza frekansı dönemini takip eden bir hatalı hata, neden olarak remanans ile tutarlıdır

Adım 2: CT Uyarım Eğrisi Testi Gerçekleştirin

Uyarma eğrisi testi, BT kor remanansı için kesin tanı yöntemidir:

1. CT'nin enerjisini kesin ve izole edin: Uyarma eğrisi testi CT'nin enerjisinin kesilmesini ve primer devrenin açık devre olmasını gerektirir
2. Sekonder sargıya AC gerilimi uygulayın: AC gerilimini sıfırdan diz noktası gerilimi⁴ mıknatıslama akımını ölçerken; B (uygulanan voltajla orantılı) ile H (mıknatıslama akımıyla orantılı) grafiğini çizin
3. Fabrika test sertifikası ile karşılaştırın: Remananstan etkilenmiş bir CT kaymış bir uyarma eğrisi gösterir - diz noktası fabrika sertifika değerinden daha düşük bir uygulanan voltajda meydana gelir ve diz noktasındaki mıknatıslanma akımı fabrika değerinden daha yüksektir
4. Remanans seviyesini hesaplayın: Fabrika değerinden uyarma eğrisi diz noktası voltajındaki kayma, remanans akı seviyesinin bir tahminini sağlar:

$B_{remanent} \approx B_{sat} \times \left(1 - \frac{V_{diz,ölçülen}}{V_{diz,fabrika}}\right)$

Adım 3: DC Akı Ölçümü ile Onaylayın

Kesin bir remanans ölçümü için DC akı yöntemi, remanent akı yoğunluğunun doğrudan ölçümünü sağlar:

1. Sekonder sargıya çekirdeği pozitif doygunluğa götürecek yönde bilinen bir DC akım darbesi uygulayın
2. Bir akı integratörü (volt-saniye ölçümü) kullanarak akıdaki değişimi kalıcı durumdan doygunluğa kadar ölçün
3. Kalıcı durumdan negatif doygunluğa akı değişimini ölçmek için negatif yönde tekrarlayın
4. Remanansı hesaplayın: Pozitif ve negatif akı değişimleri arasındaki asimetri doğrudan remanent akıyı ölçer:

$B_{remanent} = \frac{(\Delta\Phi_{pozitif} - \Delta\Phi_{negatif})}{2 \times A_{core}}$

Nerede $A_{core}$ fabrika test sertifikasından alınan CT çekirdek kesit alanıdır.

Teşhis Karar Matrisi

Gözlem	Remanence Belirtildi	Alternatif Neden
Enerjilendirmenin ilk 3 döngüsü içinde yanlış hata	Güçlü gösterge	—
DC bileşenli asimetrik ikincil dalga formu	Güçlü gösterge	Aşırı akımdan kaynaklanan CT doygunluğu
Önceki arıza olayı geçmişinden sonra yanlış açma	Güçlü gösterge	—
Kaydırılmış uyarma eğrisi diz noktası	Onaylandı	Çekirdek hasarı (vardiya >20% ise)
Herhangi bir zamanda yanlış açma, simetrik dalga formu	Zayıf gösterge	Röle ayarı, ikincil devre hatası
Daha önce arıza geçmişi olmayan hatalı açma	Zayıf gösterge	Röle donanımı, ayar hatası
Röle sadece ışık algılamasında çalışır (ark rölesi)	Remans değil	Dış korona, ark parlaması

Orta Gerilim Ark Koruma Sistemlerinde CT Çekirdek Kalıntısı Nasıl Düzeltilir ve Tekrarlaması Nasıl Önlenir?

BT Çekirdek Demanyetizasyon Prosedürü

CT nüve demanyetizasyonu - çalışma noktası B-H eğrisinin orijinine dönene kadar nüvenin giderek daha küçük histerezis döngülerinden geçirilerek kalıntı akının kontrollü olarak giderilmesi - kalıntı kaynaklı yanlış tetikleme için kesin düzeltmedir. Prosedür CT'nin enerjisinin kesilmesini ve izole edilmesini gerektirir, ancak tesisattan çıkarılmasını gerektirmez.

AC Gerilim Azaltma Yöntemi (Önerilen):

1. Primer devre açık devre olacak şekilde CT sekonder sargısına değişken bir ototransformatör bağlayın; aşırı mıknatıslanma akımını önlemek için seri olarak akım sınırlayıcı bir direnç bağlayın
2. AC voltajını CT diz noktası voltajının 120%'sine yükseltin - bu, çekirdeği her döngüde her iki yönde doygunluğa götürür ve kalıcı akının üzerine yazan büyük bir simetrik histerezis döngüsü oluşturur
3. AC voltajını saniyede yaklaşık 5% oranında yavaşça sıfıra düşürün - bu, simetriyi korurken histerezis döngü boyutunu kademeli olarak azaltır ve çalışma noktasını B-H eğrisi orijinine geri götürür
4. Demanyetizasyonu doğrulayın: Uyarma eğrisi testini tekrarlayın - diz noktası voltajı fabrika test sertifikası değeriyle ±5% içinde eşleşmelidir; diz noktasındaki mıknatıslama akımı fabrika değeriyle ±10% içinde eşleşmelidir
5. Demanyetizasyonu belgeleyin: Demanyetizasyon öncesi uyarma eğrisini, demanyetizasyon prosedürü parametrelerini ve demanyetizasyon sonrası uyarma eğrisini BT bakım kaydına kaydedin

DC Akım Ters Çevirme Yöntemi (Alternatif):

Sekonder sargıya AC voltaj erişiminin zor olduğu CT'ler için, DC akım tersine çevirme yöntemi, alternatif polariteye ve giderek azalan büyüklüğe sahip bir dizi DC akım darbesi uygular - AC voltaj yöntemiyle aynı aşamalı histerezis döngüsü azaltımını sağlar.

Önleme: Remanans Korumalı BT Çekirdeklerinin Belirlenmesi

Remanans kaynaklı yanlış tetiklemenin bilinen bir risk olduğu endüstriyel tesis ark koruma uygulamalarındaki yeni CT kurulumları için IEC 61869-2 Sınıf PR (Remanans Korumalı) çekirdekleri belirtin:

• Sınıf PR tanımı: Remanans faktörü Kr = Br/Bsat ≤ 0,10 - herhangi bir mıknatıslanma geçmişinden sonra maksimum 10% remanent akı
• Nasıl elde edilir: CT çekirdek manyetik devresine küçük bir hava boşluğu eklenir; hava boşluğu, mıknatıslama kuvveti kaldırıldığında akıyı sıfıra doğru dönmeye zorlayan enerjiyi depolar ve remanansı Bsat'ın ≤10%'si ile sınırlar
• Değiş tokuş: Hava aralığı CT'nin mıknatıslanma endüktansını azaltır, mıknatıslanma akımını artırır ve düşük primer akımlarda doğruluğu biraz azaltır; Sınıf PR çekirdekler tipik olarak gelir ölçümü için değil, yalnızca koruma uygulamaları için belirlenir
• Uygulama: X/R oranı 10'un üzerinde olan endüstriyel tesis orta gerilim sistemlerinde ark koruma rölelerine bağlı tüm CT çekirdekleri için zorunlu spesifikasyon

Sistem Düzeyinde Önleme Tedbirleri

CT çekirdek spesifikasyonunun ötesinde, sistem düzeyindeki önlemler endüstriyel tesis orta gerilim ark koruma sistemlerinde remanans birikim oranını azaltır:

• Arıza temizleme süresini azaltın: Daha hızlı koruma çalışması, arıza olayı başına DC ofsete maruz kalma süresini azaltarak olay başına remanans birikimini azaltır; ark koruma uygulamaları için 80 ms'nin altında hedef arıza temizleme süresi
• Uygulamak dalga üzerinde nokta anahtarlama⁵ transformatör enerjilendirmesi için: Transformatöre voltaj sıfır geçişinde enerji veren kontrollü anahtarlama, ani akımdaki DC ofsetini en aza indirerek her enerji verme olayından kaynaklanan remanans birikimini azaltır
• Periyodik CT demanyetizasyonunu planlayın: Standart CT çekirdeklerine (Kr = 0,6-0,8) sahip mevcut kurulumlar için, her 3 yılda bir veya primer akımın nominal kısa süreli akımın 50%'sini aştığı herhangi bir arıza olayından sonra - hangisi önce gerçekleşirse - manyetikliği giderme işlemini planlayın
• Ark koruma CT çekirdeklerini ölçüm CT çekirdeklerinden ayırın: Ark koruma rölesi akım ölçümü için özel CT çekirdekleri kullanın - gelir ölçüm doğruluğunu etkilemeden manyetikliği giderilebilen çekirdekler

Yaygın Kalıntı Yönetimi Hataları

• Sadece remananstan etkilendiği tespit edilen CT'nin manyetikliğinin giderilmesi: Üç fazlı bir kurulumda, üç fazlı CT'lerin tümü aynı arıza akımı geçmişine maruz kalır; bir CT'de önemli ölçüde remanans varsa, üçü de değerlendirilmeli ve bir set olarak manyetikliği giderilmelidir
• Demanyetizasyondan önce oran doğruluğu testi yapılması: Kalıntıdan etkilenmiş bir BT üzerindeki oran doğruluğu testi sonuçları BT'nin gerçek doğruluk sınıfı performansını temsil etmez; oran testinden önce daima manyetikliği giderin
• Gelir ölçümü uygulamaları için PR Sınıfı nüvelerin belirlenmesi: Sınıf PR nüvelerdeki remanansı sınırlayan hava boşluğu mıknatıslanma akımını artırır ve düşük primer akımlarda doğruluğu düşürür; Sınıf PR bir koruma nüve spesifikasyonudur - gelir ölçümü hava boşluğu olmayan standart Sınıf 0.2S veya 0.5 nüveler gerektirir
• CT remanansını ele almadan yanlış alarmları önlemek için ark koruma rölesi ayarlarının yapılması: Remanans kaynaklı hatalı alarmları önlemek için ark koruma rölesinin akım eşiğini yükseltmek, rölenin gerçek düşük akımlı ark arızalarına karşı hassasiyetini azaltır - gerçek arıza tespit hatası için hatalı alarm önleme takası

Sonuç

CT çekirdek remanansı, endüstriyel tesis orta gerilim koruma sistemi güvenilirliğindeki gizli değişkendir - isim plakası incelemesinde görünmez, standart devreye alma testlerinde görünmez ve röle ayar hesaplamalarında görünmez, ancak ark koruması ve aşırı akım rölelerinin devre enerjilendirmesinin kritik ilk döngüleri sırasında gerçek primer akımla hiçbir ilişkisi olmayan bozuk sekonder akım dalga formlarında çalışmasına neden olabilir. Mekanizma iyi anlaşılmıştır, teşhis metodolojisi basittir ve düzeltme - CT nüve demanyetizasyonu - remanans durumunu tamamen ortadan kaldıran dört saatlik bir bakım faaliyetidir. Yanlış bir hatanın üretim kaybında on binlerce Euro'ya mal olduğu ve gözden kaçan gerçek bir ark arızasının hayatlara mal olduğu endüstriyel tesis orta gerilim ark koruma sistemlerinde, CT çekirdek remanans değerlendirmesi ve demanyetizasyonu isteğe bağlı bir bakım faaliyeti değildir - en önemli olduğunda doğru ve sadece doğru çalışacağına güvenilebilecek bir koruma sisteminin mühendislik temelidir.

CT Çekirdek Kalıntısı ve Yanlış Röle Açması Hakkında SSS

1. Ferromanyetik malzemelerin uygulanan manyetik alanlara nasıl tepki verdiğini ve artık akıyı nasıl koruduğunu açıklayan temel fizik ilkelerini sağlar. ↩

2. Elektrik arızaları sırasında DC ofsetin büyüklüğünü ve süresini belirlemede sistem reaktansı ve direnci arasındaki ilişkiyi açıklar. ↩

3. Okuyucuları, koruma sınıfı akım transformatörleri için performans gereksinimlerini ve test protokollerini belirleyen uluslararası standarda yönlendirir. ↩

4. Akım trafosu çekirdeği doygunluğunun başladığı kritik gerilim eşiği için teknik tanımlar ve hesaplama yöntemleri sunar. ↩

5. Geçici ani akımları en aza indirmek için devre kesici çalışmasını gerilim sıfır geçişleriyle senkronize etmenin teknoloji ve operasyonel faydalarını ayrıntılarıyla açıklar. ↩