สาเหตุที่วงจรด้านรองของหม้อแปลงกระแสไฟฟ้าในมิเตอร์วัดพลังงานประเภท CT- ไม่สามารถเปิดได้-

ในระบบวัดและติดตามกำลังไฟฟ้า มิเตอร์ไฟฟ้าที่ต้องใช้หม้อแปลงกระแสภายนอก (CT) มีอยู่ทั่วไปทุกหนทุกแห่ง พวกเขาคือ "ดวงตา" ของเราในการตรวจจับกระแสน้ำขนาดใหญ่อย่างแม่นยำ อย่างไรก็ตาม สิ่งที่ซ่อนอยู่ภายในระบบที่ซับซ้อนนี้คือกฎเหล็กที่ต้องปฏิบัติตามตลอดเวลา: ด้านทุติยภูมิของหม้อแปลงกระแสไฟฟ้าจะต้องไม่ใช้งานกับวงจรเปิด บทความนี้จะเจาะลึกถึงหลักการพื้นฐานและอันตรายที่เกี่ยวข้อง

หลักการทำงานปกติของหม้อแปลงกระแส

หม้อแปลงกระแส (CT) เป็นหม้อแปลงชนิดพิเศษที่ทำงานตามหลักการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า หลักการออกแบบหลักคือ "การลดกระแส" และ "การแยกตัว"

โครงสร้าง

โดยทั่วไปจะประกอบด้วยแกนเหล็กปิด ขดลวดปฐมภูมิที่มีจำนวนรอบค่อนข้างน้อย (เชื่อมต่อแบบอนุกรมในวงจรหลัก) และขดลวดทุติยภูมิที่มีจำนวนรอบค่อนข้างมาก (เชื่อมต่อกับมิเตอร์ไฟฟ้า)

รัฐในอุดมคติ

ในวงจรปิดปกติ CT ทำงานในสถานะ "ลัดวงจร" โดยประมาณ ตามกฎวงจรของแอมแปร์และกฎการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า กระแสไฟฟ้าปฐมภูมิ I1 จะสร้างฟลักซ์แม่เหล็กสลับ Φ ในแกนเหล็ก ซึ่งจะเหนี่ยวนำกระแสไฟฟ้า I2 ที่ด้านทุติยภูมิ ความสัมพันธ์ระหว่างทั้งสองคือ:

I1 × N1=I2 × N2 + Im × N1

โดยที่ N1 และ N2 คือจำนวนรอบในขดลวดปฐมภูมิและขดลวดทุติยภูมิ และ Im คือกระแสกระตุ้น เนื่องจากการออกแบบมีความต้านทานการกระตุ้นสูง Im จึงมีขนาดเล็กมาก ดังนั้นในสภาวะที่เหมาะสม จึงสามารถสรุปให้ง่ายขึ้นดังนี้:

I₁ × N₁ ہ I₂ × N₂ หรือ I₁/I₂ µ N₂/N₁=Kₙ

โดยที่ Kn คืออัตราส่วนการหมุนที่กำหนด เช่น 1000/5A ในเวลานี้ กระแสไฟฟ้าขนาดใหญ่ที่ด้านปฐมภูมิจะถูกแปลงอย่างแม่นยำตามสัดส่วนให้เป็นกระแสไฟฟ้าขนาดเล็กที่ด้านทุติยภูมิ (โดยปกติจะเป็นค่ามาตรฐาน 5A หรือ 1A) เพื่อการวัดอย่างปลอดภัยด้วยเครื่องมือ ในขณะเดียวกัน ศักยภาพของวงจรทุติยภูมิของ CT นั้นต่ำมาก (โดยปกติจะเป็นเพียงไม่กี่โวลต์) ซึ่งอยู่ในช่วงที่ปลอดภัย

การวิเคราะห์หลักการของวงจรเปิดวงจรทุติยภูมิ

เมื่อวงจรทุติยภูมิเปิดเนื่องจากสาเหตุต่างๆ เช่น ขั้วต่อหลวม สายไฟขาด หรือการหลุดโดยไม่ได้ตั้งใจระหว่างการทดสอบ สถานะการทำงานของวงจรจะเกิดการเปลี่ยนแปลงครั้งใหญ่

กระบวนการทางกายภาพหลักมีดังนี้:

การหายไปของการตอบรับการล้างอำนาจแม่เหล็ก

ในระหว่างการทำงานปกติ ฟลักซ์แม่เหล็กที่สร้างโดยกระแสทุติยภูมิ I2 จะอยู่ในทิศทางตรงกันข้ามกับที่สร้างโดยกระแสปฐมภูมิ I1 เสมอ ทำให้เกิดเอฟเฟกต์ "ล้างอำนาจแม่เหล็ก" อย่างแรง ซึ่งจะจำกัดฟลักซ์แม่เหล็กที่รวมกันในแกนกลางให้อยู่ในระดับต่ำ หลังจากเปิดวงจรแล้ว I2=0 และผลการลดอำนาจแม่เหล็กจะกลับสู่ศูนย์ทันที

ความอิ่มตัวของฟลักซ์แม่เหล็กอย่างรวดเร็ว

แอมแปร์หลัก-เปลี่ยน I1 และ N1 ซึ่งขณะนี้ไม่มีการควบคุม จะถูกแปลงเป็นแอมแปร์แม่เหล็กทั้งหมด- เนื่องจากพื้นที่หน้าตัดของแกนกลาง-ได้รับการออกแบบให้มีความหนาแน่นของฟลักซ์แม่เหล็กต่ำ แกนกลางจึงเข้าสู่สถานะอิ่มตัวเชิงลึกอย่างรวดเร็ว

ตามกฎการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าของฟาราเดย์ การสลับฟลักซ์แม่เหล็กจะทำให้เกิดแรงเคลื่อนไฟฟ้าข้ามขดลวด เมื่อฟลักซ์แม่เหล็กเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว U2 แรงดันสูงมากจะถูกเหนี่ยวนำให้เคลื่อนผ่านขดลวดทุติยภูมิ

การผลิตไฟฟ้าแรงสูง

ภายใต้เงื่อนไขความถี่กำลัง สำหรับกระแสไฟฟ้าหลักหลายร้อยแอมแปร์ แรงดันไฟฟ้าเหนี่ยวนำที่ด้านทุติยภูมิของวงจรเปิด-สามารถสูงถึงหลายพันโวลต์ได้อย่างง่ายดาย และในกรณีที่รุนแรง อาจเกิน 10 กิโลโวลต์

อันตรายจากวงจรเปิดที่ด้านทุติยภูมิของหม้อแปลงกระแส

ไฟฟ้าแรงสูงและปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นตามมาซึ่งเกิดจากวงจรเปิดในด้านทุติยภูมิสามารถกระตุ้นให้เกิดปฏิกิริยาลูกโซ่ที่เป็นอันตรายได้

อันตรายจากไฟฟ้าช็อต

การมีไฟฟ้าแรงสูงหลายพันโวลต์ที่ขั้วต่อรองโดยตรงถือเป็นความเสี่ยงร้ายแรงต่อการเกิดไฟฟ้าช็อต เจ้าหน้าที่บำรุงรักษาและซ่อมแซมที่สัมผัสกับแรงดันไฟฟ้านี้โดยไม่มีข้อควรระวังอาจได้รับไฟฟ้าช็อต

ความเสียหายของอุปกรณ์

การพังทลายของฉนวน: ไฟฟ้าแรงสูงจะพังฉนวนระหว่าง-การเลี้ยวและระหว่าง-ชั้นฉนวนของขดลวดทุติยภูมิก่อน หรือพังฉนวนลงกราวด์ในวงจรทุติยภูมิ ทำให้เกิดความเสียหายถาวรต่อหม้อแปลงกระแส (CT)

ความร้อนสูงเกินไปและความเหนื่อยหน่าย: เมื่อแกนเหล็กมีความอิ่มตัวสูง มันจะสร้างกระแสไหลวนขนาดใหญ่และการสูญเสียฮิสเทรีซิส ส่งผลให้แกนเหล็กร้อนเกินไป ซึ่งอาจทำให้ฉนวนของขดลวดไหม้และทำให้เกิดไฟไหม้ได้

อาร์คไฟฟ้าและการระเบิด: จุดวงจรเปิด (เช่น ขั้วต่อหลวม) จะสร้างอาร์คไฟฟ้าต่อเนื่องภายใต้ไฟฟ้าแรงสูง อุณหภูมิสูงของส่วนโค้งอาจทำให้อุปกรณ์ไหม้ ก่อให้เกิดการติดไฟได้รอบๆ และก๊าซอุณหภูมิสูง-ที่สะสมอยู่ในตู้ที่ปิดสนิทอาจทำให้เกิดการระเบิดทางไฟฟ้าได้

อันตรายจากการทำงานของระบบ

ความไม่ถูกต้องและความล้มเหลวในการวัดค่า: สำหรับมิเตอร์วัดพลังงานประเภท CT- กระแสไฟฟ้าอินพุตเป็นศูนย์จะทำให้ไม่สามารถวัดค่าไฟฟ้าได้ ส่งผลให้เกิดการสูญเสียไฟฟ้าและอาจมีข้อพิพาทในการระงับข้อพิพาททางการค้า

การสร้างประกายไฟแรงดันไฟฟ้าสูง-ที่เป็นอันตราย: นี่ไม่ได้เป็นเพียงแหล่งกำเนิดประกายไฟเท่านั้น แต่พัลส์แม่เหล็กไฟฟ้าที่รุนแรงที่เกิดขึ้นยังสามารถรบกวนอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ในบริเวณใกล้เคียงได้

บทสรุป

วงจรเปิดที่ด้านทุติยภูมิของหม้อแปลงกระแสไฟฟ้าทำให้เกิดการสะสมของพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้าอย่างรุนแรง ส่งผลให้เกิดภัยพิบัติทางกายภาพในที่สุด เช่น ไฟฟ้าแรงสูง อาร์กไฟฟ้าแรง และความร้อนสูงเกินไป ดังนั้นจึงต้องปฏิบัติตาม "การป้องกันวงจรเปิด" อย่างเคร่งครัดในทุกงานที่เกี่ยวข้องกับวงจร CT

ในขณะเดียวกันด้านทุติยภูมิของหม้อแปลงกระแสที่เชื่อมต่อกับมิเตอร์ไฟฟ้าจะต้องต่อสายดิน สิ่งนี้ ควบคู่ไปกับ "การห้ามวงจรเปิดที่ด้านทุติยภูมิโดยเด็ดขาด" ถือเป็นกฎหลักสองประการที่ยึดแน่นในการใช้งานและบำรุงรักษา CT การต่อลงกราวด์ช่วยให้ไฟกระชากแรงดันสูงใดๆ ถูกระบายลงกราวด์อย่างรวดเร็วผ่านสายดิน ป้องกันการเพิ่มขึ้นอย่างกะทันหันของศักย์ไฟฟ้าทุติยภูมิที่อาจนำไปสู่ความเหนื่อยหน่ายของอุปกรณ์หรืออุบัติเหตุไฟฟ้าช็อต