UVOD

NAPONSKI MJERNI TRANSFORMATORI

Neposredan priključak uređaja za vođenje i zaštitu elektroenergetskog sustava na vodove visokog napona zahtijevao bi izgradnju vrlo skupih i glomaznih mjernih instrumenata i releja zbog visokih napona (dimenzije instrumenata radi izolacije) i velikih struja (presjek vodiča, sile među vodičima) čime to postaje nepraktično i gotovo neizvedivo. Radi toga se koriste mjerni transformatori koji mjerene napone i struje svode na veličine koje omogućuju upotrebu instrumenata izgrađenih za nazivne napone od 100 V odnosno nazivne struje od 5 A i 1 A. Ujedno mjerni transformatori odvajaju mjerne instrumente od visokih napona u mjerenom krugu tako da rukovanje njima postaje bezopasno. Podjelu mjernih transformatora je moguće napraviti u više kategorija prema:

• veličini koju transformiraju: - strujni, - naponski,

• mjestu ugradnje: - za unutarnju, - za vanjsku montažu,

• tipu glavne izolacije: - izolirani papirom impregniranim uljem, - epoksidnom smolom, - plinom SF6,

• principu rada: - strujni: - induktivni strujni transformatori, - optički transformatori koji koristeFaradayev efekt, - konvencionalni transformatori s naponskim ili optičkim izlazom,

- transformatori koji koriste zavojnice Rogowskog, - transformatori koji koriste Hallov efekt,

- naponski:

- induktivni naponski transformatori, - kapacitivni naponski transformatori,

- optički transformatori koji koriste Pockelsov efekt,

- otporno i RC djelilo,

- kombinirani mjerni transformator.

1

Karakteristike mjernih transformatora

Vrlo je važno da se transformacijom vrijednosti zadrži tražena minimalna točnost kako bi se ta vrijednost pouzdano mogla dalje koristiti. Strujni transformatori moraju vjerno prenositi na sekundar primarne veličine u samom trenutku pojave kvara kao i u prijelaznom periodu nakon pojave kratkog spoja ili drugog poremećaja da bi se relejnoj zaštiti omogućilo brzo i selektivno djelovanje. Greške transformatora zbog naglih promjenama amplituda ili pojava zbog prijelaznih stanja mogu uzrokovati zakašnjelu ili preranu, nepotrebnu proradu zaštite. Veza između potreba korisnika koji određuje vrstu mjerenja ili zaštite i proizvođača transformatora postoji preko IEC standarda koji definiraju karakteristike mjernih transformatora:

- IEC 60044-1 Strujni transformatori

- IEC 60044-2 Induktivni naponski transformatori

- IEC 60044-3 Kombinirani naponski transformatori

- IEC 60044-5 Kapacitivni naponski transformatori

- IEC 60044-6 Strujni transformatori pri prijelaznim stanjima

- IEC 60044-7 Elektronički naponski transformatori

- IEC 60044-8 Elektronički strujni transformatori

Nazivne vrijednosti mjernih transformatora određene su njegovom pozicijom u postrojenju, naponskom razinom, vrijednosti struja kratkih spojeva, prijenosnim omjerom te njegovom namjenom (transformatri za zaštitu ili mjerenje).

2

MJERNI TRANSFORMATORI

Nadzor, upravljanje i zaštita električnih postrojenja, mreža i uređaja zahtjeva mjerenje raznih električnih veličina – struje, napona, snage, energije, frekvencije, faznog pomaka itd. Raspon vrijednosti temeljnih veličina u elektrotehnici - napona i struja, koje je potrebno mjeriti iznimno je velik. Izravno mjerenje ovih veličina moguće je do onih vrijednosti koje podržavaju izvedbe analognih ili digitalnih mjernih instrumenta, posebice sa stajališta naponskog i termičkog (disipativnog) ograničenja. Napone i struje većih vrijednosti nije moguće mjeriti izravno, pa se tad upotrebljavaju mjerni transformatori koji te veličine prilagođavaju na vrijednosti prikladne mjernom sustavu. Prednosti mjernih transformatora su brojne, a neke od njih su sljedeće:

– mjerni transformatori svode mjerene veličine na normirane transformirane vrijednosti, a to su struje od 1 A ili 5 A, te naponi od 100 V, 200 V, 100/ 3V ili 200/ 3V;

– zbog izmjerene energije putem magnetskog polja mjerni su instrumenti izolirani - galvanski odvojeni - od visokih napona u mjernome krugu;

– upotreba mjernih transformatora u mjernome krugu omogućuje smještaj mjernih instrumenata i uređaja na većoj prostornoj udaljenosti od mjernoga strujnog kruga, čime se ujedno sprječava utjecaj često snažnih magnetskih i električnih polja na rad uređaja;

– posebnim izvedbama mjernih transformatora, posebice strujnih, zaštićuju se mjerni instrumenti i uređaji od štetnoga dinamičkog i termičkog učinka struja kratkog spoja u mjerenome strujnom krugu.

Mjerni transformator je elektromagnetski uređaj koji se sastoji od jezgre izrađene od magnetskog materijala, te od primarnog i sekundarnog namota formiranih oko nje. Spregnuti jezgrom namoti dijele zajednički magnetski tok. Primarni i sekundarni namot mogu biti smješteni na zasebnim jarmovima jezgre, ili pak koncentrično oko stupa jezgre, što je i najčešći način izvedbe. Namoti su međusobno izolirani ovisno o visini napona u mjernom krugu. Primarni se namoti uključuju u krug mjerene veličine, a na sekundarne se priključuju mjerni instrumenti ili zaštita. Upotrebljavaju se dvije vrste mjernih transformatora, naponski i strujni, a njihov način spajanja u mjerni krug .

3

Naponski transformator

Od naponskog transformatora zahtijeva se da transformira mjereni napon u stalnom omjeru i bez faznog pomaka. Nazivni omjer transformacije definiramo relacijom:

Naponski transformator može biti namijenjen mjerenju faznog ili linijskog napona. Ovisno o tome razlikujemo dva tipa naponskih transformatora:

jednopolno i dvopolno izolirani.

Jednopolno izolirani transformator ima jedan visokonaponski priključak dok je drugi kraj primarnog odnosno visokonaponskog namota spojen s metalnim kućištem i uzemljen. Njegov nazivni primarni napon jednak je faznom nazivnom naponu mreže.

Dvopolno izolirani mjerni transformator ima dva visokonaponska priključka i nazivni primarni napon mu je jednak linijskom nazivnom naponu mreže.

Idealni naponski transformator bi transformirao mjerene vrijednosti u stalnom omjeru i bez faznog pomaka, no realni transformator čini naponsku i faznu pogrešku.

Naponska pogreška je:

Fazna pogreška je fazna razlika između vektora primarnog i sekundarnog napona. Ona je pozitivna ako je vektor sekundarnog napona vremenski ispred vektora primarnog napona. Naponsku i faznu pogrešku naponskog transformatora uzrokuju primarna i sekundarna struja koje stvaraju padove napona na primarnom i sekundarnom djelatnom otporu R1 i R2 te rasipnim reaktancijama X1 i X2.

4

Izvedbe mjernih transformatora

Epoksidni mjerni transformatori:Mjerni transformatori izolirani epoksidnom smolom praktički su potpuno istisnuli sva druga rješenja za nazivne napone do 35 kV, a izrađuju se i za napone do 110 kV. Kod izrade takvog transformatora najprije se izrađuje i sastavlja cijeli aktivni dio, a zatim se on zalijeva u prikladnim kalupima epoksidnom smolom. Na osnovi ovakvog tehnološkog postupka i visokih izolacijskih svojstava epoksidnih smola ostvarene su konstrukcije malih dimenzija vrlo prikladne za ugradnju u rasklopna postrojenja u bilo kojem položaju. Epoksidni naponski transformatori izrađuju se za nazivne napone do 110 kV, dvopolno ili jednopolno izolirani. Redovito su prikladni samo za unutrašnju montažu i mogu se ugraditi u bilo kojem položaju.

Uljni mjerni transformatori: Koriste se za nazivne napone više od 35 kV, posebice za vanjsku montažu. Jezgra, primarni i sekundarni namot u uljnom su kotlu i međusobno su izolirani papirnom bandažom. Kotao i porculanski provodnici tijesno su priljubljeni uz aktivni dio transformatora radi smanjenja veličine i mase. Transformator je hermetički zatvoren da ne bi došlo do prodiranja vanjske vlage u ulje čime bi mu se smanjila dielektrična čvrstoća. Dilatacija ulja odnosno promjena njegova volumena zbog promjene temperature omogućuje se elastičnom membranom (metalnom, gumenom), koja omogućava održavanje gotovo nepromjenjenog tlaka u transformatoru.

Uljne induktivne naponske transformatore može se podijeliti na tri tipa:

• naponski transformatori sa zatvorenom jezgrom

• naponski transformatori sa otvorenom jezgrom

• kaskadni naponski transformator

Kod naponskog transformatora sa zatvorenom jezgrom primarni i sekundarni namot su smješteni na jednoj jezgri koja se nalazi na potencijalu zemlje. Namoti su obično izvedeni u slojevima sa papirom impregniranim uljem kao međuslojnom izolacijom. Aktivni dio je smješten u uzemljenom kućištu.

a) sa zatvorenom jezgrom, Trench VEOT

b) sa otvorenom jezgrom, Končar VPU

c) kaskadni, Trench VEOS Kod naponskog transformatora sa otvorenom jezgrom ona poprima oblik stupa, a magnetski tok se zatvara kroz zrak. Jezgra je smještena okomito, a na nju su namotani sekundarni, a zatim primarni namot.

5

Između njih je smješten izolatorski cilindar sa ugrađenim kondenzatorskim zaslonima za raspodjelu potencijala. Ovom izvedbom znatno se smanjuju dimenzije transformatora i pojednostavljuje se izoliranje jer se gubi izolacija prema jarmu. Naponski transformator sa otvorenom jezgrom donosi slijedeće prednosti u odnosu na klasičnu izvedbu: smještaj primarnog napona duž visine transformatora optimizira raspodjelu napona radne frekvencije na izolator, te osigurava veliku hlađenu površinu namota što je poželjno s obzirom na pregrijavanje. - zahvaljujući smještaju i građi aktivnog dijela i odličnim termičkim svojstvima može se znatno termički opteretiti, sve sekcije primarnog napona su galvanski povezane sa zaslonima unutar izolatorskog cilindra, što povećava longitudinalni kapacitet primatnog namota i čini ga iznimno otpornim na atmosferske i brze prenapone. Otvorena jezgra ima relativno veliku struju magnetiziranja što znači da je krivulja magnetiziranja nagnuta prema apscisi. Takva krivulja magnetiziranja nema sjecište sa u-i karakteristikama mreže sa realnim kapacitetima koji uzrokuju pojavu ferorezonancije. Zbog toga je pojava ferorezonancije na naponskom transformatoru sa otvorenom jezgrom praktički nemoguća. Ovaj koncept u kombinaciji sa inverznim strujnim transformatorom daje primjenjivo rješenje za kombinirani mjerni transformator.

Kombinirani mjerni transformatori

Kao treća vrsta mjernih transformatora, uz naponske i strujne, može se uvrstiti njihova kombinacija, kombinirani mjerni transformator. Ovaj koncept koji podrazumijeva smještaj strujnog i naponskog transformatora u istom kućištu doživio je nekoliko izvedbi i zauzeo svoj dio tržišta. Razlikujemo nekoliko tehničkih rješenja kombiniranih transformatora:

- Inverzni strujni transformator smješten u glavi kombiniranog transformatora a induktivni transformator sa zatvorenom jezgrom smješten u podnožju transformatora u zasebnom metalnom kućištu

- Glavna izolacija strujnog transformatora koristi se kao visokonaponski djelitelj kapacitivnog naponskog tansformatora. Induktivna jedinica s međunaponskim transformatorom smještena je u odvojeno kućište

- Kombinirani transformator s izolacijom od plina SF6, gdje su najčešće strujni i naponski transformator smješteni u glavi kombiniranog transformatora

- Novo rješenje predstavlja kombinirani transformator s inverznim strujnim transformatorom i naponskim transformatorom s otvorenom magnetskom jezgrom.

Kombinirani transformator sastoji se od: - glave u koju su smještene jezgre i sekundarni namoti strujnog transformatora, - potpornog izolatora kroz kojega prolaze sekundarni izvodi strujnog transformatora , sadrži otvorenu magnetsku jezgru , primarne i sekundarne namote naponskog transformatora i kućišta . Prednosti nove koncepcije u odnosu na poznata rješenja su: - zauzimanje relativno manjeg prostora smještajem otvorene jezgre i sekundarnih namota naponskog transformatora unutar potporne cijevi, - primarni namot naponskog transformatora smješten po visini potpornog izolatora optimizira raspodjelu potencijala po visini transformatora i štedi na prostoru, - ravnomjerna raspodjela težine unutar transformatora smještajem jezgre i namota naponskog transformatora unutar potpornog izolatora.

6

Plinom izolirani mjerni transformatori

Kao izolirajući medij umjesto epoksidnih smola i ulja, koristi se i plin sumporni heksafluorid (SF6). Ovaj plin pokazuje odlična izolacijska svojstva, ne gubi svojstva s vremenom niti pod utjecajem najviših električnih i toplinskih naprezanja, inertan je, netoksičan i nezapaljiv. Dva su načina primjene mjernih transformatora izoliranih plinom:

• samostojeći plinom izolirani mjerni transformatori – radi se o transformatorima namijenjenima za postavljanje u atmosferi. Slični su izvedbama mjernih transformatora izoliranih uljem, osim što kao izolacija služi SF6 plin. Prednosti SF6 mjernih transformatora su:

- nema efekta starenja,

- manja masa i kompaktan dizajn,

- nema opasnosti od eksplozije zahvaljujući sigurnosnom disku,

- izolacijski sustav ekološki prihvatljiv, idealan za reciklažu,

- mogućnost promjene dielektričnih svojstava promjenom pritiska plina

- mogućnost stalne daljinske kontrole pritiska plina u pogonu.

• mjerni transformatori namijenjeni ugradnji u oklopljena plinom izolirana postrojenja (GIS – gas insulated switchgear). Ovdje se koriste klasični induktivni mjerni transformatori prilagođeni plinskom izolacijskom sredstvu. Osim njih, počinju se koristiti i strujni i naponski transduktori odnosno novi senzori sa niskonaponskim signalnim izlazom prilagođenim sekundarnoj opremi baziranoj na mikroprocesorskoj tehnologiji. Opširnije o novim senzorima u slijedećim poglavljima. U GIS postrojenjima se najčešće koriste strujni transduktori temeljeni na konvencionalnim transformatorima te naponska RC dijelila.

a) Naponski SF6 transformator Trench SVS

b) Strujni SF6 transformator Trench SAS

c) Kombinirani SF6 mjerni transformator SVAS

Posebne karakteristike i zahtjevi za naponske mjerne transformatore Nazivne karakteristike Nazivne vrijednosti primarnog napona Standardne vrijednosti nazivnog primarnog napona trofaznih i jednofaznih transformatora koji se koriste u jednofaznom sustavu ili između vodova i trofaznom sustavu bit će jedna od vrijednosti napona sustava prema standardu IEC 60038.

7

Nazivne vrijednosti sekundarnog napona

Standardne vrijednosti nazivnog sekundarnog napona odabiru se prema potrebi lokacije gdje će se transformator koristiti. Za jednofazne transformatore u jednofaznom sustavu ili spojenog između vodova trofaznog sustava, te za trofazne transformatore vrijedi na području Europe:

- 100 V i 110 V,

- 200 V za proširene sekundarne krugove.

Na području SAD-a i Kanade koriste se naponi od 120 V (distribucija), 115 V (prijenos) i 230 V (za proširene sekundarne krugove). Za jednofazne transformatore, korištene u trofaznim sustavima između faza i zemlje u kojima je primarni napon vrijednost podijeljena s 3 , sekundarni nazivni napon bit će jedna od navedenih vrijednosti podijeljena s 3 , zbog očuvanja vrijednosti prijenosnog omjera transformatora.

Napomena: Gdje god je moguće, nazivni omjer transformacije treba biti jednostavna vrijednost. Ako se koristi jedna od vrijednosti: 10−12−15−20−15−30−40−50−60−80 i njihovi višekratnici, pokrit će se većina standardnih nazivnih napona prema IEC 60038.

Standardne vrijednosti nazivne izlazne snage

Standardne vrijednosti nazivne izlazne snage kod faktora snage 0,8 induktivno:

10, 15, 25, 30, 50, 75, 100, 150, 200, 300, 400, 500 VA

Preferirane vrijednosti su podvučene. Izlazna snaga trofaznog transformatora bit će izlazna snaga po fazi.

Standardne vrijednosti nazivnog faktora napona

Faktor napona definiran je maksimalnim radnim naponom koji ovisi o sustavu i uzemljenju primarnog namota naponskog transformatora.

Standardne vrijednosti faktora napona te dopušteno vrijeme trajanja

8

Klase tačnosti

Mjerna klasa točnosti jednaka je dopuštenoj apsolutnoj naponskoj pogrešci u postocima pri naponu koji je u granicama od 0,8 Un1 do 1,2 Un1 i za terete od 25 do 100 % nazivnog tereta uz induktivni faktor snage 0,8. Za naponske transformatore za mjerenja razlikujemo pet klasa točnosti. Za naponske transformatore klase 0,1 i 0,2 nazivnog tereta manjeg od 10 VA može se specificirati prošireni raspon tereta.

Tada naponska i fazna pogreška ne smiju poprimiti vrijednosti veće od onih danim tablicom 7.2. za bilo koju vrijednost tereta od 0 VA do 100% nazivnog tereta, uz faktor snage tereta jednak 1. Za naponske transformatore na koje priključujemo uređaje za zaštitu razlikujemo dvije klase točnosti, 3P i 6P, za koje naponska i fazna pogreška ne smiju premašiti zadane vrijednosti pri nazivnoj frekvenciji, i to u rasponu od 5% nazivnog napona do napona koji odgovara nazivnom faktoru napona, te uz terete od 25 do 100% nazivnog tereta, uz induktivni faktor snage 0,8.

Za napon jednak 2 % nazivnog napona dozvoljene naponske i fazne pogreške imaju vrijednosti dvostruko veće od onih danih tablicom, uz teret od 25 – 100 % nazivnog tereta, uz induktivni faktor snage tereta 0,8.

Primarne stezaljke naponskog mjernog transformatora priključuje se paralelno izvoru napon kojega se mjeri, dok se primarne stezaljke strujnog mjernog transformatora (označene s P1 i P2) uključuju serijski u krug mjerne struje. Sekundarni krugovi obaju transformatora galvanski su odvojeni od primarnog mjernog kruga i mogu biti uzemljeni u bilo kojoj točki. Time je omogućeno da se putem sekundarnih napona i struja izravno mjeri i snaga tereta.

9

Strujni mjerni transformator

Strujni transformatori namijenjeni su mjerenju struja u mjernim krugovima koji zbog visokog potencijala mjernog voda ne dopuštaju izravan priključak mjernih instrumenata. Pritom se mjerena struja nastoji što vjernije transformirati u stalnom omjeru i sa što manjim faznim pomakom na vrijednosti prikladne za mjerenje uobičajenim metodama za mjerenje malih struja. Nazivni omjer transformacije strujnog transformatora definiran je omjerom njegove nazivne primarne struje i nazivne sekundarne struje, odnosno omjerom broja zavoja sekundarnog i primarnog namota.Nominalna vrijednost sekundarne struje je standardizovana i iznosi 5A za strujne transformatore za mjerenje i 5A ili 1A za strujne transformatore za relejnu zaštitu. Nominalna vrijednost primarne struje zavisi od mjesta primjene strujnog transformatora i može da uzima vrijednost od 1A do par hiljada ampera.Standardizovane vrijednosti naznačene primarne struje su 5A, 10A, 15A, 20A, 25A, 30A, 40A, 50A, 60A, 75A i decimalni umnošci navedenih. Proizvode se i visokonaponski strujni transformatori čija je vrijednost naznačene primarne struje i manja od 5A i to radi odvajanja visokog napona od mjernih uređaja.Razlikujemo strujne transformatore za niski napon i strujne transformatore za više naponske nivoe. Sem toga razlikujemo strujne transformatore za mjerenje i strujne transformatore za relejnu zaštitu (koji napajaju uređaje relejne zaštite).

Idealni strujni transfomator imao bi u radu izjednačene primarne i sekundarne amperzavoje. Za strujni mjerni transformator vrijedi ista nadomjesna shema kao i za naponski transformator, pa će realni transformator pokazivati određeno neslaganje između primarne i sekundarne struje. Naime, za protjecanje sekundarne struje potreban je stanovit napon (napon jezgre) induciran u sekundarnom namotu kojim se pokrivaju padovi napona u tom namotu i u priključenom teretu. Za induciranje tog napona potreban je određeni dio amperzavoja primarnog namota koji nije kompenziran sekundarnim amperzavojima. Taj dio amperzavoja (odnosno struja magnetiziranja) oduzima se od primarne struje i izravan je uzrok strujnoj i faznoj pogrešci. Pritom su padovi napona na impedancijama namota u strujnom transformatoru od manjeg značaja za njegovu pogrešku. U cilju smanjivanja struje magnetiziranja u strujnim se transformatorima većinom upotrebljavaju jezgre od magnetskih materijala visoke permeabilnosti i odabiru se niže magnetske indukcije. Zbog istog razloga ne smije otpor priključenog tereta premašiti određenu, redovito nisku vrijednost.

10

Strujni transformatori za niski napon

Strujni transformatori za niski napon su najčešće izvedeni sa izolacijom od epoksidne smole (ponekad i od plastike) i to u vidu tzv. obuhvatnog transformatora. Sem epoksidne smole sreću se, posebno kod starijih izvedbi, i strujni transformatori sa keramičkom - najčešće porcelanskom - izolacijom. Ovi transformatori najčešće nemaju klasičan primarni namotaj već njegovu ulogu vrši provodnik (kakav izolovan kabal ili neizolovana šina) koji se provlači kroz sam strujni trasnformator - tj. strjuni transformator ga obuhvata. Prednost obuhvatnih niskonaponskih ST u odnosu na one sa klasičnim primarnim namotajem jeste jednostavnija montaža i praktično neograničena nazivna dinamička struja.

ST za srednje (6, 10, 20 i 35 -{kV}-) i visoke (110 -{kV}- i više) imaju značajno drugačiji izgled. Oni imaju klasičan primarni namotaj sa nekoliko zavoja i najčešće se tako prave da se jedan strujni transformator, prevezivanjem primarnog namotaja iz redne u paralelnu vezu, može iskoristiti za različite nominalne vrijednosti struja. Tako se npr. ima strujni transformator za 2x600/5 A. To znači da se primarni namotaj sastoji iz dva dijela koji se mogu tako povezati da maksimalna struja bude 600 ili 1200 A. Strujni transformatori za srednje napone se takođe najčešće rade sa izolacijom od epoksidne smole, dok se strujni transformatori za visoki napon izrađuju izolovani uljem ili, u novije vreme, gasom -{SF6}- (sumpor-heksafluorid). Po konstrukciji razlikujemo strujni transformator za unutrašnju i spoljašnju montažu. ST za unutrašnju montažu mogu dalje biti potporni, koji se postavljaju u ćeliji na pod, ili provodni koji se postavljaju između pregrada ili zidova.Potrebno je pomenuti još jedan tip ST za srednje napone, a to je tzv. Kablovski Transformator. Kablovski transformator je konstruktivno izveden kao obuhvatni s tim što za razliku od klasičnog obuhvatnog transformatora koji se radi za niske napone i obuhvata samo jednu žilu kabla ili samo jednu šinu, kablovski transformator se radi za srednje napone i obuhvata sve tri faze - celi kabal sa žilama svih faza, ako je kabal izveden kao trožilni, ili sve tri jednožilna kabla u slučaju voda sa jednožilnim kablovima. Njegova uloga je da u srednjenaponskom distributivnom sistemu sa izolovanom neutralnom tačkom otkrije strujnu nesimetriju faza, koja ukazuje na eventualni zemljospoj. Zbog toga se kroz njega provlače sve tri faze. Postavlja se na mjestu gde kabal ulazi u SN postrojenje, i njegov sekundar se povezuje na zemljospojnu zaštitu. Da bi ispravno detektovao zemljospoj, metalni plašt i armatura kablova se moraju vratiti kroz ovaj transformator iz razloga što u slučaju zemljospoja i oni mogu nositi dio struje kvara.

11

Parametri strujnog transformatora

Osnovni parametri strujnog transformatora su:

Nazivni naponski nivo za koji je predviđen, nazivna frekvencija, prenosni odnos ili konstanta strujnog transformatora, nazivna primarna i sekundarna struja, klasa tačnosti, prekostrujni broj ili faktor sigurnosti -{Fs}-, nominalna snaga svakog jezgra posebno u -{VA}-, trajna termička struja, termička klasa izolacije, broj jezgara, vrsta osnovne izolacije, nazivna kratrkotrajno podnosiva termička struja i nazivna podnosiva dinamička struja.

Potrebno je napomenuti da pri proticanju struje kroz primarni namotaj ST nije dozvoljeno ostaviti sekundarni namotaj otvoren - tj. u praznom hodu.

Razlog ovome je što tada sva primarna struja magnetiše jezgru strujnog transformatora - ne postoje sekundarni amperzavojci koji bi bili u opoziciji primarnim amerzavojcima. To dovodi do ulaska strujnog transformatora duboko u zasićenje, do maksimalne vrijednosti fluksa. Vremenska karaketeristika fluksa stoga ima gotovo kvadratni oblik.

Usljed nagle promjene fluksa prilikom promene smijera struje kroz primarni namotaj dolazi do indukovanja visoke vrijednosti napona na sekundarnom namotaju (koji ima više zavojaka) - i to iz razloga što je ems indukovana na krajevima sekundara proporcionalna prvom izvodu fluksa po vremenu. Ovaj napon ima impulsni (nesinusoidalni karakrter) usled izrazite nelinearnosti gvožđa koja se ima pri ovako dubokim zasićenjima.

Maksimalna trenutna vrijednost ovog napona može postati tako velika (nekoliko hiljada volti) da ugrozi izolaciju strujnog transformatora i niskonaponskih mjernih i zaštitnih uređaja priključenih na njega, kao i život ljudi koji bi eventualno došli u kontakt sa sekundarnim priključcima strujnog transformatora.

Sem toga, pošto sva primarna struja utiče na magnetizaciju jezgra, ona se tako jako zagrijava da najčešće u ovakvim slučajevima dolazi i do topljenja izolacije među limovima od kojih je jezgra sastavljena i do gubljenja magnetnih osobina ovih limova, čime strujni transformator postaje neupotrebljiv.

12

Greške strujnih mjernih transformatora

Greške kod strujnih mjernih transformatora se dijele na strujne i ugaone. Strujna greška predstavlja procentualnu razliku između primarne struje i sekundarne struje pomnožene konstantom strujnog transformatora. Po vrijednosti ova greška može biti pozitivna i negativna, ali se u principu daje njena apsolutna vrijednost. Ugaona greška predstavlja razliku faznih uglova primarne i sekundarne struje. Klasa tačnosti strujnog transformatora jeste dozvoljena strujna greška pri nominalnoj struji primara. Tako npr. kad se kaže da je strujni transformator klase tačnosti 0.5%, to znači da je pri nominalnoj primarnoj struji maksimalno dozvoljena greška od 0.5%. Ako je pak primarna struja manja od nominalne, ili veća preko 120% nominalne, strujna greška može biti i veća. Tako se npr. za strujni transformator klase tačnosti 0.5 dozvoljava greška od 0.75% ukoliko je struja primara 20% nominalne, i 1% ukoliko je struja primara 10% nominalne. Ništa se ne garantuje za slučaj primarne struje ispod 10% nominalne (naznačene) vrijednosti, te se o ovome mora voditi računa prilikom izbora strujnog transformatora. Greška strujnog transformatora zavisi i od opterećenja koje stvaraju mijerni, pokazni i zaštitni uređaji vezani na sekundar ovog uređaja. Ukoliko je opterećenje manje od nominalnog (naznačenog na pločici strujnog transformatora), strujna greška može biti i veća od naznačene klase tačnosti. Po -{IEC}- propisima strujna greška mora biti u granici klase tačnosti za opterećenja na sekundaru od 1/4 do 4/4 nazivne (naznačene) snage strujnog transformatora. O ovome treba voditi računa prilikom izbora strujnog transformatora, jer novija digitalna merna i zaštitna oprema ima značajno manju potrošnju i aktivne i reaktivne energije od starije elektromehaničke i elektronske opreme. Osim toga tačnost zavisi i od faktora snage opterećenja sekundara i po -{IEC}- propisima (ali i -{VDE}-) klasa tačnosti važi do -{cos(fi)}-=0.8. Vrijednosti klase tačnosti strujnog transformatora su standardizovane i mogu imati sledeće vrijednosti: 0.1, 0.2, 0.5, 1 i 3%.

Navedene klase tačnosti strujnog transformatora odnosile su se na strujne transformatore za mjerenje. Strujni transformatori koji služe za relejnu zaštitu imaju drugačiji sistem obilježavanja. Potrebno je napomenuti da se ovi strujni transformatori mogu izvesti kao zasebni, ili češće, kao deo jednog ST sa dva jezgra. Tada jedno jezgro ima svoj sekundarni namotaj (za merenje npr.) a drugo jezgro istog strujnog transformatora ima tercijarni namotaj za relejnu zaštitu. Kod jezgra za mjerenje je naznačena vrijednost primarne struje 5A, a kod jezgre z toka velikih struja kroz primarni namotaj prilikom preopterećenja ili kratkog spoja u primarnom kolu. Za razliku od jezgri za mjerenje, jezgre za zaštitu treba da imaju visoku tačnost i pri strujama koje su desetak puta veće od naznačene primarne struje. Njihove klase tačnosti se obilježavaju na sledeći način: -{nPk}- gde je -{n}- broj koji kazuje koliku grešku u procentima pravi strujni transformator pri struji koja je -{k}- puta veća od naznačene primarne struje. Tako se imaju ST klase tačnosti 0.5 5P10 što znači da strujni transformator ima bar 2 jezgra, sekundarni mjerni namotaj sa klasom tačnosti 0.5% na jednom jezgru i tercijarni zaštitni namotaj na drugoj jezgri koji pri strujama 10 puta većim od nominalne pravi strujnu grešku od 5%. Primarni namotaj naravno obuhavata oba ova jezgra.

13

Snaga strujnog mernog transformatora

S obzirom da je elektromotorna sila indukovana u sekundarnom namotaju jednaka.

gde je:

- broj zavojaka sekundara,

- naznačena frekvencija - presek jezgra, - magnetna indukcija u jezgru,

Dobija se da je snaga koja se prenosi na sekundar:

[-{VA}-],

gde je -{ }- struja na sekundaru.

Strujni transformatori rade sa niskom vrijednošću indukcije -{B}- da bi održali što veću tačnost, te se povećavanje snage strujnog transformatora postiže povećanjem presjeka jezgra -{a}-. Ovo pogotovo važi za jezgra za zaštitu, koja pri nominalnoj struji moraju imati jako nizak fluks - a time i magnetnu indukciju - da ne bi ušli u zasićenje pri strujama kvara koje mogu biti desetak puta veće od normalnih. Dakle važi pravilo: veća snaga - veće jezgro - teži i veći strujni transformator. Snaga niskonaponskih strujnih transformatora je najčešće 5 ,10 ili 15 -{VA}-. Prilikom izbora snage strujog transformatora, osim snage uređaja koji se priključuju, treba voditi računa i o dužini poveznih vodova od strujnog transformatora do uređaja koje napaja. Ako su ovi vodovi jako dugački treba razmotriti ili povećanje naznačene snage strujnog transformatora ili smanjenje naznačene sekundarne struje sa 5A na 1A. Takođe, kao što je već rečeno, treba imati u vidu da podopterećen strujni transformator može imati veću strujnu grešku od propisane klasom tačnosti.

14

Faktor sigurnosti strujnog mjernog transformatora

Jedan od bitnih parametara strujnog transformatora je faktor sigurnosti. Strujni mjerni transformator je tako projektovan da može trajno da radi sa 20% većom strujom od naznačene. Daljim porastom primarne struje strujni transformator ulazi u zasićenje, tako da mu počinje rasti greška mjerenja. Potrebno je napomenuti da se ne može spriječiti da dođe do porasta primarne struje iznad 120% nominalne vrijednosti. Preopterećenja i kratki spojevi su u mreži nepredvidivi događaji koji se ne mogu spriječiti. Kvalitet zaštite određuje kako brzo će doći do isključenja ovih događaja u mreži. Na neki način je potrebno zaštiti uređaje vezane za sekundar, čija je naznačena struja najčešće 5A. S obzirom da, kako je već rečeno, sekundar ST ne sme ostati otvoren nije dozvoljena zaštita topljivim osiguračima.

Mehanizam zaštite je iskorištenje prirodne osobine jezgra da pri povećanju struje magnetizacije iznad određene vrijednosti karakteristika magnećenja dolazi do kolena tj. ulazi u zasićenje. Na taj način raste greška strujnog transformatora, što je dobro jer je sekundarna struja tada manja nego što bi bila u slučaju da je jezgra magnetski linearna. Faktor sigurnosti ili prekostrujni broj strujnog transformatora predstavlja relativnu vrijednost primarne struje u odnosu na naznačenu na pločici pri kojoj strujna greška ST prelazi 10%. Treba napomenuti da se ovaj faktor određuje za nominalno opterećen strujni transformator kao i da se ovaj faktor određuje samo za mjernu jezgru, dok kod zaštitne jezgre, kao što je već pomenuto, zasićenje ne smije nastupiti ni pri mnogo većim strujama od nominalne.

Prekostrujni broj (sačinilac prekomijerne struje) pokazuje ponašanje strujnog mijernog transformatora u područiju iznad nazivne struje. Neki potrošači priključeni na sekundar SMT zahtijevaju da se veliki porast primarne struje (kratki spoj) ne preslikava linearno (vijerno) na sekundar, to su mijerni instrumenti kod kojih bi kratki spoj izazvao oštećenje. Drugi potrošači zahtijevaju linearno (vijerno) preslikavanje struje primara na sekundar, to su uređaji za zaštitu (releji za razne zaštite) da bi mogli da reaguju u slucaju kratkog spoja.

15

Zakljucak:

Ovu temu sam iskljućivo izabrao što se vrlo ćesto susrećem u svojim poslovima koje obavljam sa naponskim i strujnim transformatorima.

Što se tiće naponskih mjernih transformatora izvode se za niske, srednje i visoke napone.

Iskljućivo se koriste za mjerenje naponskih velićina kao i u mjernoj tehnici za mjerenje utroška električne energije.

Sto se tće strujnim mjernih transformatora proizvode se takodjer za niske, srednje i visoke napone, sto znaći da može vrsiti mjerenje struja niskom, srednjem i visokom naponu.

I na kraju mislim da sam iz ove opširne teme izvukao najbitnije teze, kako bih najjednostavnije prikazao ovu temu.

16