Was ist ein Summenstromwandler (CBCT)?

Summenstromwandler (auch als CBCT bezeichnet) ist ein Ringstromwandler (CT), durch dessen Mitte entweder drei einadrige Kabel oder ein einzelnes dreiadriges Kabel eines Dreiphasensystems verlaufen. Dieses dreiadrige Kabel bildet die Primärwicklung des CBCT.

Mit anderen Worten, wir können einen Nullsystem-CT (ZCT) definieren, der auch als Core Balance CT (CBCT) bekannt ist. Er ist eine spezielle Art von Stromwandler (CT), der das Vorhandensein von Nullsystemstrom während eines Kurzschlussfehlers (wie LG) erkennt Fehler) Zustand, der eine Unsymmetrie im 3-Phasensystem verursacht.

Core Balance Current Transformer arbeitet nach dem Konzept des Ausgleichs von Nullstrom in einem Dreiphasensystem. Deshalb wird er auch als Nullstromwandler (ZCT) bezeichnet. Core Balance CT wird im Allgemeinen für den Erdschlussschutz (oder Fehlerstromschutz) für elektrische Mittelspannungssysteme verwendet. Ein typisches CBCT ist wie in der folgenden Abbildung dargestellt.

Im Gegensatz zum Stromwandler (CT) besteht die Primärwicklung des CBCT aus einem dreiadrigen Kabel, das durch die Mitte seines Eisenkerns verläuft, und die Sekundärspule des CBCT ist ebenfalls auf seinen ringförmigen Eisenkern gewickelt und mit dem Erdschlussrelais verbunden.

Arbeitsprinzip von CBCT oder ZCT

Ein Kabelumbauwandler (CBCT) arbeitet nach dem Prinzip des Ausgleichs von Nullsystemstrom im 3--Phasensystem. Daher wird er auch als Nullstromwandler (ZCT) bezeichnet. Das Grundprinzip des Nullsystem-Stromwandlers ist das Kirchhoffsche Stromtief: Die Summe des Stroms an jedem Knoten des Stromkreises ist gleich Null.

Während des normalen Betriebs eines Dreiphasensystems ist die Vektorsumme seines Phasenstroms ( Īa plus Īb plus Īc=0 ) Null. Daher wird in der Primärwicklung des CBCT kein Nullstrom-Reststrom vorhanden sein. Daher wird im Kern von CBCT kein Fluss entwickelt. Daher fließt im Sekundärkreis des CBCT kein Strom.

Während in einem anormalen Zustand, wenn die Summe des Phasenstroms nicht Null wird. Dann fließt aufgrund des Ungleichgewichts des Phasenstroms ein Nullstrom im Sekundärkreis des CBCT. Daher wird das mit der Sekundärseite des CBCT verbundene Erdschlussrelais erregt und das gesunde System mit Hilfe des Leistungsschalters isoliert.

Seien Īa , Īb und Īc Leitungsströme eines Dreiphasensystems und Φa , Φb und Φc sind entsprechende Komponenten des magnetischen Flusses, der im Kern von Nullsystem-CT oder CBCT entwickelt wird. Unter der Annahme, dass CBCT in einem linearen Bereich arbeitet, ist der im Kern von CBCT entwickelte magnetische Fluss direkt proportional zu seinem entsprechenden Leitungsstrom. Daher kann es geschrieben werden als:

Φa=kIa

Φb=kIb

Φc=kIc

Hier ist (k) die Proportionalitätskonstante. Da hier alle drei Phasenströme einen entsprechenden magnetischen Fluss im gleichen Kern aus ZCT (gleiches magnetisches Material) erzeugen. Daher wird dieselbe Proportionalitätskonstante (k) in allen Phasenflüssen verwendet.

Daher wird der resultierende magnetische Fluss im Kern von ZCT oder CBCT sein

Φr=k(Īa plus Īb plus Īc) (1)

Aber wie wir alle das vom Konzept der symmetrischen Komponenten kennen

(Īa plus Īb plus Īc)=3Ī0 = Īn(2)

Hier ist Īn der Neutralleiterstrom und Ī0 der Nullsystemstrom im Stromwandler. Daher können wir aus den obigen Gleichungen (1) und (2) schließen als

Φr = k.Īn (3)

Betrachten wir nun zwei Fälle

Fall 1: Während des normalen Betriebs eines Dreiphasensystems

Wie wir wissen, dass Īa plus Īb plus Īc=0 (4)

Hier erhalten wir durch Vergleich der Gleichungen (1) und (4) folgendes Ergebnis:

Der resultierende Nettofluss (Φr=0) ist Null. Das bedeutet, dass im Sekundärkreis des DVT kein Strom fließt. Daher arbeitet das Erdschlussrelais nicht im normalen gesunden Zustand.

Fall 2: Während eines Erdschlusses (z. B. LG-Fehler) in anormalem Zustand wird der Phasenstrom im dreiadrigen Kabel, das durch die Mitte des Stromwandlers verläuft, nicht ausgeglichen. Daher fließt im Sekundärkreis des ZCT ein Nullstrom. Betrachten Sie zum Beispiel den Fall eines einzelnen Leiter-Erde-Fehlers (LG-Fehler).

Wenn=3Ia0 = in (5)

Wenn wir Gleichung (5) mit Gleichung (3) vergleichen, erhalten wir, dass der Nettomagnetfluss im Kern des CBCT nicht Null wird. Es hat einen endlichen Wert, der Strom im Sekundärkreis von ZCT induziert. Daher fließt dieser Sekundärstrom in das Erdschlussschutzrelais und aktiviert es. Aus diesem Grund wird ein Core-Balance-CT (CBCT) auch als Nullsequenz-CT (ZCT) bezeichnet.

Anwendung von CBCT oder ZCT

Der Kabelumbauwandler (CBCT) wird hauptsächlich für den Erdschlussschutz von elektrischen Maschinen verwendet. Eine seiner wichtigen Anwendungen als Erdfehlerschutz von Induktionsmotoren, die unten im Detail diskutiert wird.

CBCT für den Motorschutz

In den meisten Branchen wird CBCT für den Erdschlussschutz von Industriemotoren ( 3--Phasen-Induktionsmotor ) verwendet. In diesem Schutzschema umgibt der Kern des CBCT die Stromkabel, die mit dem 3--Phasen-Induktionsmotor verbunden sind. Die Erdungsleitungen vom Kabelmantel zur Erde müssen durch die Öse des ZCT-Kerns geführt werden. Ein typisches Diagramm ist in der folgenden Abbildung dargestellt.

Der Kern von CBCT wird durch den Strom angeregt (Īa plus Īb plus Īc plus ĪHülle plus ĪErde).

Die Wirkung von ( ĪHülle plus ĪErde ) wird aufgehoben, wenn die Erdungsleitungen durch das Auge des CBCT geführt werden. Daher spricht das Schutzschema nur für (Īa plus Īb plus Īc) Strom im Induktionsmotor an.

Vorteile der DVT

Der Hauptvorteil der Verwendung von CBCT als Erdfehlerschutzschema besteht darin, dass in diesem Schutzschema nur ein CT-Kern anstelle von drei Kernen wie im herkömmlichen System verwendet wird. Somit wird der für die Erzeugung eines bestimmten Sekundärstroms erforderliche magnetische Fluss auf ein Drittel (1/3) reduziert, was der größte Vorteil ist, da die Gesamtempfindlichkeit des Schutzsystems erhöht wird.

Auch die Anzahl der sekundären Windungen des Stromwandlers ist nicht entsprechend dem Nennstrom des Kabels erforderlich, da im normalen Betriebszustand kein Sekundärstrom fließt, da die dreiphasigen Systemströme ausgeglichen sind. Dadurch können die Sekundärwindungen entsprechend dem effektiven Primäraufnahmestrom des Stromwandlers optimiert werden.

Merkmale von ZCT oder CBCT

Dies sind sehr attraktive Merkmale von Nullsystem-CT (ZCT) oder Core Balance Current Transformer (CBCT), diese werden unten erwähnt als:

• Hohe Empfindlichkeit
• Gute Linearität
• Zuverlässiger Betrieb

• Bequeme und einfache Installation

Auswahl von CBCT oder ZCT

Der geeignete Nullsequenz-CT oder CBCT wird basierend auf den folgenden Faktoren ausgewählt.

Nominales CT-Verhältnis: Dieses sollte so sein, dass selbst bei kleinsten Erdfehlern der Strom ausreichen sollte, um das Erdschlussrelais zu betreiben.

Minimaler primärer Erdableitstrom

Erforderlicher Mindesterregerstrom für Relaisbetriebsspannung

Kniepunktspannung

Abmessungen und Innendurchmesser des Stromwandlers (Innendurchmesser hängt von der Kabelgröße ab)