Senzori de curent pentru înaltă tensiune

SENZORI DE CURENT

PENTRU STATII DE ÎNALTA TENSIUNE

Rezumat: Aplicatiile industriale includ traductoare noi, neconventionale, bazate pe efecte neutilizate anterioare, chiar daca, pentru moment, traductoarele clasice – transformatoarele de curent si de tensiune (CVT) nu pot fi abandonate. Tehnicile numerice se extind tot mai mult în toate masurarile actuale, în prezent instrumentele digitale precum sistemele numerice de masurare, monitorizare si protectie fiind implementate pe scara larga în instalatiile industriale. Sectiunile lor de masurare au performante sporite, impunând proiectarea si utilizarea unor noi tipuri de traductoare de curent si de tensiune. Tipul înlocuitorilor transformatoarelor de curent este determinat de tensiunea nominala: transformatoarele de curent cu inel Rogowski se utilizeaza la joasa si medie tensiune, inclusiv pentru masurarea energiei: traductoarele electro-optice vor înlocui CVT în instalatiile de înalta tensiune si mare putere. În substatiile mai ales la medie tensiune, sunt preferate traductoarele inductive Hall. Traductoarele descrise în continuare au performante deosebite privind siguranta în functionare, securitatea instrumentatiei si a personalului operator.

1. Introducere

Dispozitivele neconventionale de captare a semnalelor de curent si de tensiune descrise în continuare (numite traductoare de curent si tensiune) au avantaje economice, functionale, din punct de vedere al disponibilitatii si mentenantei. Noile tipuri de traductoare de curent si de tensiune sunt bine fundamentate teoretic si cunosc deja realizari experimentale de succes, fiind pregatite pentru echiparea statiilor actuale . În aceasta perioada de introducere a noilor generatii de senzori se remarca lipsa unei standardizari internationale a senzorilor si a interfetelor digitale sau analogice.

Senzori clasici pentru sisteme de masurare

2. Premise functionale pentru senzorii de curent asociati DMMPS

(Digital Measuring, Monitoring and Protection Systems)

Un aspect important în standardizarea senzorilor din noua generatie îl reprezinta marimea de iesire. Binecunoscuta valoare nominala de 5A a curentului secundar al transformatoarelor de curent nu-si mai gaseste justificarea la senzorii destinati sa functioneze în asociere cu DMMPS. Noile tipuri de senzori vor avea ca marime de iesire o tensiune de ordinul voltilor. Grupuri de lucru din CEI lucreaza la standardizarea interfetelor de semnal mic pentru senzori de tensiune (CEI 60044-7) si de curent (CEI 60044-8), ambele categorii având iesirea în tensiune, cu valori sub 5 V. La traductoarele de curent electronice, care realizeaza implicit conversia curent-tensiune, sunt precizate valori standardizate pentru tensiunea de iesire: 22,5mV, 150mV, 225mVcorespunzând curentului nominal. Circuitele secundare realizate cu echipamente numerice necesita puteri de intrare extrem de mici. Senzorii moderni se caracterizeaza printr-un transfer de putere mult mai redus, accentul punându-se pe acuratetea functiei de transfer (precizia instrumentala). O alta particularitate a noilor senzori este functionalitatea lor multipla, acelasi senzor de curent sau de tensiune putând furniza semnal util sectiunilor de masurare si de protectie a DMMPS. Cea mai importanta premisa functionala în introducerea noilor senzori de curent si de tensiune este, fara îndoiala, liniaritatea caracteristicii de transfer. Senzorii inductivi din noua generatie nu au miez feromagnetic, iar senzorii optici sunt dimensionati pentru absenta saturatiei în caracteristica de transfer. La senzorii de tensiune problema saturatiei nu este foarte restrictiva, valoarea tensiunii în sistemele energetice fiind destul de apropiata de valoarea nominala chiar si în regimuri de avarie. La senzorii de curent, problema saturatiei este mult mai acuta, în strânsa legatura cu gama dinamica pe care trebuie s-o acopere DMMPS.

Gama dinamica extinsa este impusa de necesitatea masurarilor exacte în regimuri de avarie pentru asigurarea selectivitatii DMMPS în situatii critice. Noii senzori de curent au game dinamice foarte mari, acoperind necesitatile chiar si în sistemele de medie tensiune cu valori maxime ale curentilor de scurtcircuit. Notiunea de factor de curent primar nominal extins, introdusa de grupul de lucru al CEI pentru senzorii de curent cu gama dinamica extinsa, vine în întâmpinarea ideii de a utiliza acelasi senzor pentru masurare si pentru protectie. Factorul defineste raportul dintre valoarea nominala corespunzatoare regimului normal si valoarea maxima a curentului primar transferat liniar în regim de suprasarcina.