قم بتنزيل كتالوج منتجاتنا لعام 2025 للحصول على رسومات تفصيلية ومعايير تقنية لجميع مكونات المفاتيح الكهربائية.
احصل على الكتالوج قم بتنزيل كتالوج منتجاتنا لعام 2025 للحصول على رسومات تفصيلية ومعايير تقنية لجميع مكونات المفاتيح الكهربائية.
احصل على الكتالوج
تخدم المحولات الحالية غرضين مختلفين اختلافًا جوهريًا في أنظمة الطاقة الكهربائية - قياس الإيرادات والحماية من الأعطال. يتطلب كل تطبيق خصائص أداء محددة، وهذا هو سبب وجود فئات دقة التصوير المقطعي المحوسب. فالتصوير المقطعي المحوسب للقياس المحسّن لدقة الفوترة في تيارات الحمل العادية سيفشل أثناء ظروف الأعطال. أما التصوير المقطعي المحوسب للحماية المصمم للأداء أثناء أحداث التيار الزائد بمقدار 20 ضعفًا فيفتقر إلى الدقة الدقيقة اللازمة لحسابات الإيرادات.
يفصل هذا الدليل تعيينات فئات الدقة IEC 61869-2، ويشرح الاختلافات الفنية بين فئات القياس (0.1، 0.2، 0.5) وفئات الحماية (5P، 10P)، ويوفر إرشادات عملية للاختيار للتطبيقات ذات الجهد المتوسط.
فئة دقة التصوير المقطعي المحوسب هي تسمية موحدة تحدد الحد الأقصى للخطأ المسموح به في القياس في ظل ظروف تشغيل محددة. يشير رقم الفئة مباشرةً إلى النسبة المئوية للخطأ المسموح به عند التيار المقنن، مع مواصفات إضافية لإزاحة الطور والسلوك أثناء ظروف العطل.
يوجد نظامان متميزان للتصنيف. تعمل فئات القياس (0.1، 0.2، 0.5، 0.5، 1.0) على تحسين الدقة عبر تيارات التشغيل العادية - عادةً من 5% إلى 120% من التيار المقنن. وتعطي فئات الحماية (5P، 10P) الأولوية للأداء أثناء ظروف الأعطال، مع الحفاظ على الدقة عند مضاعفات التيار التي تتجاوز بكثير التشغيل العادي.
التمييز مهم لأن هذه المتطلبات تتعارض فيزيائيًا. تتطلب دقة القياس مواد أساسية عالية النفاذية تتشبع بسرعة أثناء الأعطال. تتطلب موثوقية الحماية نوى أكبر تقاوم التشبع ولكنها تضحي بدقة التيار المنخفض. لا يمكن أن يتفوق جهاز واحد للتصوير المقطعي المحوسب في كليهما.
تنشأ أخطاء المحولات الحالية من تيار المغنطة المطلوب لإنشاء التدفق الأساسي. ويمثل هذا التيار طاقة محولة عن عملية التحويل المثالية، مما يخلق انحرافين قابلين للقياس.
خطأ النسبة (ε) يحدد النسبة المئوية للفرق بين نسب التحويل الفعلية والمقدرة. قد يقدِّم CT 1000/5 أمبير في الواقع 4.98 أمبير عند 1000 أمبير ابتدائي - أي 0.4% خطأ في نسبة التحويل. ويختلف هذا الخطأ باختلاف حجم التيار الابتدائي والعبء المتصل.
إزاحة الطور (δ) يقيس الفرق الزاوي بين مرحلتي التيار الابتدائي والثانوي، معبراً عنه بدقائق القوس. ينتج عن التحويل المثالي إزاحة صفرية في الطور؛ تُظهر الأشعة المقطعية الحقيقية إزاحة صغيرة بسبب متطلبات التيار الممغنط.
تؤثر المواد الأساسية بشكل كبير على سلوك التصوير المقطعي المحوسب. تعمل النوى المصنوعة من فولاذ السيليكون الموجه بالحبيبات عادةً عند كثافة تدفق قصوى تتراوح بين 1.5 و1.8 تسلا، بينما تحقق النوى النانوية البلورية النانوية خسائر أقل عند كثافة تدفق تبلغ حوالي 1.2 تسلا. يحدد العبء المقنن - معبراً عنه بوحدة VA (فولت أمبير) - الحد الأقصى للحمل الذي يمكن أن يوفره التصوير المقطعي المحوسب مع الحفاظ على الدقة، مع قيم قياسية تتراوح بين 2.5 VA و30 VA لتطبيقات القياس.
يجب أن يظل كلا الخطأين ضمن الحدود الخاصة بالفئة عبر نطاق التشغيل. بالنسبة لمقاييس القياس المقطعية من الفئة 0.2، لا يمكن أن يتجاوز خطأ النسبة ± 0.2% ويجب أن تظل إزاحة الطور أقل من ± 10 دقائق عند التيار المقنن. تسمح فئات الحماية بأخطاء أكبر - حتى ± 1% خطأ في النسبة في الظروف العادية - ولكن يجب الحفاظ على هذه الحدود عند مضاعفات تيار أعلى بكثير.
وتعطي فئات دقة القياس الأولوية للدقة في تيارات التشغيل العادية حيث تتم حسابات الفواتير. وتحدد المواصفة القياسية IEC 61869-2 هذه الفئات من خلال نسبة الخطأ وحدود إزاحة الطور عند نقاط اختبار متعددة.
| الفئة | خطأ في النسبة عند 100% في | إزاحة الطور | نطاق الدقة | التطبيق النموذجي |
|---|---|---|---|---|
| 0.1 | ± 0.1% | ± 5 دقائق | 5-1201% | المعايير المرجعية المختبرية |
| 0.2 | ± 0.2% | ± 10 دقائق | 5-1201% | قياس إيرادات النقل |
| 0.2S | ± 0.2% | ± 10 دقائق | 1-1201% | قياس إيرادات الحمولة المتغيرة |
| 0.5 | ± 0.5% | ± 30 دقيقة | 5-1201% | قياس محطات التوزيع الفرعية |
| 0.5S | ± 0.5% | ± 30 دقيقة | 1-1201% | قياس الإيرادات الصناعية |
| 1.0 | ± 1.0% | ± 60 دقيقة | 5-1201% | أدوات المؤشرات |
تشير اللاحقة “S” إلى الدقة الموسعة في التيارات المنخفضة. تحافظ الفئات القياسية على الدقة المحددة من 5% إلى 120% من التيار المقنن. تعمل الفئتان 0.2S و0.5S على توسيع هذا النطاق وصولاً إلى 1% من التيار المقنن - وهو أمر ضروري للمنشآت ذات الأحمال المتغيرة حيث تؤثر دقة الفوترة عند الأحمال الخفيفة على الإيرادات.
في أعمال التكليف عبر المنشآت الصناعية، نجد باستمرار أن مواصفات 0.2S تصبح حرجة عندما تتجاوز تسويات الفوترة $50,000 شهريًا. خطأ 0.3% عند حمل 10% - مقبول لفئة 0.5 القياسية ولكن خارج حدود 0.2S - يتضاعف عبر دورات الفوترة.
التشبع المتعمد يميز نوى القياس. تتشبع هذه الأقراص المقطعية المقطعية عند 2-5 أضعاف التيار المقنن، مما يحد من الخرج الثانوي أثناء الأعطال. وهذا يحمي العدادات الموصولة من التلف، ولكنه يجعل مقاييس التصوير المقطعي المحوسب للقياس غير مناسبة لتطبيقات الحماية حيث تكون دقة تيار العطل مهمة.
[رؤية الخبراء: اختيار التصوير المقطعي المحوسب للقياس]
- حدد فئة 0.2S أو 0.5S عندما تنخفض الأحمال بانتظام إلى أقل من 20% من تصنيف CT
- تحقق من بقاء العبء الفعلي المتصل أقل من 75% من العبء المقدر لتحقيق الدقة المثلى
- تقدم العدادات الرقمية الحديثة أقل من 1 VA عبء - يحافظ التصوير المقطعي المحوسب على الدقة في الأعباء الخفيفة
- طلب شهادات اختبار المصنع التي توضح الأخطاء الفعلية المقاسة، وليس فقط الامتثال للفئة
تتبع فئات الحماية نظام ترميز مختلف يعكس وظيفتها الأساسية: القياس الدقيق لتيار العطل. ترمز التسمية “5P20” إلى ثلاثة بارامترات أساسية لتنسيق المرحل.
| الفئة | الخطأ المركب في ALF | قيم ALF المشتركة | التطبيق النموذجي |
|---|---|---|---|
| 5P | ≤5% | 10, 15, 20, 30 | مرحلات الحماية الأولية، المخططات التفاضلية |
| 10P | ≤10% | 10, 15, 20 | حماية احتياطية، مرحلات التيار الزائد |
ال عامل حد الدقة يحدد الحد الأقصى لمضاعفات تيار العطل حيث يحافظ CT على خرج خطي. يعمل التصوير المقطعي المحوسب 5P20 ذو التصنيف الابتدائي 1000 أمبير بدقة تصل إلى 20,000 أمبير تيار ابتدائي. بعد هذه العتبة، يشوه التشبع الأساسي شكل الموجة الثانوية، مما قد يتسبب في سوء تشغيل المرحل.
تتبع فئات الحماية نظام تعيين مختلف: يشير الرقم قبل “P” إلى حد الخطأ المركب كنسبة مئوية. يسمح التصوير المقطعي المحوسب من الفئة 5P20 بحد خطأ مركب يصل إلى ±51 تيرابايت 3 تيرابايت ويحافظ على دقة تصل إلى 20 ضعف التيار المقنن (عامل حد الدقة أو ALF). يجب أن تقوم CTs للحماية بإعادة إنتاج تيارات الأعطال بدقة تتراوح من 2 كيلو أمبير إلى 63 كيلو أمبير حسب متطلبات النظام.
حساب ALF للحصول على المواصفات المناسبة:
ALF المطلوب ≥ الحد الأقصى لتيار العطل ÷ التيار الأساسي المقدر بـ CT
بالنسبة لمستوى عطل 12.5 كيلو أمبير مع 500/5 أمبير CTs:
ألف ألف المطلوب ≥ 12,500 ÷ 500 ÷ 12,500 = 25
تصنيف 5P20 غير كافٍ؛ حدد 5P30 لتوفير هامش كافٍ.
تستخدم أنوية الحماية مقاطع عرضية أكبر ومواد تشبع أعلى مقارنة بأنوية القياس. يؤدي ذلك إلى تأخير التشبع المغناطيسي، مما يضمن تلقي المرحلات إشارات تيار العطل بدقة. المفاضلة: انخفاض الدقة في تيارات التشغيل العادية، وعادةً ما يكون الخطأ في نسبة ± 1% مقابل ± 0.2% لفئات القياس.
تتعارض فلسفات التصميم الأساسية. فهم هذه الاختلافات يمنع سوء التطبيق.
| المعلمة | قياس القياس المقطعي المحوسب | التصوير المقطعي المحوسب للحماية |
|---|---|---|
| الوظيفة الأساسية | فوترة الإيرادات ومراقبة الطاقة | اكتشاف الأعطال، تشغيل المرحل |
| نطاق الدقة | 1-120% من التصنيف (فئة S) | ما يصل إلى ALF × التيار المقنن |
| مواصفات الخطأ | خطأ في النسبة + إزاحة الطور | الخطأ المركب |
| سلوك التشبع | وقائي مبكر (تصنيف 2-5×) - وقائي | متأخر (يصل إلى ألف ألف × مقدر) - أساسي |
| التصميم الأساسي | فولاذ أصغر حجماً وعالي النفاذية | المواد الأكبر حجماً والأكثر تشبعاً |
| الفصول النموذجية | 0.2، 0.2 ثانية، 0.2 ثانية، 0.5، 0.5 ثانية، 1.0 ثانية | 5p10، 5p20، 10p10، 10p10، 10p15 |
| الأجهزة المتصلة | عدادات الكيلوواط/ساعة وأجهزة تحليل الطاقة | مرحلات الحماية، ومسجلات الأعطال |
أثناء تحليل العطل في إحدى منشآت التصنيع، لاحظنا أن قلب قياس من فئة 0.5 من فئة CT يوصل 151 تيرابايت 3 تيرابايت فقط من تيار العطل الفعلي إلى المرحل أثناء حدوث عطل بقوة 12 كيلو أمبير. تشبع قلب القياس على الفور تقريبًا، مما أدى إلى انهيار الخرج الثانوي أثناء استمرار العطل. وتأخر تشغيل المرحل بمقدار 150 مللي ثانية - وهي مدة كافية للتسبب في فشل التنسيق عند المنبع.
يوضح هذا السيناريو لماذا تخدم النوى المنفصلة وظائف القياس والحماية في المنشآت المصممة بشكل صحيح.
يؤثر العبء المتصل بشكل مباشر على دقة التصوير المقطعي المحوسب. يؤدي تجاوز العبء المقنن إلى تدهور دقة القياس ويقلل من دقة القياس المقطعي المحوسب الفعال للحماية.
حساب عبء الرصاص:
رصاص VA = I² ثانوي × 2 × Rlead
بالنسبة لـ 5 أمبير ثانوي مع تشغيل كابل بطول 50 م (نحاس 2.5 مم²، ~ 0.35 Ω أحادي الاتجاه):
الرصاص VA = 25 × 2 × 2 × 0.35 = 17.5 VA
وهذا ما يفسر السبب في أن 1 أمبير ثانوي يناسب مسارات الكابلات الطويلة - يقل العبء بمقدار 25× مقارنة بـ 5 أمبير ثانوي لكابل مماثل.
قائمة الاختيار:
[رؤية الخبراء: مواصفات التصوير المقطعي المحوسب للحماية]
- تتطلب تطبيقات الإغلاق التلقائي هامش ALF إضافي 50% بسبب تأثيرات التدفق المتبقي
- تتطلب مخططات الحماية التفاضلية خصائص متطابقة للتصوير المقطعي المحوسب - تحديد فولتية متطابقة في نقطة الركبة
- تمثل المرحلات العددية الحديثة عبئًا أقل من 1 VA مقابل 15-30 VA للأنواع الكهروميكانيكية - احسب قيمة ALF الفعالة
- اطلب منحنيات الإثارة من الشركات المصنعة للتحقق من أن جهد نقطة الركبة يفي بمتطلبات التتابع
تتطلب معظم تركيبات الجهد المتوسط كلاً من القياس والحماية من كل وحدة تغذية. وتتعامل أجهزة التصوير المقطعي المحوسب ثنائي النواة (أو متعدد النواة) مع هذا الأمر من خلال دمج نوى مغناطيسية منفصلة ملفوفة على نفس الموصل الأساسي.
المواصفات النموذجية ثنائية النواة:
تخضع كل نواة لاختبار مستقل وفقًا للمواصفة IEC 61869-2. يحافظ قلب القياس على دقة الفوترة في التيارات العادية أثناء التشبع أثناء الأعطال. تحافظ نواة الحماية على دقة تيار العطل لتشغيل المرحل. ولا يؤثر أي منهما على وظيفة الآخر.
التكامل مع قواطع دوائر كهربائية فراغية متوسطة الجهد يتطلب مواصفات منسقة للتصوير المقطعي المحوسب. يجب أن يتجاوز عامل حد دقة التصوير المقطعي المحوسب عامل دقة التصوير المقطعي المحوسب قدرة الكسر المقدرة للقاطع لضمان تلقي مرحلات الحماية إشارات دقيقة طوال تسلسل إزالة الأعطال. بالنسبة لمجموعات المفاتيح الكهربائية, الشركات المصنعة للمكونات عادةً ما تقدم توصيات التصوير المقطعي المحوسب (CT) المطابقة لتصنيفات القواطع المحددة.
عند تحديد أجهزة التصوير المقطعي المحوسب للتركيبات الجديدة، قدم ما يلي إلى المورد الخاص بك:
تكشف الخبرة الميدانية في أكثر من 75 مشروعاً من مشاريع تشغيل المحطات الفرعية عن أخطاء متكررة في المواصفات.
يتشبع التصوير المقطعي المحوسب من الفئة 0.5 أثناء الأعطال، مما يؤدي إلى إرسال إشارات مشوهة إلى مرحلات الحماية. تمتد أزمنة الرحلات؛ ويفشل التنسيق.
الحل: حدد دائمًا أنوية الحماية المخصصة التي تتجاوز الحد الأقصى لتيار العطل ÷ التصنيف الأساسي للتصوير المقطعي المحوسب (CT).
تضيف مسارات الكابلات الطويلة إلى غرف الترحيل حملاً كبيراً من VA، خاصةً مع وجود 5 أمبير ثانوي.
الحل: احسب عبء الرصاص باستخدام المقاومة الفعلية للكابل. ضع في اعتبارك 1 أمبير ثانوي للمسافات التي تتجاوز 30 م.
تخلق خصائص التصوير المقطعي المحوسب غير المتكافئة تيارًا تفاضليًا كاذبًا، مما يتسبب في حدوث رحلات زائفة أو فشل في التشغيل.
الحل: حدد نسب التصوير المقطعي المحوسب وفئات الدقة وفولتية نقطة الركبة متطابقة لجميع التصوير المقطعي المحوسب في المناطق التفاضلية.
بعد إزالة الخطأ الأولي، تبقى المغنطة المتبقية في القلب. وعند إعادة الإغلاق لصدع مستمر، تتسبب هذه البقايا في التشبع المبكر.
الحل: خصص 50% أعلى ALF لتطبيقات الإغلاق التلقائي، أو استخدم تصميمات النواة المضادة للتكرار.
الفهم تصنيفات قواطع الدائرة الكهربائية الفراغية يساعد في تنسيق مواصفات التصوير المقطعي المحوسب مع إمكانيات القواطع - يجب أن يحافظ التصوير المقطعي المحوسب على الدقة طوال نطاق تيار الانكسار المقدر للقاطع.
تشير التسمية إلى أن التصوير المقطعي المحوسب من فئة الحماية يحافظ على خطأ مركب أقل من 5% حتى 20 ضعف التيار الأساسي المقدر. عند تصنيف 400/5 أمبير، يوفر هذا التصوير المقطعي المحوسب قياسًا دقيقًا لتيار العطل حتى 8000 أمبير قبل أن يؤثر التشبع الأساسي على الإخراج.
هذا التكوين يخاطر بفشل الحماية. تتشبع نوى القياس عند 2-5 أضعاف التيار المقنن، مما يؤدي إلى انهيار الخرج الثانوي على وجه التحديد عندما تحتاج المرحلات إلى إشارات أعطال دقيقة. تُعد أنوية الحماية المنفصلة ذات تصنيفات ALF المناسبة ضرورية لاكتشاف الأعطال بشكل موثوق.
اختر 0.2S عندما تعمل الأحمال بانتظام أقل من 20% من تصنيف CT. تضمن الفئة القياسية 0.2 القياسية الدقة فقط من 5-120% من التيار المقنن؛ 0.2S تمدد هذه الدقة إلى 1-120%، مما يحافظ على دقة الفوترة أثناء فترات الأحمال الخفيفة.
يؤدي التشغيل بأقل من العبء المقدر إلى زيادة فعالية ALF - يعمل التصوير المقطعي المحوسب 5P20 بنصف العبء بشكل مماثل لأداء 5P40. ومع ذلك، تظهر بعض تصميمات التصوير المقطعي المحوسب أخطاء متزايدة عند الأعباء الخفيفة جدًا. تحقق من أن العبء الفعلي يقع بين 25% و100% من العبء المقدر لأداء يمكن التنبؤ به.
يشير جهد نقطة الركبة إلى الجهد الثانوي حيث تصبح مغنطة القلب غير خطية - وتحديدًا، حيث تنتج زيادة الجهد 10% زيادة في تيار المغنطة بمقدار 50%. تتطلب مرحلات الحماية أجهزة التصوير المقطعي المحوسب ذات جهد نقطة الركبة الذي يتجاوز الجهد الثانوي الذي تم تطويره أثناء ظروف العطل القصوى لضمان القياس الدقيق.
تستخدم المواصفة القياسية IEC 61869-2 فئات القياس العشرية (0.2، 0.5) وفئات الحماية المعينة بـ P (5P، 10P). تحدد المواصفة IEEE C57.13 فئات القياس بـ 0.3 و0.6، مع تحديد فئات الحماية حسب قدرة الجهد الطرفي الثانوي (C100، C200). بالنسبة للمشاريع الدولية، حدد فئات IEC لتجنب غموض التحويل.
تتطلب حماية المكثف قياسًا دقيقًا للتيارات غير المتوازنة الصغيرة نسبيًا بدلاً من تيارات الأعطال العالية. عادةً ما توفر الفئة 5P10 عادةً درجة ALF كافية، في حين يجب أن تكون درجة القياس الأساسية (إذا كانت ثنائية النواة) 0.5 أو أفضل لمراقبة تيار المكثف والتحليل التوافقي.
للحصول على دعم مواصفات التصوير المقطعي المحوسب المطابق لمتطلبات مجموعة المفاتيح الكهربائية الخاصة بك، اتصل بفريق XBRELE الهندسي. نحن نقدم حلولاً متكاملة تجمع بين تقنية قاطع التفريغ مع محولات أجهزة القياس المنسقة بشكل صحيح للحصول على أداء موثوق للقياس والحماية.
مرجع خارجي: IEC 61869-2:2012 محولات الأجهزة - المتطلبات الإضافية لمحولات التيار الكهربائي - المحولات الحالية
