Een nulsequentie-stroomtransformator (Core Balance Current Transformer, CBCT), ook bekend als core balance-stroomtransformator of reststroomtransformator, is een speciaal detectieapparaat dat veel wordt gebruikt in stroomdistributiesystemen voor aardfout- en lekbescherming. In tegenstelling tot gewone stroomtransformatoren die eenfasige belastingsstroom meten, richt dit apparaat zich op het detecteren van de vectorsom van alle stromen die door de ringvormige magnetische kern gaan.
Het werkingsprincipe is gebaseerd op de balans van driefasige wisselstroom. Onder normale werkomstandigheden met gebalanceerde driefasige belastingen is de som van de stromen van fase A, fase B en fase C gelijk aan nul. De magnetische fluxen die door elke fasestroom worden gegenereerd, compenseren elkaar volledig binnen de gesloten ringkern, zodat er geen stroomsignaal wordt uitgevoerd vanuit de secundaire wikkeling. Als er sprake is van schade aan de isolatie, veroudering van kabels of ongelukken met elektrische schokken, vloeit een deel van de stroom naar de aarde in plaats van terug te keren via neutrale draden. Er ontstaat een ongebalanceerde reststroom die een netto magnetische flux in de kern creëert. De secundaire spoel produceert dan een proportioneel zwak stroomsignaal en stuurt dit naar aangepaste beveiligingsrelais of stroomonderbrekers.
De hoofdstructuur van een Nulsequentie-stroomtransformator bevat drie basisonderdelen. De eerste is een gesloten ringvormige magnetische kern. Kernen van nanokristallijne legeringen worden gebruikt voor zeer gevoelige scenario's om kleine lekstromen te detecteren voor de persoonlijke veiligheid, terwijl kernen van siliciumstaal worden gekozen voor de detectie van grote aardfouten in middenspanningssystemen. Het tweede deel is een gelijkmatig gewikkelde secundaire koperen spoel. Gebruikers mogen het secundaire circuit nooit open laten, omdat hierdoor gevaarlijke hoogspanning ontstaat en apparatuur beschadigd raakt. Het derde deel is een geïsoleerde plastic schaal met verschillende water- en stofdichte kwaliteiten voor installatie binnen of buiten.
Dit apparaat heeft meerdere praktische classificaties op basis van structuur en gebruik. Integrale ringtypen bieden een hoge meetnauwkeurigheid voor nieuwe stroomkasten, terwijl gespleten open typen een gemakkelijke installatie op afgewerkte kabels mogelijk maken zonder draden door te snijden. Laagspanningsmodellen zijn bedoeld voor woongebouwen, laadpalen en fotovoltaïsche apparatuur, en middenspanningsversies werken met 10 kV-relaisbeveiliging op het elektriciteitsnet.
Nulsequentie-stroomtransformatoren spelen een onvervangbare rol in de elektrische veiligheid. In woonverdeelkasten werken ze samen met aardlekschakelaars om de stroom binnen milliseconden uit te schakelen zodra er een lekstroom van 30 mA optreedt, om dodelijke elektrische schokken te voorkomen. In industriële werkplaatsen monitoren ze motorwikkelingsfouten om te voorkomen dat apparatuur doorbrandt. Voor nieuwe energiefaciliteiten zoals laadpalen en fotovoltaïsche combinerboxen volgen ze voortdurend de omstandigheden van de kabelisolatie om brandrisico's te verminderen.
Een correcte installatie heeft rechtstreeks invloed op de detectieprestaties. Alle actieve draden, inclusief de drie fasen en de neutrale lijn, moeten samen door het kerncentrum gaan, terwijl de beschermende aarddraad de ring moet omzeilen om signaalverschuiving te voorkomen. Voor de secundaire aansluiting worden afgeschermde getwiste draden aanbevolen om elektromagnetische interferentie van omvormers en contactors te weerstaan.
Kortom, stroomtransformatoren met nulsequentie fungeren als frontlijnsensor voor aardfoutbeveiliging. Ze vangen kleine abnormale leksignalen op die niet kunnen worden gevonden door reguliere stroommeetapparatuur, waardoor elektrische apparatuur, eigendommen en persoonlijke veiligheid in civiele, industriële en nieuwe energiesystemen effectief worden beschermd.
