การวัดหม้อแปลงกระแสไฟฟ้า

หม้อแปลงกระแส (CT) เป็นอุปกรณ์ไฟฟ้าที่จำเป็นที่ใช้ในการวัดกระแสสลับ (AC) ในระบบไฟฟ้าแรงสูงและกระแสสูง มีบทบาทสำคัญในการตรวจสอบ การป้องกัน และการควบคุมกำลังไฟฟ้าโดยการแปลงกระแสปฐมภูมิขนาดใหญ่ให้เป็นกระแสทุติยภูมิที่ได้มาตรฐานและมีขนาดเล็กลง (โดยทั่วไปคือ 5A หรือ 1A) ซึ่งมีความปลอดภัยและง่ายต่อการวัดด้วยเครื่องมือทั่วไป วิธีการวัดนี้รับประกันความปลอดภัยของผู้ปฏิบัติงานและอุปกรณ์ ขณะเดียวกันก็ช่วยให้รวบรวมข้อมูลที่แม่นยำสำหรับการจัดการระบบไฟฟ้า

หลักการทำงานของ การวัด หม้อแปลงกระแส จะขึ้นอยู่กับการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า CT ประกอบด้วยขดลวดสองเส้น: ขดลวดปฐมภูมิและขดลวดทุติยภูมิ ขดลวดปฐมภูมิจะเชื่อมต่อแบบอนุกรมกับวงจรซึ่งจำเป็นต้องวัดกระแส และโดยปกติจะมีจำนวนรอบน้อย (แม้แต่รอบเดียว ซึ่งเกิดจากการส่งสายไฟผ่านแกน CT) ขดลวดทุติยภูมิมีจำนวนรอบมากขึ้นและเชื่อมต่อกับเครื่องมือวัด รีเลย์ป้องกัน หรือระบบเก็บข้อมูล

ตามหลักการของหม้อแปลงไฟฟ้า อัตราส่วนของกระแสหลัก (I₁) ต่อกระแสทุติยภูมิ (I₂) แปรผกผันกับอัตราส่วนของจำนวนรอบทุติยภูมิ (N₂) ต่อรอบปฐมภูมิ (N₁) แสดงเป็น I₁/I₂ = N₂/N₁ อัตราส่วนนี้เรียกว่าอัตราส่วน CT ซึ่งได้รับการสอบเทียบล่วงหน้าเพื่อให้มั่นใจในความแม่นยำในการวัด ในระหว่างการทำงาน จะต้องปิดวงจรทุติยภูมิไว้ วงจรทุติยภูมิแบบเปิดจะทำให้เกิดแรงดันไฟฟ้าสูงมากในขดลวดทุติยภูมิ ก่อให้เกิดอันตรายด้านความปลอดภัยอย่างร้ายแรง และสร้างความเสียหายให้กับ CT

มีหม้อแปลงกระแสไฟฟ้าหลายประเภทที่ออกแบบมาสำหรับสถานการณ์การวัดที่แตกต่างกัน การวัด CT จะให้ความสำคัญกับความแม่นยำสูงในช่วงกระแสที่กว้าง ทำให้เหมาะสำหรับการวัดพลังงานและการวิเคราะห์คุณภาพไฟฟ้า ในทางกลับกัน CT การป้องกัน ได้รับการออกแบบมาเพื่อจัดการกับกระแสความผิดปกติ (มากกว่ากระแสไฟฟ้าที่ได้รับการจัดอันดับมาก) และให้สัญญาณที่เชื่อถือได้สำหรับรีเลย์ป้องกันเพื่อเดินทางวงจรผิดพลาดทันที นอกจากนี้ CT แบบแยกแกนยังมอบความสะดวกในการติดตั้งเพิ่มเติม เนื่องจากสามารถติดตั้งได้โดยไม่ต้องถอดตัวนำหลักออก

ความแม่นยำเป็นข้อกำหนดสำคัญสำหรับการวัดหม้อแปลงกระแส ปัจจัยที่ส่งผลต่อความแม่นยำ ได้แก่ วัสดุแกนกลาง (โดยทั่วไปคือเหล็กซิลิคอนหรือโลหะผสมอสัณฐาน) การออกแบบขดลวด และความต้านทานโหลดของวงจรทุติยภูมิ มาตรฐานสากล (เช่น IEC 60044-1) แบ่งประเภท CT ออกเป็นระดับความแม่นยำ (เช่น 0.2, 0.5, 1.0) ตามข้อผิดพลาดในการวัด สำหรับการใช้งานที่สำคัญ เช่น การเรียกเก็บเงินค่าพลังงาน จำเป็นต้องใช้ CT ที่มีความแม่นยำสูง (คลาส 0.2 หรือ 0.5)