Трансформатор струму нульової послідовності (Core Balance Current Transformer, CBCT), також відомий як трансформатор струму балансу сердечника або трансформатор струму витоку, є спеціальним чутливим пристроєм, який широко використовується в системах розподілу електроенергії для захисту від замикання на землю та витоку. На відміну від звичайних трансформаторів струму, які вимірюють однофазний струм навантаження, цей пристрій фокусується на виявленні векторної суми всіх струмів, що проходять через його кільцевий магнітний сердечник.
Його принцип роботи заснований на балансі трифазного змінного струму. За нормальних умов роботи зі збалансованим трифазним навантаженням сума струмів фази А, фази В і фази С дорівнює нулю. Магнітні потоки, створювані кожним фазним струмом, повністю компенсують один одного всередині замкнутого кільцевого сердечника, тому сигнал струму не буде виводитися з вторинної обмотки. У разі пошкодження ізоляції, старіння кабелю або ураження електричним струмом частина струму тече на землю, а не повертається через нейтральні дроти. З’являється незбалансований залишковий струм, який створює чистий магнітний потік в осерді. Потім вторинна котушка вироблятиме пропорційний сигнал слабкого струму та надсилатиме його на відповідні реле захисту або автоматичні вимикачі.
Основна структура a трансформатор струму нульової послідовності складається з трьох основних частин. Перший являє собою замкнутий кільцевий магнітопровод. Сердечники з нанокристалічного сплаву використовуються для сценаріїв високої чутливості для виявлення малих струмів витоку для особистої безпеки, тоді як сердечники з кремнієвої сталі вибираються для виявлення великих замикань на землю в системах середньої напруги. Друга частина рівномірно намотана вторинна мідна котушка. Користувачі ніколи не повинні залишати вторинний ланцюг відкритим, оскільки це призведе до небезпечної високої напруги та пошкодження відповідного обладнання. Третя частина - ізольована пластикова оболонка з різними водонепроникними та пилонепроникними класами для внутрішньої та зовнішньої установки.
Цей пристрій має кілька практичних класифікацій відповідно до структури та використання. Інтегровані кільцеві типи забезпечують високу точність вимірювань для нових силових шаф, тоді як роз’ємні відкриті типи забезпечують зручне встановлення на готових кабелях без обрізання проводів. Низьковольтні моделі обслуговують житлові будинки, зарядні палі та фотоелектричне обладнання, а середньовольтні версії працюють з релейним захистом електромережі 10 кВ.
Незамінну роль в електробезпеці відіграють трансформатори струму нульової послідовності. У побутових розподільних коробках вони взаємодіють із пристроями захисного відключення для відключення електроенергії протягом мілісекунд після виникнення струму витоку 30 мА, щоб запобігти смертельному удару електричним струмом. У промислових цехах стежать за несправністю обмотки двигуна, щоб уникнути перегорання обладнання. Для нових енергетичних об’єктів, таких як зарядні палі та фотоелектричні об’єднувальні блоки, вони постійно відстежують стан ізоляції кабелю, щоб зменшити ризик пожежі.
Правильне встановлення безпосередньо впливає на продуктивність виявлення. Усі дроти під напругою, включаючи три фази та нейтральну лінію, повинні проходити через центр жили разом, тоді як провід захисного заземлення повинен обходити кільце, щоб уникнути зміщення сигналу. Екрановані скручені дроти пропонуються для вторинного підключення, щоб протистояти електромагнітним перешкодам від інверторів і контакторів.
Коротше кажучи, трансформатори струму нульової послідовності діють як передній датчик захисту від замикання на землю. Вони вловлюють крихітні аномальні сигнали витоку, які не можуть бути виявлені звичайним вимірювальним обладнанням, ефективно захищаючи енергетичне обладнання, майно та особисту безпеку в цивільних, промислових і нових енергетичних системах.
