Mättransformatorer

Satt och funderade på de olika beteckningarna för mättransformatorer som finns på den utrustning som elnätsägare använder vid debiteringsmätning.

Gemensamt för både högspänning och lågspänning är strömtransformatorerna. Kring dessa har jag två funderingar.
Den ena rör dess klassning. För debuteringsmätning används ofta de av klass 0,2S 5P20. Jag tror jag förstått så pass att 0,2S står för 0,2% fel vid märkström. Sen finns det säkert definierat för olika procent av märkström inom vilken noggrannhet transformatorn ska hålla sig. Vad fyller S'et för funktion? Och vad skulle 5P20 stå för. P'et hänger väl ihop med vilken typ av kärna transformatorn har? Att den klarar en viss ström av märkström innan den blir mättad kanske? Finns ju klass PS också och den skulle då kanske klara en större procent av märkström innan den blir mättad?
Den andra frågan om strömtransformatorerna rör uttrycket om att man gärna använder de med två kärnor så man även kan ansluta reläskydd i samma transformator. Är dock inte aktuellt med två sekundärlindningar på lågspänning. Men har transformatorn verkligen två kärnor eller har den två sekundärlindningar? Formuleringen är som vanligast tvåkärnig, men det låter konstigt tycker jag. Det kanske är två kärnor dock. Någon som vet? Oavsett så har den två sekundärlindningar.

Sen har vi spänningstransformatorerna. Dessa används normalt inte vid lågspänning. Även här talar man om två kärnor, men återigen så är det kanske två sekundärlindningar man syftar till? De som används där jag kommer från är märkta 3P. Vad står 3:an för och vad står P'et för?

Nu har du trampat rakt in i mitt arbetsområde. Men jag hinner inte svara precis just nu.

Om man har en tvåkärnig trafo har du två fysiska sekundärkärnor.

På strömtransformatorer för högspänninsanläggningar finns ofta ett flertal sekundärlindningar, "vanligast" en mätkärna och två reläkärnor.

Mätkärnan användas precis om namnet antyder för mätning kan vara debiteringsmätning, visarinstrument eller anslutas till mätvärdesomvandlare för exempelvis fjärrvisning. En mätkärna mäter noga men går snabbt i mätning.

Reläkärnans användningsområde är också givet i namnet här finns inte längre nödvändigheten att mäta noggrant däremot vill vi kunna mäta höga strömmar utan att kärnan går i mätning.

Kärnan klassificeras efter noggrannhet; 0,2s; 0,2; 0,5s; 0,5; 1,0; 3 och 5. Vid debiteringsmätning används de lägre (eller högre hur man nu läser det) klasserna 0,2 eller 0,5 medan för statistikmätning eller för instrument kan ex klass 1 användas. Mätkärnor är inte jag så bra på men jag tror att de med ett s på slutet ha än bättre noggrannhet än de utan.

I databladet för reläkärnan står märkbörda och dess överströmtal. Strömtransformatorns klassiffra 5P och 10P anger visarfelets storlek i procent, MEN P står inte för procent utan protectiv. Överströmtalet som anges med ALF-faktorn (Accuracy Limit Factor), alltså hur mycket strömtransformator kan belastas innan den går i mättning. En ALF-faktor på 10 innebär att den primärt kan belastats med 10 gånger märkströmmen. Normalt används klasserna 5P och 10P men det finns även PR, PX, PXR, TPS, TPX, för diverse specialfall.

Observera också att strömtransformatorns märkbörda inte får överskridas i heller.

På en strömtransformator kan reläkärna ha beteckningen 30VA 5P20 och mätkärnan kan ha beteckningen 15 VA 0,5s. För reläkärnan gäller då alltså att den kan belastas med högst 30 VA har noggrannhetsklass 5 och klarar 20 gånger (primär)märkströmmen utan att gå i mättning. Mätkärnan kan belastas med 15 VA och har en noggrannhet på 0,5s Det kommer i databladet även anges en omsättning ex 800/5 A, 3000/1 A vilken ofta kan gälla alla kärnorna men de kan även ha olika omsättning.

Satt och läste i IBH'n också och formuleringen för strömtransformatorerna är följande:

Alla reläskydd ska disponera egen kärna i strömtransformator. Kärnan ska ha erforderlig märkbörda och ett överströmstal högre än 10.

. Då är det alltså en fysisk kärna per sekundärlindning som du själv skriver. Annars skulle man som elnätsägare inte kunna erbjuda de egna strömtransformatorerna till kunds reläskydd. Såg även på Zeliskos hemsida att de tydligt skrivit ut i schemat för den typ jag syftade på att de två sekundärlindningarna disponerar vars en magnetisk kärna. Kan ju inte bli tydligare! Skönt att få det bekräftat från två håll.

Jag hittade lite info på Zeliskos hemsida gällande märkningen på strömtransformatorerna. 0,2 rörde, vad jag förstår det som, mätfelet vid 100% av I_n vilket då skulle bli 0,2%. Enligt tabellen så skulle man med dessa transformatorer ha bibehållen noggrannhet 120% och 20% av I_n. S'et är sedan för att betckna fasfelet vid olika % av I_n. Men till 20% så håller S'märkta noggrannheten. Vid 1% så har vi dock 0,5° förskjutning och vid 5% av I_n så har vi 0,167° förskjutning. Just fasfelet kompenseras väl bort i mätaren, men kan bara kompenseras för ett fast värde eller gradtal? Därav får vi mer fel gällande effekten om vi kompenserar för 0,167° om lasten ligger på 1% av I_n eftersom vi kommer ligga 0,5° fel i så fall. Men eftersom vi har detta fel i denna grad först vid så låga procent av I_n så får det litet utslag på den totala effektmätningen oavsett... Får gärna detta bekräftat om jag uppfattat det rätt!

Gällande 5P20 så gissar jag såhär långt.
5'an står för 5% fel. 20 står för 20 * I_n. Alltså, 5% mätfel vid 20 * I_n. Alltså relevant då vi har ett fel, för annars ska vi inte ha 20 * I_n! Det har egentligen ingenting med debiteringsmätningen att göra då utan handlar om man väljer att använda strömtransformatorerna för utlösning av strömmätande reläskydd, exempelvis ISm. Jag hittade någon text om att P'et står för Protective och skulle ange att kärnan inte blir mättad lika lätt som klassen under. Jag hittar dock inget direkt värde för detta, gällande mättnaden, kopplat till P'et. Jag förstod det bara som att klassen över, PS - Protection Special, har ännu högre gräns innan den blir mättad. I detta kanske man kan dra slutsatsen att ett differentialskydd över en transformator inte ska lösa för en kortslutning efter transformatorn bara för att strömtransformatorerna på ena sidan av differentialskyddet blir mättade av kortslutningsströmmen. Differentialskyddets strömtransformatorer måste alltså ha en mättnadsgräns som ligger över den vilken den förväntade kortslutningsströmmen skulle ge om kortslutning sker efter den transformator vi har differentialskyddet över. Får gärna detta bekräftat också, om det är så att jag uppfattat det rätt. Risken är dock stor att jag inte fattat... Känner att jag är ute på djupt vatten.

Gällande spänningstransformatorerna så fanns det info även om dessa på Zeliskos hemsida. Det står att med 3P så ska jag ha 3% fel i förhållandet mellan primär- och sekundärspänning. Är detta ett fast värde eller är det ett maxvärde? Är det ett fastvärde så är det ju bara att programmera bort det, men om det är ett maxvärde så blir det helt enkelt ett mätfel. Står även att fasfelet är 120 minuter. Jag får detta till att det är detsamma som 2°. Så som jag tänkt så kan sedan 3P då beteckna att transformatorn för skyddsapplikaitoner ger 3% noggrannhet i intervallen 5% av U_n till (U_sek/U_pri)% av U_n.
Det som gör mig konfunderad är att sist jag kikade på märkning av en spänningstransformator så har jag för mig att den va märkt med både 0,2 och 3P. Dessa beteckningar verkar vara motstridiga om man tittar på Zeliskos schema för noggrannhetsklasser för spänningstransformatorer. Jag kan dock minnas det fel också. Kan det vara så att det ena anger mätnoggrannheten och det andra anger noggrannheten vid användande av spänningstransformatorerna som skydd? Det skulle i så fall ge 0,2% mätfel med 0,167° fasförskjutning inom intervallen 80% till 120% av U_n.
I mitt lilla huvud så drar jag nog slutsatsen att detta gäller för spänningstransformatorer med två sekundärlindningar. 0,2 gäller för ena lindningen och 3P gäller för öppna-delta-lindningen. Kan detta stämma?

Som skrivits ovan så känner jag att jag är ute på djupt vatten. Och skulle det vara förvirrande att läsa det jag skrivit, vilket jag faktiskt kan tänka mig, så får du jätte gärna bara förklara från scratch med egna ord Mikael så fort du har tillfälle och ork.

EDIT: Nu satt jag och snickrade på mitt eget inlägg under tiden som du hann posta ditt Och på frågan, om jag verkligen kan lägga mer än en timme på att skriva ett enda inlägg, så är svaret tydligen: Ja!
Jag ska likväl läsa genom ditt så får jag se hur mycket jag hade fattat rätt... :tummeupp:

Lägger till ett par länkar som kanske kan vara av intresse...

www.support-carlogavazzi.se/artikel.asp?ID=1150
www.support-carlogavazzi.se/artikel.asp?ID=691

Biten om noggrannhetsklassen va ett förtydligande Marcus, men samma info fanns även på Zeliskos hemsida. Gällande skalkonstanten (XXX/XA) så va jag redan bekant med detta.

Hittade även detta dokument från ABB, som förklarar en del gällande mätfel. Har själv inte hunnit gå genom hela. Det får göras imorgon kväll.