Akademia SPIE Energotest – Przekładniki ziemnozwarciowe Ferrantiego, znaczenie precyzji w pomiarach prądów zerowych

Z przyjemnością prezentujemy kolejną publikację w ramach cyklu „Akademia SPIE Energotest”, poświęconego zagadnieniom z obszaru automatyki elektroenergetycznej.

W niniejszym materiale przedstawiamy przekładniki ziemnozwarciowe Ferrantiego produkcji SPIE Energotest.

Przekładniki ziemnozwarciowe o wysokiej czułości – znaczenie precyzji w pomiarach prądów zerowych

W detekcji zwarć doziemnych jednym z najistotniejszych czynników decydujących o skuteczności systemu zabezpieczeń jest czułość i dokładność pomiaru prądu zerowego (Io). W tym kontekście zastosowanie dedykowanych przekładników ziemnozwarciowych bazujących na elektrycznym sumowaniu prądów trzech faz zapewnia wyraźnie lepsze parametry niż rozwiązania polegające na elektrycznym sumowaniu prądów z klasycznych przekładników fazowych. Wynika to z faktu, że specjalizowana konstrukcja rdzenia oraz odpowiednio dobrane uzwojenia wtórne minimalizują wpływ przesunięć fazowych i błędów wynikających z asymetrii w działaniu poszczególnych CT.

Różnice wymagań w zależności od typu sieci

• Sieci uziemione przez rezystor – typowe wartości prądu zwarciowego Io wynoszą dziesiątki lub setki amperów. W takim przypadku nawet przekładniki o umiarkowanej klasie dokładności pozwalają na niezawodną detekcję i selektywne zadziałanie zabezpieczeń.
• Sieci kompensowane – prądy doziemne po kompensacji mogą spaść do wartości rzędu pojedynczych amperów. Dokładność przekładnika zaczyna mieć istotny wpływ na zdolność wykrywania zwarć o większej impedancji.
• Sieci izolowane – prądy doziemne mają zwykle wartość od kilkudziesięciu miliamperów do kilku amperów. W tej sytuacji wymagana jest wyjątkowo wysoka czułość pomiaru, ponieważ sygnał jest bliski dolnej granicy wykrywalności większości konwencjonalnych przekładników prądowych.

Znaczenie pomiarów niskoprądowych

W przypadku przekładników ziemnozwarciowych ferrantego produkcji SPIE Energotest, przy obciążeniu roboczym 1 Ω, błąd pomiaru nie przekracza 10% nawet dla prądu pierwotnego 100 mA.

• Przekładnia i odniesienie: Dla przykładu, przekładnik o przekładni 100/1 A wygeneruje na wyjściu 1 mA dla prądu 100 mA po stronie pierwotnej. Pomiar tak małego prądu przy zachowaniu błędu ≤10% oznacza bardzo niski poziom szumów własnych oraz doskonałą liniowość charakterystyki w obszarze niskich wartości.
• Praktyczna konsekwencja: W sieci izolowanej zwarcie o impedancji rzędu kilkunastu kiloohmów (np. przez zawilgocony izolator) może wywołać prąd rzędu 0,1–0,2 A. Standardowy przekładnik prądowy może zarejestrować taki sygnał z błędem powyżej 50% lub w ogóle go nie wykryć. Dedykowany przekładnik ziemnozwarciowy jest w stanie dostarczyć wiarygodną wartość już od tego poziomu.

Wnioski inżynierskie

1. Detekcja w sieciach izolowanych i kompensowanych – wysoka czułość (od 0,1 A pierwotnego) jest kluczowa dla wykrywania zwarć o dużej impedancji, które mogą powodować degradację izolacji i zagrożenie bezpieczeństwa, mimo braku natychmiastowego zadziałania zabezpieczeń nadprądowych.
2. Zgodność z normami – błąd ≤10% w warunkach pomiaru prądów bliskich dolnej granicy jest wynikiem wykraczającym poza wymagania typowych klas dokładności wg IEC 61869-10 (gdzie np. dla klasy 5P20 błąd jest określany przy prądach ≥1×In). 
3. Stabilność w czasie – zastosowanie materiałów ferromagnetycznych wysokiej jakości minimalizuje efekt histerezy i pozwala zachować parametry nawet po wieloletniej eksploatacji w zmiennych warunkach termicznych.
4. Bezpieczeństwo eksploatacji – wiarygodny pomiar niskich prądów umożliwia wcześniejsze wykrycie usterek, co pozwala na przeprowadzenie planowej konserwacji zamiast reakcji awaryjnej po poważniejszym uszkodzeniu.

Podsumowanie

Przekładniki ziemnozwarciowe SPIE Energotest wyróżniają się zdolnością do wiarygodnego pomiaru bardzo niskich prądów pierwotnych — od 0,1 A — przy zachowaniu błędu ≤10%. Oznacza to realną przewagę w detekcji zwarć doziemnych w sieciach o małych prądach doziemnych, zwłaszcza izolowanych i kompensowanych. W praktyce przekłada się to na wyższy poziom bezpieczeństwa pracy instalacji, redukcję ryzyka awarii oraz spełnienie rygorystycznych wymagań pomiarowych.