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关于CT取电模式下的浪涌和脉冲群分析

来源: 时间:2023-03-28 09:45:03 浏览次数:


传统电源模式通过变压器(电压互感原理)降压整流,实现高压交流电向低压DC电的转换。在降低交流电流的过程中,电压信号始终保持50Hz的交流正弦波形信号,其次数、幅度和相位与高压电网保持同步。交流导出电路可以开路,但不能短路。电流信号的大小和相位可能根据负载的不同而不同,电流信号可能不再是标准的正弦波信号。

CT取电也利用电磁感应原理实现电能转换,但它不同于传统的变压器电压感应原理,它利用电流互感原理传递电能,与传统的电源模式原理相关,即电压互感器CT导出端电流信号的频率、幅度和相位与原端电网同步(假设电压互感器的容量是无限的,即理想的CT)。CT输出端可以短路但不能开路。根据电源模块负荷的不同,CT输出端电压信号的大小和相位变化,甚至CT输出端电压信号不再是标准的正弦波信号。

如图:为了保证CT输出端在没有负载或轻负载的情况下不处于等效开路状态,需要在电源转换模块的输入侧安装电流旁通调节装置。当负载需要电能时,电流旁通调节装置允许电流通过整流器向负载供电。当没有负载时,CT的输出电流类似于所有通过电流旁通调节装置。此时,电源模块的输入侧(即CT的输出端)的电压类似于零。

可以看出,CT电源模块的输入是电流信号的输入,需要保证CT的输出侧不能处于开路状态,否则很容易对设备和人身安全造成高压危害。电压信号不能直接添加到电源模块的输入端,电流旁通调节装置可能会给电压信号带来短路电路,容易对设备造成损坏。

传统电源模式干扰感应路径

由于常规源模块的电压信号来自电网侧的相电压或相电压,电网侧遇到的雷击高压信号或操作过的电压信号会沿着降压电路传输到电源模块,直到负载电路板。因此,电源模块和负载电子线路的防雷电压浪涌和操作过电压非常重要,即相应的电子电气设备需要满足浪涌和脉冲冲击的要求。

雷击或操作过的电压更容易产生超过常规工作电压的高电压信号(图中AB相)或相地(图中AN相)。这些信号可以通过变压器和供电电路传输到整流器的输出侧。如果电路中没有安装保护措施,后续设备很容易损坏。因此,为了检查设备的抗干扰性,需要在电源输入端添加模拟测试高压信号(添加差模信号)。

干扰感应路径的CT取电

由于上述CT电源和传统电源原理上的对偶性,在电流信号传导过程中检测CT电源供电的可靠性是检测CT电源供电设备可靠性的主要因素。由于CT电源模式下不再存在传统的雷击和操作过电压传导方式,传统的雷击和操作过电压几乎不会影响CT电源模式。原因如图:

从图中可以看出,当相间或相地之间产生雷击或操作电压时,CT的一次侧是通过CT线圈的A相导线,相当于A相导线的某一点。CT的一次侧电流为A相导线电流,CT的一次侧电压接近为零。理论上CT的二次侧电流与一次侧电流的比例满足匝数的比值,CT的二次侧电压与一次侧电压之间或相地电压无关。可以推断,CT的二次侧输出电压只与后端的等效阻抗和一次侧电流的大小有关。因此,CT取电在抗击雷击过压和操作过压时具有安全优势。

由此可见,传统的电源模块输入端差模增加浪涌测试信号和脉冲群信号的测试方法并不适合CT电源供电,因此该方法得到的测试结果并不具备设备的可靠性。即使是电流旁通调节装置设计不当的取电模块也可能更容易获得良好的测试指标,而这种模块在电流较大时,通常更容易在CT导出侧产生类似的开路高压,造成设备损坏。

但目前CT取电需要在电线电流10A甚至更小的情况下正常运行,电线额定电压往往高达600A甚至更多。当电网出现短路故障时,电线可能会流经短路和大电流。因此,有必要在短路容量条件下检测一次侧大电流时取电模块的可靠性和取电模块的耐受性。

根据以上分析,在CT取电模块设计得当的情况下,CT取电在抗击雷击浪涌过电压和电作过电压方面具有先天的理论优势。对此类产品的检测建议应放在安全指标上,如抗大电流冲击、电源模块输入端是否存在开路风险等。

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