Przekładniki napięciowe i prądowe – czym są i do czego służą?

Przekładniki to podstawowe narzędzia pozwalające na dokładne i bezpieczne pomiary w energetyce. Mają szerokie zastosowanie w procesie kontroli jakości energii elektrycznej w całej sieci. Jednym z ich zadań jest współpraca z układami automatyki zabezpieczeniowej, których celem jest ochrona urządzeń elektroenergetycznych przed wystąpieniem negatywnych zjawisk związanych ze zwarciami, przeciążeniami i innymi zakłóceniami w sieci. Jakie przekładniki wyróżniamy i do czego są wykorzystywane?

Podstawowe rodzaje stosowanych przekładników to przekładniki prądowe oraz przekładniki napięciowe. W literaturze nazywa się je także transformatorami pomiarowymi. Wraz z rozwojem elektroenergetyki rośnie znaczenie przekładników, które odgrywają kluczową rolę w pracy wielu urządzeń i systemów pomiarowo-ochronnych.

Jak działają przekładniki prądowe i napięciowe?

Chociaż przekładniki prądowe i napięciowe często są wymieniane razem jako elementy systemów pomiarowych, w rzeczywistości należą do dwóch odrębnych kategorii. Różnią się od siebie pod względem funkcji i sposobu działania. Tym samym również zastosowanie przekładników w zależności od ich rodzaju może być inne.

Przekładniki prądowe

Przekładnik prądowy jest transformatorem jednofazowym wykorzystywanym w celach pomiaru prądu elektrycznego, w obwodach, w których wartości prądów są tak wysokie, że bezpośredni pomiar wiąże się z dużym ryzykiem i niebezpieczeństwem. Przekładnik prądowy ma uzwojenie pierwotne i wtórne, a dla zapewnienia bezpieczeństwa,wykorzystuje separację galwaniczną pomiędzy obwodem prądowym, a ustrojem przyrządu pomiarowego, . Prąd płynący przez uzwojenie pierwotne tworzy pole magnetyczne, które następnie indukuje prąd w uzwojeniu wtórnym. Wykorzystując zasadę, że prąd wtórny jest proporcjonalny do pierwotnego, można podłączyć urządzenie pomiarowe do uzwojenia wtórnego, by wykonać pomiary prądu elektrycznego. Stosunek prądów w uzwojeniach pierwotnym i wtórnym jest równy stosunkowi liczby zwojów tych uzwojeń, co umożliwia precyzyjny pomiar prądu. Po dokonaniu przeliczeń, w pośredni sposób, można poznać wartości dla prądu płynącego przez uzwojenie pierwotne. Przekładniki prądowe pracują w warunkach zbliżonych do stanu zwarcia.

Przekładniki napięciowe

Przekładnik napięciowy jest transformatorem jednofazowym lub trójfazowym o niewielkiej mocy znamionowej i niskim napięciu zwarcia. Zadaniem tego urządzenia jest dostarczanie informacji dotyczących wartości napięcia w kontrolowanym systemie. Zasadą jego działania jest przetwarzanie wysokiego pierwotnego napięcia na proporcjonalnie niższe napięcie wtórne i zasilanie za jego pomocą urządzeń pomiarowych i zabezpieczeniowych. Przekładnik ten powinien charakteryzować się małym rozproszeniem oraz małą wartością prądu jałowego. Przekładniki napięciowe wykorzystywane są w sieciach średniego, wysokiego i najwyższego napięcia.Przekładniki napięciowe pracują w warunkach zbliżonych do stanu jałowego.

Różnice między przekładnikiem napięciowym a prądowym

Podstawowe różnice między przekładnikiem napięciowym a prądowym wynikają z rodzaju mierzonych wielkości oraz zasad ich działania. Przekładnik prądowy dostarcza informacji o wartości prądu płynącego w obwodzie pierwotnym, zaś przekładnik napięciowy – o wartości napięcia. Przekładniki prądowe podłącza się do obwodu szeregowo, zaś przekładniki napięciowe – równolegle.

Tym, co odróżnia przekładniki napięciowe od prądowych jest również fakt, że uzwojeń wtórnych przekładników napięciowych nie wolno nigdy zwierać, a uzwojeń wtórnych przekładników prądowych rozwierać. Zacisk uziemiający od pierwotnego uzwojenia jest skutecznie uziemiony w skrzynce z zaciskami i nie wolno go rozłączać w czasie eksploatacji.

Do czego służą przekładniki napięciowe i prądowe?

Eksploatacja stacji i linii elektroenergetycznych nie byłaby możliwa bez przekładników. Służą one bowiem do pozyskiwania dokładnych danych na temat prądu, napięcia, mocy, częstotliwości – czyli podstawowych wielkości elektrycznych i ich regulacji. W związku z tym, pełnią niezwykle istotną rolę w procesie zapewnienia niezawodnej i bezpiecznej pracy sieci, chroniąc urządzenia elektroenergetyczne.

Przekładniki w stacjach elektroenergetycznych, rozdzielniach czy podstacjach wykorzystywane są w różnorodnych celach, do których zalicza się:

• pomiary za pomocą mierników o niewielkim zakresie
• pomiary przy wykorzystaniu przyrządów umieszczonych w dużej odległości od kontrolowanego obwodu
• izolację galwaniczną przyrządów od obwodu kontrolowanego

Głównym celem zastosowania przekładników jest dostarczenie inżynierom czy technikom informacji dotyczących stanu pracy sieci, co pozwala na lepszą kontrolę jakości energii elektrycznej. Jednym z najważniejszych zastosowań jest możliwość wczesnej identyfikacji ewentualnych zakłóceń czy anomalii w pracy sieci. Pozwala to skrócić czas usuwania awarii, a nawet zapobiec jej wystąpieniu poprzez odpowiednio szybkie rozwiązanie problemu stanowiącego zagrożenie dla niezakłóconej pracy systemu. Przekładniki można zatem określić jako jeden z kluczowych elementów wpływających na niezawodność i jakość pracy systemów energetycznych.