Improving the accuracy of Current Transformer (CT)

The current transformer (CT) is one of the most important elements that is used as an interface between relays to receive the current signal. The current signal should be proportional to the primary current and with a smaller amplitude. The purpose of CTs is to convert high current into an applicable current for measuring and protecting equipment. They are used to protect and measure at the beginning of input lines at substations, at the input of power transformers as well as are used at substations and other key points where current monitoring is required. Each of these points are installed and used with a special current transformer that is compatible both in terms of insulation and construction, as well as power and accuracy. Due to the changes in the primary current, the magnetic flux of the core will increase dramatically, i.e., above the knee point of the magnetization curve. Under the saturation condition, the secondary current does not follow the primary current with a constant ratio. Therefore, any increase in the conversion ratio’s error will lead to distortion of the output signal. When this error occurs, the DC component of the fault current – which is not normally considered in the CT design – will be saturated. Saturation can cause erroneous measurements, which can cause CTs to fail. The saturation can be for 1) DC saturation caused by the fault current's high decaying DC component and/or the CT core's magnetization. Because the fault current comprises a large decaying DC component, this sort of saturation occurs frequently. 2) AC saturation is caused by a high burden impedance or a big AC current magnitude. Therefore, there are couple of ways to detect saturation. Software compensation for the CTs saturation phenomenon in power systems is a good solution to this problem rather than using CTs with higher nominal specifications. The purpose of the software simulation analysis done in this thesis is to improve the current transformer’s core, hence, to improve its accuracy class.

Il trasformatore di corrente (TA) è uno degli elementi più importanti che viene utilizzato come interfaccia tra i relè per ricevere il segnale di corrente. Il segnale di corrente dovrebbe essere proporzionale alla corrente primaria e con un'ampiezza minore. Lo scopo dei TA è convertire l'alta corrente in una corrente applicabile per misurare e proteggere le apparecchiature. Sono utilizzati per proteggere e misurare all'inizio delle linee di ingresso nelle sottostazioni, all'ingresso dei trasformatori di potenza, nonché nelle sottostazioni e in altri punti chiave in cui è richiesto il monitoraggio della corrente. Ciascuno di questi punti è installato e utilizzato con uno speciale trasformatore di corrente compatibile sia in termini di isolamento e costruzione, che di potenza e precisione. A causa delle variazioni della corrente primaria, il flusso magnetico del nucleo aumenterà notevolmente, cioè al di sopra del punto di ginocchio della curva di magnetizzazione. In condizione di saturazione, la corrente secondaria non segue la corrente primaria con un rapporto costante. Pertanto, qualsiasi aumento dell'errore del rapporto di conversione comporterà una distorsione del segnale di uscita. Quando si verifica questo errore, la componente CC della corrente di guasto, che normalmente non è considerata nella progettazione dei TA, sarà saturata. La saturazione può causare misurazioni errate, che possono causare il fallimento dei TC. La saturazione può essere per 1) saturazione CC causata dalla componente CC ad alto decadimento della corrente di guasto e/o dalla magnetizzazione del nucleo CT. Poiché la corrente di guasto comprende una grande componente CC in decadimento, questo tipo di saturazione si verifica frequentemente. 2) La saturazione CA è causata da un'impedenza di carico elevata o da una grande intensità di corrente CA. Pertanto, ci sono un paio di modi per rilevare la saturazione. La compensazione software per il fenomeno della saturazione dei TA nei sistemi di alimentazione è una buona soluzione a questo problema piuttosto che utilizzare TA con specifiche nominali più elevate. Lo scopo dell'analisi di simulazione software svolta in questa tesi è di migliorare il nucleo del trasformatore di corrente, quindi, di migliorarne la classe di precisione.