در سیستم های قدرت،ترانسفورماتورهای جریانو ترانسفورماتورهای ولتاژ معمولاً برای اطمینان از اندازه گیری و کنترل ایمن و دقیق جریان و ولتاژ استفاده می شوند. اگرچه این دو دستگاه از نظر عملکرد با هم همپوشانی دارند، اما تفاوت های قابل توجهی در طراحی، اصول کار و سناریوهای کاربردی دارند.
در اصل ترانسفورماتور جریان (CT) وسیله ای است که جریان های بزرگ را به جریان های کوچک تبدیل می کند و بر اساس اصل القای الکترومغناطیسی کار می کند. در سیستم های قدرت، CT ها اغلب برای اندازه گیری جریان های بزرگ برای محافظت و کنترل مدارها استفاده می شوند. سیم پیچ اولیه یک CT به طور مستقیم به صورت سری در مدار متصل می شود، در حالی که سیم پیچ ثانویه به یک ابزار اندازه گیری یا دستگاه حفاظتی متصل می شود. هنگامی که جریان از سمت اولیه عبور می کند، جریان متناظر در سمت ثانویه مطابق با اصل القای الکترومغناطیسی ایجاد می شود. ترانسفورماتور ولتاژ (VT) وسیله ای است که ولتاژ بالا را به ولتاژ پایین تبدیل می کند، همچنین بر اساس اصل القای الکترومغناطیسی. VT ها برای اندازه گیری ولتاژ بالا در سیستم های قدرت برای اطمینان از ایمنی و دقت استفاده می شوند. سیم پیچ اولیه یک VT به صورت موازی در مدار متصل می شود، در حالی که سیم پیچ ثانویه به یک ابزار اندازه گیری یا وسیله حفاظتی متصل است. هنگامی که ولتاژ در سمت اولیه وجود دارد، ولتاژ مربوطه در سمت ثانویه مطابق با اصل القای الکترومغناطیسی تولید می شود.
این دو اهداف اندازه گیری متفاوتی دارند.ترانسفورماتورهای جریانعمدتا برای اندازه گیری جریان برای نظارت و حفاظت از سیستم های قدرت استفاده می شود. آنها را می توان برای اندازه گیری جریان، اندازه گیری انرژی، حفاظت از اتصال کوتاه و حفاظت از اضافه بار استفاده کرد. جریان خروجی CT معمولاً به 5 آمپر یا 1 آمپر استاندارد می شود تا با ابزارهای اندازه گیری استاندارد و وسایل حفاظتی سازگار باشد.
ترانسفورماتورهای ولتاژ عمدتاً برای اندازه گیری ولتاژ برای نظارت و حفاظت از سیستم های قدرت استفاده می شوند. آنها را می توان برای اندازه گیری ولتاژ، اندازه گیری انرژی، نظارت بر عایق، و حفاظت از اضافه ولتاژ استفاده کرد. ولتاژ خروجی VT معمولاً به 100 ولت یا 100/√3 ولت استاندارد می شود تا با ابزارهای اندازه گیری استاندارد و دستگاه های حفاظتی سازگار باشد.
این دو تمرکز طراحی متفاوتی دارند. ترانسفورماتورهای جریان باید ایمنی جریان را در هنگام طراحی در نظر بگیرند. از آنجایی که CT ها مستقیماً به صورت سری در مدار متصل می شوند، باید بتوانند جریان اتصال کوتاه در مدار را تحمل کنند. سمت اولیه CT معمولاً با سطح مقطع بزرگتر طراحی می شود تا مقاومت و اتلاف حرارت را کاهش دهد و در عین حال از عملکرد ایمن در شرایط اتصال کوتاه اطمینان حاصل کند.
ترانسفورماتورهای ولتاژ باید ایمنی ولتاژ را هنگام طراحی در نظر بگیرند. از آنجایی که VT ها به صورت موازی در مدار متصل می شوند، باید بتوانند ولتاژهای بیش از حد در مدار را تحمل کنند. معمولاً بین دو طرف اولیه و ثانویه VT عایق بندی بالایی وجود دارد تا از عملکرد ایمن در شرایط ولتاژ بالا اطمینان حاصل شود. در زمینه کاربرد، ترانسفورماتورهای جریان به طور گسترده در پیوندهای مختلف سیستم قدرت از جمله نیروگاه ها، پست ها و شبکه های توزیع استفاده می شوند. آنها را می توان بر روی تجهیزاتی مانند خطوط انتقال، ترانسفورماتورها و موتورها نصب کرد تا این تجهیزات را در برابر اضافه بار و اتصال کوتاه کنترل و محافظت کند. ترانسفورماتورهای ولتاژ نیز به طور گسترده ای در لینک های مختلف سیستم قدرت به ویژه در شرایطی که ولتاژهای بالا نیاز به اندازه گیری و کنترل دارند، استفاده می شود. آنها را می توان در پست ها و شبکه های توزیع برای نظارت و محافظت از سیستم های قدرت در برابر ولتاژ بیش از حد و خطاهای عایق نصب کرد.
از نظر خطا،ترانسفورماتور جریانخطا عمدتاً از تأثیر اشباع مغناطیسی و بار جانبی ثانویه ناشی می شود. به منظور کاهش خطا، CT معمولاً با نفوذپذیری مغناطیسی بالاتر و مقاومت جانبی ثانویه کمتر طراحی می شود. دقت CT معمولا بین 0.2% تا 0.5% است که برای اکثر کاربردهای سیستم قدرت کافی است. خطای ترانسفورماتور ولتاژ عمدتاً ناشی از تأثیر اشباع مغناطیسی و بار ثانویه و همچنین از دست دادن عایق بین دو طرف اولیه و ثانویه است. برای کاهش خطا معمولاً VT با نفوذپذیری مغناطیسی بالا و مقاومت ثانویه کم طراحی می شود و از مواد با مقاومت عایق بالا استفاده می شود. دقت VT معمولا بین 0.2% تا 0.5% است که برای اکثر کاربردهای سیستم قدرت کافی است.
از نظر الزامات بازرسی تعمیر و نگهداری، تعمیر و نگهداری ترانسفورماتور جریان معمولاً شامل بررسی اتصالات دو طرف اولیه و ثانویه و اطمینان از عدم اشباع یا آسیب دیدگی CT است. کالیبراسیون CT معمولاً پس از نصب و در طول تعمیر و نگهداری منظم انجام می شود تا از دقت اندازه گیری اطمینان حاصل شود. تعمیر و نگهداری ترانسفورماتور ولتاژ معمولاً شامل بررسی اتصالات دو طرف اولیه و ثانویه و اطمینان از عدم اشباع مغناطیسی یا آسیب دیدگی VT است. کالیبراسیون VT معمولاً پس از نصب و در طول تعمیر و نگهداری منظم انجام می شود تا از دقت اندازه گیری اطمینان حاصل شود.
