Istraživanje niskonaponskih protiv-DČ transformatora i njihovih metoda detekcije

1. Pregled komponenti i problema

TA (niskonaponski transformator struje) i meraci električne energije su ključne komponente niskonaponskog merenja električne energije. Opterećenje struje ovih merilaca nije manje od 60A. Meraci električne energije se razlikuju po tipu, modelu i sposobnosti odstojanja od strujanje jednosmernog toka, i spajaju se u seriju u uređaju za merenje. Zbog nedostatka sposobnosti odstojanja od strujanja jednosmernog toka, pod opterećenjima sa sastavom jednosmernog toka, obično uzrokovanim nelinearnim opterećenjima, dolazi do grešaka u merenju. Sa povećanjem upotrebe opreme sa jednosmernim tokom ili silikonskim kontrolama, posebno u elektrificiranim železnicama i industriji plastike, rizik od prisutnosti sastava jednosmernog toka se povećao. Analiza niskonaponskih transformatora struje koji su odoljivi na jednosmerni tok i uređaja za detekciju je od velikog značaja za rešavanje ovog problema.

2. Razlozi netačnosti TA-a uzrokovane sastavom jednosmernog toka

Široko rasprostranjeni uticaji jednosmernog toka na niskonaponske transformatore struje potiču iz uticaja sastava jednosmernog toka na primarnoj strani. Teoretski, harmonici generisani od jednosmernog toka ometaju prenos merenja, a promene u strujnom pobudnom toku željeznog jezgra ne dovode do odgovarajućih promena magnetskog fluksa, što konačno dovodi do netačnosti TA-a. Koristeći testove poluvolne struje (32% sastava jednosmernog toka predstavlja poluvolne struje), magnetska prozračnost pada nakon primarnog vijka, znatno povećavajući greške (sa negativnim pomakom, teži nasitnjenju). Pomak sekundarnog vijka povećava promene talasa. Testovi pokazuju da poluvolne struje dovode do velikih, geometrijski rastućih grešaka u tradicionalnim transformatorima; čak i mali sastavi jednosmernog toka mogu uticati na niskonaponske transformatore struje odoljive na jednosmerni tok, dovodeći do grešaka koje prelaze dopustivu granicu.

3. Istraživanje i razvoj niskonaponskih transformatora struje odoljivih na jednosmerni tok

Tradicionalni niskonaponski transformatori koriste prstenaste magnetske jezgre ( uglavnom amorfnih traka, sa visokom magnetskom prozračnošću, niskim koeficijentima nasitnjenja, i nepristrasne prema sastavu jednosmernog toka na primarnoj strani). Željezne bazne amorfne jezgre, iako imaju malo nižu magnetsku prozračnost, široko se koriste u elektrotransformatorima zbog niske gubitke željeza. One imaju snažnu početnu magnetsku susceptibilnost i niske koercitive snage, sa odličnom sposobnošću odoljivosti na jednosmerni tok. Električni valovi iz sekundarnog vijka mogu vratiti valni oblik primarnog toka struje. Kombinovanjem komplementarnih magnetskih osobina željezne bazne amorfne i ultramikrokristalne materijala za formiranje kompozitnih jezgara, može se poboljšati tačnost merenja tradicionalnih niskonaponskih transformatora struje odoljivih na jednosmerni tok.

4.Istraživanje metoda detekcije performansi TA-a u odnosu na odoljivost na jednosmerni tok

Postojeći niskonaponski transformatori struje odoljivi na jednosmerni tok obično imaju problem nedostatka metoda detekcije. Prethodni standardi nisu standardizovani i ne mogu se oceniti prema unifikovanim pravilima i specifikacijama. Stoga je naročito važno kako dobro obaviti metodu detekcije performansi odoljivosti na jednosmerni tok i optimizovati je.

4.1 Uporedba električne energije

Nakon korišćenja niskonaponskog transformatora struje, interne performanse AC merila električne energije će se promeniti, kao i proporcija parnih harmonika. Da bi se izvršila jasna procena, mora se primeniti linija za uporedbu električne energije sa poluvolnim pravljivcem. Pre testiranja, metod eksperimentalne linije za uporedbu električne energije sa poluvolnim pravljivcem treba biti prilagođen u skladu sa stvarnim uslovima kako bi se osigurala saglasnost sa performansama odoljivosti na jednosmerni tok niskonaponskog transformatora struje, time poboljšavajući tačnost detekcije električne energije.

4.2 1/1 samokalibracija

Shema kruga izabrana za ovaj test temelji se na podacima JJ G1021-2007 "Pravilnik o verifikaciji elektroenergetskih transformatora", a detalji su prikazani na Slici 1.

Da bi se optimizovala 1/1 samokalibracija, eksperiment ponovo vije sekundarni vijak sa istim brojem vitanja kao testirani niskonaponski transformator struje. To izbegava uvod grešaka od strane standardnih transformatora. Krug meri poluvolne struje i razjasnjava greške. Napomena: transformator struje u krugu koristi omjer 10/1 za povećanje struje verifikatora, tako da se testne vrednosti moraju pomnožiti sa 10 za tačnost.

Eksperimenti dokazuju da ovaj metod efektivno detektuje performanse odoljivosti na jednosmerni tok, omogućavajući ispitivanje kruga i samokalibraciju, izbegavajući greške u merenju. Međutim, potrebno je premerenje pre merenja. Struja i efikasnost detekcije su obrnuto proporcionalne: kako struja raste, efikasnost se drastično smanjuje, ali se povećava intenzitet rada. Stoga, poluvolne DC složene greške ne mogu tačno reflektovati pojedinačne performanse odoljivosti na jednosmerni tok.

5. Testna verifikacija
5.1 Metod testiranja

Simulirajući poluvolno DC krađu električne energije korisnika elektropeća, test instalira tri različita uređaja za merenje energije. Ponovljena uporedba rezultata performansi pokazuje da merila energije sa manganin otpornicima imaju superiornu sposobnost odstojanja od DC shunt, zadovoljavajući potrebe za stabilnošću na terenu.

5.2 Testni podaci

Adekvatna priprema, naučno planiranje i prevera lokacije pre testiranja su ključni. Tijekom 80-dne procjene, energija se više puta upoređuje/izračunava, sa detaljnim zapisima.Rezultati: Početni obični transformator merila pokazuju relativnu grešku od 40,08%, koja se nakon 80 dana povećava na 90,58%. Mangalin merila zadržavaju greške ≤1% čak i u teškim uslovima, dok tradicionalna oprema prelazi 90% tokom vremena. Unapređenje istraživanja transformatora odoljivih na DC je vitalno za potrebe na terenu.

6. Zaključak

Novi kompozitni niskonaponski transformator struje odoljiv na DC tačno meri struju, zadovoljavajući standarde čak i pod opterećenjima DC. U suprotnosti sa tradicionalnim dizajnima, on zadržava upoznate procese vijanja/livenja za lakše promovisanje.Transformatori temeljeni na DC-AC standardima nude snažnu operabilnost, rješavaju probleme sledljivosti i poboljšavaju tačnost detekcije.