Дослідження низьковольтних анти-постійнострімових трансформаторів та їх методів виявлення

1. Огляд компонентів та проблем

ТД (низьковольтний трансформатор струму) та лічильники електроенергії є ключовими компонентами низьковольтного обліку електроенергії. Струм завантаження таких лічильників не менше 60А. Лічильники електроенергії відрізняються типом, моделлю та анти-DC властивостями, і підключені послідовно в пристрої обліку. Завдяки відсутності анти-DC здатностей, вони страждають на помилках обліку при навантаженні DC компонентами, як правило, спричинених нелінійними навантаженнями. З розширенням використання DC або силикон-керованих пристроїв, особливо в електрифікованих залізницях та пластиковій промисловості, ризик DC компонентів збільшився. Аналіз низьковольтних анти-DC трансформаторів струму та пристроїв виявлення має велике значення для вирішення цієї проблеми.

2. Причини неточності ТД, спричиненої DC компонентами

Поширений DC зміщення в низьковольтних трансформаторах струму походить від впливу DC компонентів первинної сторони. Теоретично, гармоніки, породжені DC, руйнують передачу обліку, а зміни в струмі заохочення серцевини не викликають відповідних змін магнітного потоку, що в кінцевому підсумку призводить до неточності ТД. Використовуючи тест половинного струму (32% DC компонентів - це половинні струми), магнітна провідність зменшується після первинного обмотування, значно збільшуючи помилки (зі зсувом у від'ємну сторону, наближаючись до насичення). Зміщення вторинного обмотування підсилює зміни форми сигналу. Тести показують, що половинні струми викликають великі, геометрично зростаючі помилки в традиційних трансформаторах; навіть маленькі DC компоненти можуть впливати на низьковольтні анти-DC трансформатори, що призводить до помилок, які перевищують допустимий діапазон.

3. Розробка анти-DC низьковольтних трансформаторів струму

Традиційні низьковольтні трансформатори використовують кільце подібні магнітні середини (основно аморфні стрічки, з високою магнітною провідністю, низькими коефіцієнтами насичення, і не впливають на первинну сторону DC). Железобазовані аморфні середні, хоча трохи нижче за магнітною провідністю, широко використовуються в енергетичних трансформаторах через низьку втрату заліза. Вони мають сильну початкову магнітну чутливість та низьку коерцитивну силу, з відмінною анти-DC здатністю. Електричні хвилі з вторинного обмотування можуть відновити форму первинного струму. Комбінування доповнюючих магнітних властивостей железобазових аморфних та ультра-мікрокристалічних матеріалів для формування комбінованих середин може покращити точність обліку традиційних низьковольтних анти-DC трансформаторів.

4. Дослідження методів виявлення анти-DC властивостей ТА

Наявні анти-DC низьковольтні трансформатори струму загалом мають проблему відсутності методів виявлення. Попередні стандарти не були стандартизовані і не могли бути оцінені за єдиними правилами та специфікаціями. Тому важливо як можна швидше впровадити та оптимізувати методи виявлення анти-DC властивостей.

4.1 Порівняння електроенергії

Після використання низьковольтного трансформатора струму внутрішні характеристики лічильника AC електроенергії змінять, а також зміниться відношення парних гармонік. Для проведення чіткої оцінки цього, повинен бути застосований тестовий лінійний порівняння електроенергії з половинним выпрямленням. Перед тестом, метод порівняння електроенергії з половинним выпрямленням повинен бути відповідно вдосконалений згідно з реальними умовами, щоб забезпечити його згідність з анти-DC властивостями низьковольтного трансформатора струму, що сприятиме покращенню точності виявлення електроенергії.

4.2 1/1 самокалібрування

Схема, обрана для цього тесту, базується на даних JJ G1021-2007 "Правила перевірки електроенергетичних трансформаторів", і деталі показані на рисунку 1.

Для оптимізації 1/1 самокалібрування, експеримент перезавиває вторинне обмотування з тими ж кількістю витків, що і тестовий низьковольтний трансформатор струму. Це уникнення введення помилок стандартними трансформаторами. Схема вимірює половинний струм і з'ясовує помилки. Примітка: трансформатор струму в схемі використовує співвідношення 10/1 для підвищення струму верифікатора, тому результати тесту повинні бути помножені на 10 для точності.

Експерименти доводять, що цей метод ефективно виявляє анти-DC властивості, дозволяючи тестування схеми та самокалібрування, уникнувши помилок вимірювання. Однак, перед вимірюванням потрібно перезавити. Струм і ефективність виявлення зворотньо пропорційні: коли струм зростає, ефективність суттєво падає, але трудова інтенсивність зростає. Отже, половина-хвильова DC комплексна помилка не може точно відобразити окремі анти-DC властивості.

5. Верифікація тесту
5.1 Метод тесту

Симулюючи викрадення електроенергії користувачами електродугових печей за допомогою половинного DC струму, тест встановлює три різні пристрої обліку енергії. Повторні порівняння результатів продуктивності показують, що манганинові лічильники енергії мають відмінну здатність до анти-DC шунтування, задовольняючи потреби стабільності на місці.

5.2 Тестові дані

Достатня підготовка, наукові плани та перевірка місця перед тестом є ключовими. Під час 80-денних оцінок, енергія повторно порівнюється/обчислюється, з детальними записами. Результати: початкові звичайні трансформаторні лічильники показують 40,08% відносну помилку, яка зростає до 90,58% після 80 днів. Манганинові лічильники утримують помилки ≤1% навіть в складних умовах, тоді як традиційні пристрої перевищують 90% з часом. Покращення досліджень анти-DC трансформаторів є важливим для потреб на місці.

6. Висновок

Новий композитний низьковольтний анти-DC трансформатор струму точно вимірює струм, відповідаючи стандартам навіть при навантаженні DC. На відміну від традиційних конструкцій, він зберігає знайомі процеси обмотування та заливки для легкого продвиження. Трансформатори на основі стандартів DC-AC надають сильну оперативність, вирішуючи проблеми відстеження та підвищуючи точність виявлення.