Proves Avançades de Relació de Voltatges per a Transformadors Especials: Scott Inverse Scott i Connexions V-v
1 Anàlisi d'errors dels mètodes tradicionals de prova de la raó de voltatge
El pont de raó de voltatge QJ35 i altres provadores basades en fase única utilitzen el principi del doble voltímetre. No obstant això, el QJ35 elimina les interferències de fluctuació de l'alimentació mitjançant l'equilibri del pont. Per a la prova de la raó de transformació de transformadors trifàsics amb una sola alimentació, s'han de fer ponts entre els terminals corresponents i convertir les dades, transformant així les proves trifàsiques en mesures unifàsiques independents, amb conversió √3 Yd basada en grups de connexió.
Els transformadors especials, amb modes de connexió diferents als estàndards, tenen greus problemes amb aquest mètode. Els transformadors Scott tenen connexions elèctriques primàries, mentre que els transformadors rectificadors tenen connexions secundàries. La prova unifàsica amb circuits magnètics fets pont altera les connexions de fase, causant desviacions significatives en la raó. També no permet mesurar amb precisió les diferències de fase entre primària i secundària, fent impossible jutjar el mode de connexió.
2 Mètodes de prova per a la raó de voltatge i el mode de connexió dels transformadors especials
Per a provar eficientment la raó de voltatge dels transformadors especials (segons l'anàlisi anterior), utilitzeu sortides d'alimentació trifàsica (diferència de fase de 120°, estàndard) o bifàsica (diferència de fase de 90°, per a transformadors Scott inversos). La clau: proveu segons l'operació real del transformador, apliqueu ~110V, mesureu les raons de voltatge primària-secundària i les diferències de fase per determinar la raó de voltatge i el mode de connexió.
En la Figura 2, (N,n) és el terra de senyal de l'instrument. Apliqueu una tensió trifàsica estàndard al costat de alta tensió del transformador, mesureu les tensions de fase (UA, UB, UC, Ua, Ub, Uc) respecte al terra de senyal. Utilitzeu operacions vectorials per calcular les tensions de línia (UAB, UBC, UCA, Uab, Ubc, Uca). Deriveu les raons de voltatge (KAB/ab, KBC/bc, KCA/ca) segons la definició, i determineu els grups a través de les diferències d'angle UAB-Uab. Per als transformadors Scott inversos, apliqueu una tensió bifàsica de 90° al costat de alta tensió; mesureu de manera similar les raons de voltatge i les diferències de fase. Aquest mètode alinea el circuit magnètic de prova amb el circuit magnètic de treball del transformador, assegurant que els resultats reflecteixin les raons de voltatge i els modes de connexió reals.
3 Principi de funcionament de l'instrument de prova
Amb el desenvolupament ràpid dels circuits integrats a gran escala, la millora del rendiment dels dispositius d'alimentació, i l'evolució en profunditat de la tecnologia de processament de senyals digitals, ara és bàsicament possible dissenyar instruments de prova de raó de voltatge especials d'acord amb les idees esmentades. L'instrument es pot dividir aproximadament en tres parts: alimentació, adquisició ràpida de senyals multicanal, i processament de senyals digitals.
Per a realitzar una prova de raó de voltatge en un transformador amb un mode de cablatge especial, s'ha d'utilitzar una alimentació trifàsica equilibrada o una alimentació bifàsica amb una diferència de fase de 90°. Un senyal predefinit s'envia mitjançant dispositius analògics, i després d'amplificar-lo amb dispositius de potència, s'obté una tensió AC trifàsica, així realitzant la prova del transformador especial en condicions de treball reals. Per reduir l'impacte de la fluctuació de l'alimentació de l'instrument (AC 220 V) sobre els resultats de la prova, la sortida de l'alimentació estàndard ha de tenir una estabilitat relativament alta.
Degut a la implicació d'un gran nombre d'operacions vectorials, per assegurar el mode de connexió correcte i la diferència d'angle de fase entre primària i secundària, cal recollir simultàniament com a mínim sis canals de senyals, és a dir, tres canals de tensions al costat de alta tensió i tres canals de tensions al costat de baixa tensió. L'instrument adopta un disseny estructural d'un microcontrolador monochip combinat amb un FPGA. El FPGA completa la mostreig sincròn i l'emmagatzemament de dades dels sis canals de senyals, i el microcontrolador monochip és responsable del processament de dades i la sortida.
Per evitar l'impacte de diverses interferències electromagnètiques complexes en les dades de prova al lloc de prova, elimineu tots els senyals d'interferència excepte la ona fonamental del senyal AC de l'alimentació de prova, i utilitzeu l'algoritme de transformada ràpida de Fourier per realitzar el processament de senyals digitals en cada canal de senyals, així assolint l'objectiu d'anti-interferència. Utilitzant la transformada ràpida de Fourier, es pot obtenir convenientment la informació vectorial de cada canal de senyals i la diferència d'angle de fase entre primària i secundària, i després es poden calcular la diferència d'angle de fase i el mode de connexió.
Per evitar l'impacte d'error de l'alimentació de prova trifàsica en la mesura, quan la tensió de fase de prova és de 80 V, el grau d'equilibri de l'amplitud de la tensió de l'alimentació hauria de ser millor de ±0,04 V, i el grau d'equilibri de fase hauria de ser millor de ±0,04°.
4 Resultats mesurats dels transformadors Scott i Scott inversos
L'instrument de prova de raó de voltatge especial desenvolupat segons les idees esmentades s'ha provat en una certa subestació, i les dades mesurades es mostren a la Taula 1.
Es pot veure a la Taula 1 que l'instrument de prova de transformadors especial basat en l'alimentació de tensió trifàsica ha completat amb èxit la prova de raó de voltatge de dos tipus de transformadors especials, i la diferència d'angle de fase també compleix amb els requisits del transformador real. Els valors de la diferència d'angle de fase a la Taula 1 són les diferències d'angle de fase definides en les seves columnes respectives, i an-bn representa la diferència d'angle de fase entre fases al costat de baixa tensió.
5 Prova de transformadors connectats V-v
El mode de cablatge i el diagrama de vectors de tensió d'un transformador connectat V-v són diferents dels d'un transformador Scott. No obstant això, la seva característica comuna és que converteixen una alimentació trifàsica en una alimentació bifàsica amb una diferència de fase fixa per satisfer la necessitat de càrregues desequilibrades. Per tant, es pot adoptar el mateix mètode de mesura. Les Figures 3 i 4 mostren els diagrames de cablatge i els diagrames de vectors de tensió d'aquests dos modes de cablatge.
Com que la diferència de fase entre les tensions bifàsiques al costat secundari en el mode de connexió V-v és de 60°, en lloc de 90° en el mode Scott, els resultats donats per l'instrument difereixen quan es calcula l'error relatiu de la raó de voltatge.
Quan es prova amb l'instrument BZJT-I, seleccioneu el mode "Scott" i després tanqueu l'interruptor per iniciar la mesura.
Cal tenir en compte que la raó de voltatge estàndard aquí es refereix a la raó de la tensió de línia de les tres fases al costat de alta tensió del transformador provat a la tensió de la fase única al costat de baixa tensió Uab/Uαn o Uab/Uβn. En el diagrama estructural a continuació, a i b corresponen a α i β del transformador Scott, i n al diagrama correspon al terminal comú de les fases α i β.
La Taula 2 mostra els resultats de la prova d'un transformador Scott. Quan es calcula l'error de l'ítem "AB/ab", l'instrument divideix internament la raó de voltatge estàndard d'entrada per 1,4142 com a referència de càlcul. Per al transformador connectat V-v, ja que la diferència de fase entre les tensions bifàsiques al costat secundari és de 60°, s'introdueix una diferència fixa del 41,42% en el càlcul de l'error relatiu, però el valor mesurat de la raó de voltatge és correcte.
Per al transformador connectat V-v, els valors de les dues diferències d'angle de fase haurien de ser –60,000° (diferència de fase de les tensions de fase al costat secundari) i –300,00° (diferència de fase de les tensions de línia entre el costat primari i secundari).
6 Conclusió
Utilitzar una alimentació de prova unifàsica no compleix els requisits de mesura per a la raó de voltatge i el mode de connexió dels transformadors especials amb modes de cablatge complexos. Per adaptar-se a la feina de prova de raó de voltatge en lloc i per a fabricants de transformadors especials, s'ha de seleccionar un mode d'alimentació de prova trifàsica per a la mesura. L'instrument de prova de raó de voltatge especial, basat en la sortida d'una alimentació de tensió trifàsica estàndard i suportat per tecnologies d'adquisició síncrona de velocitat alta i processament de senyals digitals, pot completar bé les proves de la raó de voltatge i el mode de connexió.
