Avanceret strømforsøg for specielle transformatorer: Scott Inverse Scott og V-v forbindelser

1 Fejlanalyse af traditionelle spændingsforholdstestmetoder

QJ35 spændingsforholdsbrog og andre enefasede testere bruger princippet om dobbeltvoltmåler. QJ35 eliminerer dog strømforsyningens fluktuationer via brogbalance. For at teste tre-fase-transformatorspændingsforhold med enkeltstrømforsyning, skal de tilsvarende terminaler forbindes, og data konverteres, hvilket gør tre-fasetest til uafhængige enefasemålinger, med √3 Yd-konvertering baseret på forbindelsesgrupper.

Specielle transformatorer med forskellige forbindelsestyper end standardtransformatorer står over for store udfordringer ved denne metode. Scott-transformatorer har primær vindings elektriske forbindelser, mens rektifierende transformatorer har sekundære forbindelser. Enefasemåling med kortsluttede magnetiske kredsløb ændrer faseforbindelser, hvilket fører til betydelige spændingsforholdsafligelser. Det kan også ikke præcist måle fasedifferencer mellem primær- og sekundærsiden, hvilket gør det umuligt at vurdere forbindelsestypen.

2 Testmetoder for spændingsforhold og forbindelsestype hos specielle transformatorer

For effektivt at teste spændingsforholdet for specielle transformatorer (ifølge den foregående analyse), bruges tre-fase (120° faseskil, standard) eller to-fase (90° faseskil, for inverse Scott-transformatorer) strømforsyningsudgang. Nøglen er: test i henhold til transformatorens faktiske drift, anvend ~110V, mål spændingsforhold og fasedifferencer mellem primær- og sekundærsiden for at fastlægge spændingsforholdet og forbindelsestypen.

I figur 2 er (N,n) instrumentets signaljord. Anvend standard tre-fase spænding på transformatorens højspændings side, mål fasespændinger (U_A, U_B, U_C, U_a, U_b, U_c) i forhold til signaljorden. Brug vektoroperationer til at beregne linjespændinger (U_AB, U_BC, U_CA, U_ab, U_bc, U_ca). Beregn spændingsforhold (K_AB/_ab, K_BC/_bc, K_CA/_ca) ifølge definition, og bestem grupper via UAB-Uab vinkelafstande. For inverse Scott-transformatorer, anvend 90° to-fase spænding på højspændings-siden; mål på samme måde spændingsforhold og fasedifferencer. Denne metode justerer testmagnetkredsløbet med transformatorens arbejdsmagnetkredsløb, hvilket sikrer, at resultaterne afspejler de faktiske spændingsforhold og forbindelsestyper.

3 Funktionsprincip for testinstrumentet

Med den hurtige udvikling af store integrerede kredsløb, forbedring af strømforsyningsenheder, og dybdegående evolution af digital signalbehandlingsteknologi, er det nu i høj grad muligt at designe specialiserede spændingsforholdstestinstrumenter i overensstemmelse med de ovennævnte idéer. Instrumentet kan groft opdeles i tre dele: strømforsyning, flerkanalsignalhastighedsoptagelse, og digital signalbehandling.

For at foretage en spændingsforholdstest på en transformator med en speciel forbindelsesmetode, skal der bruges en balanceret tre-fase strømforsyning eller en to-fase strømforsyning med en 90° faseskil. Et satssignal sendes ud af analog enheder, og efter at være blevet forstærket af strømforsyningen, gives en tre-fase AC-spænding ud, således at testen af den specielle transformator under de faktiske driftsforhold kan realiseres. For at reducere indvirkningen af instrumentets strømforsyning (AC 220 V) på testresultaterne, skal udgangen fra standardstrømforsyningen have en relativt høj stabilitet.

På grund af involveringen af mange vektoroperationer, for at sikre korrekt forbindelsestype og faseskil mellem primær- og sekundærsiden, skal mindst 6 kanaler af signaler samtidig indsamles, dvs. 3 kanaler af spændinger på højspændings-siden og 3 kanaler af spændinger på lavspændings-siden. Instrumentet anvender et strukturdesign af en enkeltchip mikrocomputer kombineret med en FPGA. FPGA udfører synkron sampling og datalagring af de 6 kanaler af signaler, og enkeltchip mikrocomputeren er ansvarlig for databehandling og output.

For at undgå indvirkningen af forskellige komplekse elektromagnetiske støj på testdataene på teststedet, eliminere forskellige støjsignal udover grundbølgen af AC-signalet fra teststrømforsyningen, og anvende hurtig Fouriertransform algoritme til at udføre digital signalbehandling på hver kanal af signaler, for at opnå formålet med støjfrihed. Ved hjælp af hurtig Fouriertransform kan vektorinformationen for hver kanal af signaler og faseskil mellem primær- og sekundærsiden nemt opnås, og derefter kan faseskil og forbindelsestype beregnes.

For at undgå fejlindvirkningen af tre-fase teststrømforsyningen på målingen, når testfasespændingen er 80 V, bør amplituden af ubalancen i strømforsyningsspændingen være bedre end ±0.04 V, og faseskil ubalancen bør være bedre end ±0.04°.

4 Målte resultater for Scott- og inverse Scott-transformatorer

Den specielle transformatorspændingsforholdstester, som er udviklet i overensstemmelse med de ovenstående idéer, er blevet testet i en bestemt understation, og de målte data vises i tabel 1.

Det kan ses af tabel 1, at den specielle transformatortester baseret på tre-fase spændingsforsyning har succesfuldt udført spændingsforholdstesten af to typer specielle transformatorer, og faseskil passer også til kravene for den faktiske transformator. Faseskil værdierne i tabel 1 er faseskil defineret i deres respektive kolonner, og an-bn repræsenterer faseskil på lavspændings-siden.

5 Test af V-v-forbundne transformatorer

Forbindelsesmetoden og spændingsvektor-diagrammet for en V-v-forbundet transformator er anderledes end for en Scott-transformator. Men deres fælles træk er, at de konverterer en tre-fase strømforsyning til en to-fase strømforsyning med en fast faseskil for at opfylde kravet om uafbalancerede belastninger. Derfor kan samme målingsmetode anvendes. Figurer 3 og 4 viser forbindelsediagrammer og spændingsvektor-diagrammer for disse to forbindelsesmetoder.

Da faseskillet mellem de to-fase spændinger på sekundærsiden under V-v-forbindelsen er 60°, i stedet for 90° i Scott-metoden, giver instrumentet forskellige resultater, når det beregner den relative fejl i spændingsforholdet.

Når man tester med BZJT-I-tester, skal man vælge "Scott" -tilstanden og derefter slukke for skruen for at starte målingen.

Det skal bemærkes, at standardspændingsforholdet her refererer til forholdet mellem linjespændingen af de tre faser på højspændings-siden af den testede transformator til spændingen af den enkelte fase på lavspændings-siden U_ab/U_αn eller U_ab/U_βn. I strukturdiagrammet nedenfor svarer a og b til α og β af Scott-transformator, og n i diagrammet svarer til den fælles terminal for α og β faser.

Tabel 2 viser testresultaterne for en Scott-transformator. Når der beregnes fejl for "AB/ab"-punktet, dividerer instrumentet internt den indtastede standardspændingsforhold med 1.4142 som beregningsreference. For V-v-forbundne transformatorer, da faseskillet mellem de to-fase spændinger på sekundærsiden er 60°, indføres en fast forskel på 41.42% i beregningen af den relative fejl, men det faktisk målte spændingsforhold er korrekt.

For V-v-forbundne transformatorer, bør værdierne for de to faseskil være –60.000° (faseskil for fasespændinger på sekundærsiden) og –300.00° (faseskil for linjespændinger mellem primær- og sekundærsiden).

6 Konklusion

Brug af en enefase teststrømforsyning kan ikke opfylde målingskravene for spændingsforhold og forbindelsestype for specielle transformatorer med komplekse forbindelsesmetoder. For at tilpasse sig spændingsforholdstest-arbejdet for lokaliteter og specielle transformatorproducenter, bør tre-fase teststrømforsyning anvendes til måling. Den specielle spændingsforholdstester, som er baseret på output fra en tre-fase standardspændingsforsyning og understøttet af højhastigheds-synkron optagelsesteknologi og digital signalbehandlings-teknologi, kan godt udføre test af spændingsforhold og forbindelsestype.