Napredni testiranje omjera zavojnica za specijalne transformatora: Scott, Inverzni Scott i V-v spojevi

1 Analiza grešaka tradicionalnih metoda testiranja omjera zavojnica

QJ35 most za omjer zavojnica i slični testeri temeljeni na jednofaznoj mjeri koriste princip dvostrukog voltmetra. QJ35 međutim, eliminira interferenciju fluktuacija napajanja putem ravnoteže mosta. Za testiranje omjera zavojnica trofaznog transformatora s jednim izvorom napajanja, odgovarajući terminali moraju biti skraćeni i podaci pretvoreni, pretvarajući trofazne teste u neovisne jednofazne mjerenja, uz √3 Yd konverziju temeljenu na grupama spojeva.

Specijalni transformatori, s različitim načinima spajanja od standardnih, suočavaju se s velikim izazovima s ovom metodom. Scott transformatori imaju električne spojeve primarnog zavoja, dok pravilni transformatori imaju spojeve sekundarnog zavoja. Jednofazno testiranje s skraćenim magnetnim krugovima mijenja fazne spojeve, što uzrokuje značajne odstupanja u omjeru. Također ne može točno mjeriti fazne razlike između primarnog i sekundarnog zavoja, čime je nemoguće odlučiti o načinu spajanja.

2 Metode testiranja omjera zavojnica i načina spajanja specijalnih transformatora

Za učinkovito testiranje omjera zavojnica specijalnih transformatora (prema prijašnjem analizama), koristite trofazni (120° fazni razmak, standard) ili dvofazni (90° fazni razmak, za inverzne Scott transformatore) izlaz izvora napajanja. Ključ: testirajte prema stvarnom radu transformatora, primijenite ~110V, izmjerite omjere napona primarnog i sekundarnog zavoja te fazne razlike kako biste odredili omjer zavojnica i način spajanja.

Na slici 2, (N,n) je signal zemljišta. Primijenite standardni trofazni napon na visokonaponski dio transformatora, izmjerite fazne napone (U_A, U_B, U_C, U_a, U_b, U_c) u odnosu na signal zemljišta. Koristite vektorske operacije za izračun linijskih napona (U_AB, U_BC, U_CA, U_ab, U_bc, U_ca). Prema definiciji izvedite omjere zavojnica (K_AB/_ab, K_BC/_bc, K_CA/_ca) i odredite grupe preko razlika kuta UAB-Uab. Za inverzne Scott transformatore, primijenite 90° dvofazni napon na visokonaponski dio; analogno izmjerite omjere zavojnica i fazne razlike. Ova metoda poravnava testni magnetni krug s radnim magnetnim krugom transformatora, osiguravajući da rezultati odražavaju stvarne omjere zavojnica i načine spajanja.

3 Načelo rada testera

S brzim razvojem velikih integriranih sklopova, poboljšanjem performansi uređaja za napajanje i dubokom evolucijom tehnologije obrade digitalnih signala, sada je gotovo moguće dizajnirati specijalne instrumente za testiranje omjera zavojnica prema gore navedenim idejama. Instrument se može približno podijeliti u tri dijela: izvor napajanja, višekanalno brzo prikupljanje signala i obrada digitalnih signala.

Da bi se provodilo testiranje omjera zavojnica transformatora sa specifičnim načinom spajanja, mora se koristiti ravnotežni trofazni izvor napajanja ili dvofazni izvor napajanja s faznim razmakom od 90°. Sklop analognih uređaja šalje postavljeni signal, koji nakon pojačavanja putem napajanja isporučuje trofazni AC napon, omogućujući testiranje specijalnog transformatora u stvarnim uvjetima rada. Da bi se smanjio utjecaj fluktuacija napajanja instrumenata (AC 220 V) na rezultate mjerenja, izlaz standardnog izvora napajanja mora imati relativno visoku stabilnost.

Zbog uključivanja velikog broja vektorskih operacija, kako bi se osiguralo točno spajanje i razlika faza između primarnog i sekundarnog zavoja, mora se istodobno prikupiti barem 6 kanala signala, odnosno 3 kanala napona na visokonaponskom dijelu i 3 kanala napona na niskonaponskom dijelu. Instrument koristi strukturni dizajn kombiniranog jednočipnog mikroprocesora i FPGA. FPGA obavlja sinkrono uzorkovanje i pohranu 6 kanala signala, a jednočipni mikroprocesor je odgovoran za obradu podataka i njihov izlaz.

Da bi se izbjegao utjecaj raznih složenih elektromagnetskih interferencija na testne podatke na mjestu testiranja, eliminiraju se sve interferentne signale osim osnovne valne AC signala testnog izvora napajanja, te se koristi algoritam brze Fourierove transformacije za obradu digitalnih signala svakog kanala, kako bi se postigla svrha suzbijanja interferencija. Koristeći brzu Fourierovu transformaciju, lako se dobivaju vektorske informacije svakog kanala signala i razlika faza između primarnog i sekundarnog zavoja, te se zatim izračunavaju razlike faza i načini spajanja.

Da bi se izbjegao pogrešan utjecaj trofaznog testnog izvora napajanja na mjerenje, kada je testna fazna naponska razina 80 V, amplitudna neravnoteža napajanja treba biti bolja od ±0,04 V, a fazna neravnoteža treba biti bolja od ±0,04°.

4 Rezultati mjerenja Scott i inverznih Scott transformatora

Razvijeni specijalni tester omjera zavojnica prema gore navedenim idejama testiran je u određenoj podstanici, a podaci mjerenja prikazani su u tablici 1.

Iz tablice 1 vidljivo je da je specijalni tester omjera zavojnica temeljen na trofaznom izvoru napajanja uspješno dovršio testiranje omjera zavojnica dvaju tipova specijalnih transformatora, a razlike faza također zadovoljavaju zahtjeve stvarnog transformatora. Vrijednosti razlika faza u tablici 1 predstavljaju definirane razlike faza u svojim stupcima, a an - bn označava razliku faza između faza na niskonaponskom dijelu.

5 Testiranje transformatora sa V-v spojem

Način spajanja i dijagram vektora napona transformatora sa V-v spojem razlikuju se od onih Scott transformatora. Međutim, njihova zajednička značajka je da pretvaraju trofazni izvor napajanja u dvofazni izvor napajanja s fiksiranim faznim razmakom kako bi se ispunili zahtjevi nesimetričnih opterećenja. Stoga se može koristiti ista metoda mjerenja. Slikovi 3 i 4 pokazuju sheme spoja i dijagrame vektora napona ovih dvaju načina spajanja.

Budući da je razlika faza između dvofaznih napona na sekundarnom dijelu kod V-v spoja 60°, a ne 90° kao u Scott spoju, rezultati koje daje instrument razlikuju se prilikom izračuna relativne greške omjera zavojnica.

Prilikom testiranja s BZJT-I testerom, odaberite "Scott" mod, a zatim zapalite prekidač kako biste započeli mjerenje.

Treba napomenuti da se standardni omjer zavojnica ovdje odnosi na omjer linijskog napona tri faze na visokonaponskom dijelu testiranog transformatora i napona jedne faze na niskonaponskom dijelu U_ab/U_αn ili U_ab/U_βn. U strukturnom dijagramu, a i b odgovaraju α i β Scott transformatora, a n na dijagramu odgovara zajedničkom terminalu faza α i β.

Tablica 2 prikazuje rezultate testiranja Scott transformatora. Prilikom izračuna greške stavke "AB/ab", instrument unutarnje dijeli ulazni standardni omjer zavojnica s 1,4142 kao temeljem za izračun. Za transformator sa V-v spojem, budući da je razlika faza između dvofaznih napona na sekundarnom dijelu 60°, u izračun relativne greške uvodi se fiksna razlika od 41,42%, ali je zapravo izmjerena vrijednost omjera zavojnica točna.

Za transformator sa V-v spojem, vrijednosti dvije razlike faza trebaju biti –60,000° (razlika faza faznih napona na sekundarnom dijelu) i –300,00° (razlika faza linijskih napona između primarnog i sekundarnog dijela).

6 Zaključak

Korištenje jednofaznog testnog izvora napajanja ne može zadovoljiti zahtjeve za mjerenje omjera zavojnica i načina spajanja specijalnih transformatora s složenim načinima spajanja. Da bi se prilagodilo radu testiranja omjera zavojnica na terenu i proizvođačima specijalnih transformatora, treba odabrati trofazni mod izvora napajanja za mjerenje. Specijalni tester omjera zavojnica, temeljen na izlazu trofaznog standardnog izvora napajanja i podržan brzom sinkronom tehnikom prikupljanja i obradom digitalnih signala, može dobro dovršiti testiranje omjera zavojnica i načina spajanja.