Pengujian Rasio Putaran Lanjutan untuk Trafo Khusus: Scott, Inverse Scott, dan Koneksi V-v

1 Analisis Kesalahan Metode Pengujian Rasio Putaran Tradisional

Jembatan rasio putaran QJ35 dan pengujian berbasis fasa tunggal lainnya semuanya menggunakan prinsip voltmeter ganda. Namun, QJ35 menghilangkan gangguan fluktuasi sumber daya melalui keseimbangan jembatan. Untuk pengujian rasio transformator tiga fasa dengan satu sumber daya, terminal yang sesuai harus disingkat dan data dikonversi, mengubah uji tiga fasa menjadi pengukuran fase tunggal independen, dengan konversi √3 Yd berdasarkan grup koneksi.

Transformator khusus, dengan mode koneksi yang berbeda dari standar, menghadapi tantangan besar dengan metode ini. Transformator Scott memiliki koneksi listrik gulungan primer, sementara transformator rektifikasi memiliki koneksi sekunder. Pengujian fase tunggal dengan sirkuit magnetik yang disingkat mengubah koneksi fase, menyebabkan penyimpangan rasio yang signifikan. Ini juga gagal mengukur perbedaan fase primer-sekunder dengan akurat, membuat penilaian mode koneksi tidak mungkin.

2 Metode Pengujian Rasio Putaran dan Mode Koneksi Transformator Khusus

Untuk menguji rasio putaran transformator khusus (sesuai analisis sebelumnya) secara efisien, gunakan output sumber daya tiga fasa (perbedaan fase 120°, standar) atau dua fasa (perbedaan fase 90°, untuk transformator Scott terbalik). Kunci: uji sesuai operasi aktual transformator, terapkan ~110V, ukur rasio tegangan primer-sekunder dan perbedaan fase untuk menentukan rasio putaran dan mode koneksi.

Pada Gambar 2, (N,n) adalah tanah sinyal instrumen. Terapkan tegangan tiga fasa standar ke sisi tekanan tinggi transformator, ukur tegangan fase (U_A, U_B, U_C, U_a, U_b, U_c) relatif terhadap tanah sinyal. Gunakan operasi vektor untuk menghitung tegangan garis (U_AB, U_BC, U_CA, U_ab, U_bc, U_ca). Turunkan rasio putaran (K_AB/_ab, K_BC/_bc, K_CA/_ca) berdasarkan definisi, dan tentukan grup melalui perbedaan sudut UAB-Uab. Untuk transformator Scott terbalik, terapkan tegangan dua fasa 90° ke sisi tekanan tinggi; ukur rasio putaran dan perbedaan fase dengan cara yang sama. Metode ini menyelaraskan sirkuit magnetik uji dengan sirkuit magnetik kerja transformator, memastikan hasil mencerminkan rasio putaran dan mode koneksi aktual.

3 Prinsip Kerja Instrumen Pengujian

Dengan perkembangan pesat sirkuit terintegrasi berskala besar, peningkatan kinerja perangkat sumber daya, dan evolusi mendalam teknologi pemrosesan sinyal digital, sekarang pada dasarnya mungkin untuk merancang instrumen pengujian rasio putaran khusus sesuai dengan ide-ide tersebut. Instrumen dapat dibagi menjadi tiga bagian: sumber daya, pengambilan sinyal multi-saluran berkecepatan tinggi, dan pemrosesan sinyal digital.

Untuk melakukan pengujian rasio putaran pada transformator dengan metode kabel khusus, sumber daya tiga fasa seimbang atau sumber daya dua fasa dengan perbedaan fase 90° harus digunakan. Sinyal set dikeluarkan oleh perangkat analog, dan setelah diperbesar oleh perangkat daya, tegangan AC tiga fasa dihasilkan, sehingga mewujudkan pengujian transformator khusus dalam kondisi operasional aktual. Untuk mengurangi dampak fluktuasi sumber daya instrumen (AC 220 V) terhadap hasil pengujian, output sumber daya standar harus memiliki stabilitas yang cukup tinggi.

Karena melibatkan banyak operasi vektor, untuk memastikan mode koneksi yang benar dan perbedaan sudut fase antara sisi primer dan sekunder, setidaknya 6 saluran sinyal harus dikumpulkan secara simultan, yaitu 3 saluran tegangan pada sisi tekanan tinggi dan 3 saluran tegangan pada sisi tekanan rendah. Instrumen mengadopsi desain struktural mikrokomputer tunggal yang dikombinasikan dengan FPGA. FPGA menyelesaikan sampling sinkron dan penyimpanan data dari 6 saluran sinyal, dan mikrokomputer tunggal bertanggung jawab atas pemrosesan dan output data.

Untuk menghindari dampak berbagai gangguan elektromagnetik kompleks terhadap data pengujian di lokasi pengujian, hilangkan berbagai sinyal gangguan selain gelombang fundamental sinyal AC sumber daya pengujian, dan gunakan algoritma transformasi Fourier cepat untuk melakukan pemrosesan sinyal digital pada setiap saluran sinyal, sehingga mencapai tujuan anti-gangguan. Dengan menggunakan transformasi Fourier cepat, informasi vektor setiap saluran sinyal dan perbedaan sudut fase antara sisi primer dan sekunder dapat diperoleh dengan mudah, dan kemudian perbedaan sudut fase dan mode koneksi dapat dihitung.

Untuk menghindari dampak kesalahan sumber daya pengujian tiga fasa terhadap pengukuran, ketika tegangan fase pengujian adalah 80 V, ketidakseimbangan amplitudo tegangan sumber daya harus lebih baik dari ±0,04 V, dan ketidakseimbangan fase harus lebih baik dari ±0,04°.

4 Hasil Pengukuran Transformator Scott dan Scott Terbalik

Instrumen pengujian rasio putaran transformator khusus yang dikembangkan sesuai dengan ide-ide tersebut telah diuji di suatu gardu induk, dan data yang diukur ditunjukkan dalam Tabel 1.

Dapat dilihat dari Tabel 1 bahwa instrumen pengujian transformator khusus berbasis sumber daya tegangan tiga fasa telah berhasil menyelesaikan pengujian rasio putaran dua jenis transformator khusus, dan perbedaan sudut fase juga memenuhi persyaratan transformator aktual. Nilai perbedaan sudut fase dalam Tabel 1 adalah perbedaan sudut fase yang didefinisikan dalam kolom masing-masing, dan an-bn mewakili perbedaan sudut fase ke fase pada sisi tekanan rendah.

5 Pengujian Transformator yang Terhubung V-v

Mode kabel dan diagram vektor tegangan transformator yang terhubung V-v berbeda dari transformator Scott. Namun, fitur umum mereka adalah mengubah sumber daya tiga fasa menjadi sumber daya dua fasa dengan perbedaan fase tetap untuk memenuhi persyaratan beban tidak seimbang. Oleh karena itu, metode pengukuran yang sama dapat diterapkan. Gambar 3 dan 4 menunjukkan diagram kabel dan diagram vektor tegangan dari kedua mode kabel ini.

Karena perbedaan fase antara tegangan dua fasa pada sisi sekunder dalam mode koneksi V-v adalah 60°, bukan 90° seperti dalam mode Scott, hasil yang diberikan oleh instrumen berbeda saat menghitung kesalahan relatif rasio putaran.

Saat menguji dengan instrumen BZJT-I, pilih mode "Scott" lalu tutup saklar untuk memulai pengukuran.

Perlu dicatat bahwa rasio putaran standar di sini merujuk pada rasio tegangan garis tiga fasa pada sisi tekanan tinggi transformator yang diuji terhadap tegangan fase tunggal pada sisi tekanan rendah U_ab/U_αn atau U_ab/U_βn. Dalam diagram struktur di bawah ini, a dan b berkorespondensi dengan α dan β dari transformator Scott, dan n dalam diagram berkorespondensi dengan terminal umum fase α dan β.

Tabel 2 menunjukkan hasil pengujian transformator Scott. Ketika menghitung kesalahan item "AB/ab", instrumen secara internal membagi rasio putaran standar input dengan 1,4142 sebagai acuan perhitungan. Untuk transformator yang terhubung V-v, karena perbedaan fase antara tegangan dua fasa pada sisi sekunder adalah 60°, perbedaan tetap 41,42% diperkenalkan ke dalam perhitungan kesalahan relatif, tetapi nilai rasio putaran yang sebenarnya diukur adalah benar.

Untuk transformator yang terhubung V-v, nilai dua perbedaan sudut fase haruslah -60,000° (perbedaan fase tegangan fase pada sisi sekunder) dan -300,00° (perbedaan fase tegangan garis antara sisi primer dan sekunder).

6 Kesimpulan

Menggunakan sumber daya pengujian fase tunggal tidak dapat memenuhi persyaratan pengukuran rasio putaran dan mode koneksi transformator khusus dengan mode kabel yang rumit. Untuk menyesuaikan dengan pekerjaan pengujian rasio putaran di lapangan dan produsen transformator khusus, mode sumber daya pengujian tiga fasa harus dipilih untuk pengukuran. Instrumen pengujian rasio putaran khusus, yang didasarkan pada output sumber daya tegangan tiga fasa standar dan didukung oleh teknologi pengambilan sinkron berkecepatan tinggi dan teknologi pemrosesan sinyal digital, dapat dengan baik menyelesaikan pengujian rasio putaran dan mode koneksi.