高度なターン比試験：特殊トランスフォーマー用 スコット接続 インバーススコット接続 V-v接続
1 伝統的な巻線比試験方法のエラー分析
QJ35巻線比ブリッジやその他の単相ベースの試験機はすべて、二重電圧計原理を使用しています。しかし、QJ35は、ブリッジバランスにより電源の変動干渉を排除します。単一の電源で三相トランスフォーマの巻線比試験を行う場合、対応する端子をショートし、データを変換して、三相試験を独立した単相測定に変換し、接続グループに基づいて√3 Yd変換を行います。
標準とは異なる接続モードを持つ特殊トランスフォーマでは、この方法が大きな課題をもたらします。スコットトランスフォーマは一次巻線に電気接続があり、整流トランスフォーマは二次巻線に電気接続があります。磁気回路をショートして単相試験を行うと、位相接続が変化し、巻線比に大きなずれが生じます。また、一次-二次間の位相差を正確に測定できず、接続モードの判断ができません。
2 特殊トランスフォーマの巻線比および接続モードの試験方法
特殊トランスフォーマの巻線比を効率的に試験するためには（前述の分析に基づく）、三相（120°位相差、標準）または二相（90°位相差、逆スコットトランスフォーマ用）の電源出力を使用します。鍵となるのは、トランスフォーマの実際の動作に従って試験を行い、〜110Vを適用し、一次-二次間の電圧比と位相差を測定して巻線比と接続モードを決定することです。
図2において、(N,n)は計器信号接地です。トランスフォーマの高圧側に標準三相電圧を適用し、信号接地に対する相電圧(UA, UB, UC, Ua, Ub, Uc)を測定します。ベクトル演算を使用して線電圧(UAB, UBC, UCA, Uab, Ubc, Uca)を計算します。定義に基づいて巻線比(KAB/ab, KBC/bc, KCA/ca)を導出し、UAB-Uabの角度差によりグループを決定します。逆スコットトランスフォーマの場合、高圧側に90°二相電圧を適用し、同様に巻線比と位相差を測定します。この方法は試験磁気回路をトランスフォーマの動作磁気回路に合わせることで、結果が実際の巻線比と接続モードを反映します。
3 計器の動作原理
大規模集積回路の急速な発展、電源装置の性能向上、デジタル信号処理技術の進化により、上記のアイデアに基づいて特殊巻線比試験計を設計することが基本的には可能になりました。計器は大まかに三つの部分に分けられます：電源、マルチチャネル信号高速取得、デジタル信号処理。
特殊配線方式のトランスフォーマの巻線比試験を行うには、平衡三相電源または90°位相差の二相電源を使用する必要があります。アナログデバイスから設定信号が出力され、パワーデバイスによって増幅されて三相交流電圧が出力され、実際の動作条件下での特殊トランスフォーマの試験が実現されます。計器の電源（AC 220 V）の変動が試験結果に与える影響を減らすために、標準電源の出力は比較的高い安定性を持つ必要があります。
多数のベクトル演算が関与するため、正しい接続モードと一次-二次間の位相差を確保するために、少なくとも6チャネルの信号を同時に収集する必要があります。つまり、高圧側の3チャネルの電圧と低圧側の3チャネルの電圧です。計器はマイクロコンピュータとFPGAを組み合わせた構造設計を採用しています。FPGAは6チャネルの信号の同期サンプリングとデータ保存を完了し、マイクロコンピュータはデータ処理と出力を担当します。
試験現場での様々な複雑な電磁干渉が試験データに与える影響を避けるため、試験電源の交流信号の基本波以外の様々な干渉信号を除去し、各チャネルの信号に対して高速フーリエ変換アルゴリズムを用いてデジタル信号処理を行うことで、抗干渉の目的を達成します。高速フーリエ変換を使用することで、各チャネルの信号のベクトル情報と一次-二次間の位相差を容易に得ることができ、その後位相差と接続モードを計算することができます。
三相試験電源による測定の誤差影響を避けるために、試験相電圧が80 Vの場合、電源電圧の振幅不均衡度は±0.04 V以下、位相不均衡度は±0.04°以下であることが望ましいです。
4 スコットトランスフォーマと逆スコットトランスフォーマの測定結果
上記のアイデアに基づいて開発された特殊トランスフォーマ巻線比試験計は、ある変電所で試験され、測定データは表1に示されています。
表1から、三相電源に基づく特殊トランスフォーマ試験計は、二種類の特殊トランスフォーマの巻線比試験を成功裏に完了しており、位相差も実際のトランスフォーマの要求を満たしています。表1の位相差値は、それぞれの列で定義された位相差であり、an-bnは低圧側の相間位相差を表します。
5 V-v接続トランスフォーマの試験
V-v接続トランスフォーマの配線方式と電圧ベクトル図は、スコットトランスフォーマとは異なりますが、共通点は三相電源を固定位相差を持つ二相電源に変換して非平衡負荷の要件を満たすことです。したがって、同じ測定方法を採用することができます。図3と図4はこれらの二つの配線方式の配線図と電圧ベクトル図を示しています。
V-v接続モード下の二次側の二相電圧の位相差は60°であり、スコットモードの90°とは異なるため、巻線比の相対誤差を計算する際の計器の結果は異なります。
BZJT-I試験計を使用して試験を行う場合、「スコット」モードを選択してスイッチを閉じて測定を開始します。
ここで標準巻線比は、試験トランスフォーマの高圧側の三相線電圧と低圧側の単相電圧Uab/UαnまたはUab/Uβnの比率を指します。以下の構造図において、aとbはスコットトランスフォーマのαとβに対応し、図中のnはαとβフェーズの共通端子に対応します。
表2はスコットトランスフォーマの試験結果を示しています。「AB/ab」項目の誤差を計算する際、計器は内部で入力された標準巻線比を1.4142で割ったものを計算基準としています。V-v接続トランスフォーマの場合、二次側の二相電圧の位相差が60°であるため、相対誤差の計算に41.42%の固定差が導入されますが、実際に測定される巻線比は正しいです。
V-v接続トランスフォーマの場合、二つの位相差の値は-60.000°（二次側の相電圧の位相差）と-300.00°（一次側と二次側の線電圧の位相差）となります。
6 結論
単相試験電源を使用することは、複雑な配線方式を持つ特殊トランスフォーマの巻線比と接続モードの測定要件を満たすことはできません。現場や特殊トランスフォーマ製造業者の巻線比試験作業に適応するためには、三相試験電源モードを選択して測定を行うべきです。三相標準電圧源の出力を基に、高速同期取得技術とデジタル信号処理技術をサポートする特殊巻線比試験計は、巻線比と接続モードの試験を良好に完了できます。
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