고급 회전비 테스트: 특수 변압기 Scott Inverse Scott 및 V-v 연결

1 전통적인 변비율 테스트 방법의 오류 분석

QJ35 변비율 브리지 및 기타 단상-단상 기반 테스터는 모두 이중 볼트미터 원리를 사용합니다. 그러나 QJ35는 브리지 균형을 통해 전원 공급 변동 간섭을 제거합니다. 단일 전원 공급으로 삼상 변압기 비율 테스트를 수행하려면 해당 단자를 단락하고 데이터를 변환하여 삼상을 독립적인 단상 측정으로 바꾸어야 하며, 연결 그룹에 따라 √3 Yd 변환이 필요합니다.

표준보다 다른 연결 모드를 가진 특수 변압기는 이 방법으로 큰 도전에 직면합니다. 스콧 변압기는 일차 권선 전기 연결을 가지고 있으며, 정류 변압기는 이차 권선을 가지고 있습니다. 자기 회로를 단락한 단상 테스트는 위상 연결을 변경하여 상당한 비율 편차를 초래하며, 일차-이차 위상 차이를 정확하게 측정할 수 없어 연결 모드 판단이 불가능해집니다.

2 특수 변압기의 변비율 및 연결 모드 테스트 방법

특수 변압기의 변비율을 효율적으로 테스트하기 위해 (이전 분석에 따르면) 삼상 (120° 위상 차, 표준) 또는 두 상 (90° 위상 차, 역 스콧 변압기용) 전원 출력을 사용합니다. 핵심은: 변압기의 실제 작동에 따라 ~110V를 적용하고, 일차-이차 전압 비율과 위상 차이를 측정하여 변비율과 연결 모드를 결정하는 것입니다.

도 2에서 (N,n)은 계측 신호 접지입니다. 변압기 고압 측에 표준 삼상 전압을 적용하고, 신호 접지에 대한 위상 전압 (U_A, U_B, U_C, U_a, U_b, U_c)을 측정합니다. 벡터 연산을 사용하여 선 전압 (U_AB, U_BC, U_CA, U_ab, U_bc, U_ca)을 계산합니다. 정의에 따라 변비율 (K_AB/_ab, K_BC/_bc, K_CA/_ca)을 도출하고, UAB-Uab 각도 차이를 통해 그룹을 결정합니다. 역 스콧 변압기의 경우, 고압 측에 90° 두 상 전압을 적용하고, 비슷하게 변비율과 위상 차이를 측정합니다. 이 방법은 테스트 자기 회로를 변압기의 작업 자기 회로와 일치시켜 실제 변비율과 연결 모드를 반영하도록 합니다.

3 테스터의 작동 원리

대규모 집적 회로의 급속한 발전, 전원 장치의 성능 개선, 그리고 디지털 신호 처리 기술의 심층적인 진화로 인해, 위에서 언급한 아이디어에 따라 특수 변비율 테스트 기기를 설계하는 것이 기본적으로 가능해졌습니다. 기기는 대략 세 부분으로 나눌 수 있습니다: 전원, 다중 채널 신호 고속 수집, 그리고 디지털 신호 처리.

특수 배선 방식의 변압기에 대한 변비율 테스트를 수행하려면 균형 잡힌 삼상 전원 또는 90° 위상 차를 가진 두 상 전원을 사용해야 합니다. 아날로그 장치에서 설정 신호를 보내고, 전력 장치로 증폭하여 삼상 교류 전압을 출력하여 실제 운전 조건에서 특수 변압기의 테스트를 실현합니다. 계측기 전원 공급 (AC 220 V)의 변동이 테스트 결과에 미치는 영향을 줄이기 위해 표준 전원 공급의 출력은 비교적 높은 안정성을 가져야 합니다.

벡터 연산이 많이 포함되어 있기 때문에, 올바른 연결 모드와 일차-이차 사이의 위상각 차이를 보장하기 위해 최소 6개 채널의 신호를 동시에 수집해야 합니다. 즉, 고압 측의 3개 채널과 저압 측의 3개 채널의 전압입니다. 기기는 단일 칩 마이크로컴퓨터와 FPGA를 결합한 구조적 설계를 채택합니다. FPGA는 6개 채널의 신호의 동기 샘플링 및 데이터 저장을 완료하고, 단일 칩 마이크로컴퓨터는 데이터 처리 및 출력을 담당합니다.

시험 현장에서 다양한 복잡한 전자기 간섭이 시험 데이터에 미치는 영향을 피하고, 시험 전원 공급의 교류 신호 기본파 외의 다양한 간섭 신호를 제거하며, 각 채널의 신호에 대해 빠른 푸리에 변환 알고리즘을 사용하여 디지털 신호 처리를 수행하여 간섭 저감 목적이 달성됩니다. 빠른 푸리에 변환을 사용하면 각 채널의 신호 벡터 정보와 일차-이차 사이의 위상각 차이를 쉽게 얻을 수 있으며, 이를 통해 위상각 차이와 연결 모드를 계산할 수 있습니다.

삼상 시험 전원 공급이 측정에 미치는 오류 영향을 피하기 위해, 시험 위상 전압이 80 V일 때, 전원 전압의 진폭 불균형도는 ±0.04 V, 위상 불균형도는 ±0.04° 이상이어야 합니다.

4 스콧 및 역 스콧 변압기의 측정 결과

위의 아이디어에 따라 개발된 특수 변압기 변비율 테스터는 특정 변전소에서 테스트되었으며, 측정 데이터는 표 1에 나열되어 있습니다.

표 1에서 볼 수 있듯이, 삼상 전압 소스를 기반으로 한 특수 변압기 테스터는 두 가지 유형의 특수 변압기의 변비율 테스트를 성공적으로 완료하였으며, 위상각 차이도 실제 변압기의 요구 사항을 충족합니다. 표 1의 위상각 차이 값은 각 열에서 정의된 위상각 차이이며, an - bn은 저압 측의 위상간 각 차이를 나타냅니다.

5 V-v 연결 변압기의 테스트

V-v 연결 변압기의 배선 모드와 전압 벡터 다이어그램은 스콧 변압기와 다릅니다. 그러나 공통점은 불균형 부하 요구 사항을 충족하기 위해 삼상 전원을 고정 위상 차를 가진 두 상 전원으로 변환한다는 것입니다. 따라서 같은 측정 방법을 채택할 수 있습니다. 도 3과 도 4는 이러한 두 배선 모드의 배선 다이어그램과 전압 벡터 다이어그램을 보여줍니다.

V-v 연결 모드에서 이차 측의 두 상 전압 간의 위상 차이는 60°이며, 스콧 모드에서는 90°이므로, 변비율의 상대 오차를 계산할 때 계측기에서 제공하는 결과가 다릅니다.

BZJT-I 테스터로 테스트할 때 "스콧" 모드를 선택한 후 스위치를 닫아 측정을 시작합니다.

여기서 표준 변비율은 시험 중인 변압기의 고압 측 삼상의 선 전압과 저압 측 단일 상의 전압 U_ab/U_αn 또는 U_ab/U_βn의 비율을 의미합니다. 아래 구조도에서 a와 b는 스콧 변압기의 α와 β에 해당하며, 그림의 n은 α와 β 위상의 공통 단자를 나타냅니다.

표 2는 스콧 변압기의 테스트 결과를 보여줍니다. "AB/ab" 항목의 오차를 계산할 때, 계측기는 입력된 표준 변비율을 내부적으로 1.4142로 나누어 계산 기준으로 사용합니다. V-v 연결 변압기의 경우, 이차 측의 두 상 전압 간의 위상 차가 60°이므로, 상대 오차 계산에 41.42%의 고정 차이가 도입되지만, 실제로 측정된 변비율 값은 정확합니다.

V-v 연결 변압기의 경우, 두 위상각 차이 값은 –60.000° (이차 측 위상 전압의 위상 차)와 –300.00° (일차-이차 사이의 선 전압의 위상 차) 여야 합니다.

6 결론

단일 상 테스트 전원 공급만으로는 복잡한 배선 방식을 가진 특수 변압기의 변비율 및 연결 모드 측정 요구 사항을 충족할 수 없습니다. 현장 및 특수 변압기 제조업체의 변비율 테스트 작업에 적응하기 위해 삼상 테스트 전원 공급 모드를 선택하여 측정해야 합니다. 삼상 표준 전압 소스의 출력을 기반으로 하며, 고속 동기 수집 기술과 디지털 신호 처리 기술을 지원하는 특수 변비율 테스터는 변비율 및 연결 모드 테스트를 잘 완료할 수 있습니다.