Avansert spolingstest for spesialtransformatorer: Scott, Invers Scott, og V-v forbindelser

1 Feilanalyse av tradisjonelle transformasjonsforholdstestmetoder

QJ35-transformasjonsforholdsbryggen og andre enefasebaserede tester bruker dobbeltvoltmeterprinsippet. QJ35 eliminere imidlertid strømforsyningsfluktuasjonshensyn via bryggebalanse. For transformasjonsforholdstesting av trefasetransformatorer med enkeltstrømforsyning, må de tilsvarende terminalene kortsluttes og data konverteres, slik at trefasetesting blir uavhengige enefasemålinger, med √3 Yd-konvertering basert på koblingsgrupper.

Spesielle transformatorer, med ulike koblingstyper enn standardtransformatorer, står overfor store utfordringer med denne metoden. Scott-transformatorer har primærspoleelektriske koblinger, mens rettifiertransformatorer har sekundærespolekoblinger. Enefasetesting med kortsluttede magnetiske kretser endrer fasen koblinger, som fører til betydelige forholdsavvik. Denne metoden mislykkes også i å måle fasen forskjeller mellom primær-og sekundærside nøyaktig, noe som gjør det umulig å dømme koblingstypen.

2 Testmetoder for transformasjonsforhold og koblingstype for spesielle transformatorer

For å teste transformasjonsforholdet for spesielle transformatorer (etter tidligere analyse) effektivt, bruk trefase (120° faseforskjell, standard) eller tofase (90° faseforskjell, for omvendte Scott-transformatorer) strømforsyningsutdata. Nøkkelen er: test etter transformatorens faktiske drift, anvend ~110V, mål primær-sekundærspansforhold og faseforskjeller for å bestemme transformasjonsforhold og koblingstype.

I figur 2 er (N,n) instrumentets signalfestpunkt. Anvend standard trefasespenning på transformatorens høy-spans side, mål fasespenninger (U_A, U_B, U_C, U_a, U_b, U_c) relativt til signalfestpunktet. Bruk vektoroperasjoner for å beregne linjespenninger (U_AB, U_BC, U_CA, U_ab, U_bc, U_ca). Deriver transformasjonsforhold (K_AB/_ab, K_BC/_bc, K_CA/_ca) ifølge definisjon, og bestem grupper ved hjelp av UAB-Uab vinkel forskjeller. For omvendte Scott-transformatorer, anvend 90° tofasespenning på høy-spans siden; mål på samme måte transformasjonsforhold og faseforskjeller. Denne metoden alignerer testmagnetkretsen med transformatorens arbeidsmagnetkrets, slik at resultatene reflekterer de faktiske transformasjonsforhold og koblingstyper.

3 Arbeidsprinsipp for tester

Med rask utvikling av stort integrasjonskrets, forbedring av strømforsyningsenheter, og inngående evolusjon av digital signalbehandlingen, er det nå i hovedsak mulig å designe spesielle transformasjonsforholdstester i samsvar med de nevnte ideene. Instrumentet kan omtrent delast inn i tre deler: strømforsyning, flerkanal signal hurtig innhenting, og digital signalbehandling.

For å gjennomføre en transformasjonsforholdtest på en transformator med en spesiell kobling, må en balansert trefasespenning eller en tofasespenning med 90° faseforskjell brukes. Et sett signal sendes ut av analog enheter, og etter forsterking av strømforsyningsenheter, et trefase AC spenning utdata, for å realisere testingen av den spesielle transformator under faktisk drift. For å redusere virkningen av instrumentets strømforsyningsfluktuer (AC 220 V) på testresultatene, må standardstrømforsyningen ha en relativt høy stabilitet.

På grunn av involveringen av mange vektoroperasjoner, for å sikre riktig koblingstypen og fasevinkel forskjellen mellom primær-og sekundærside, må minst seks kanaler signal samtidig samles, altså tre kanaler spenninger på høy-spans side og tre kanaler spenninger på lav-spans side. Instrumentet bruker en strukturdesign av en mikrokontroller kombinert med FPGA. FPGA fullfører synkron sampling og data lagring av seks kanaler signal, og mikrokontrolleren er ansvarlig for databelasting og utdata.

For å unngå virkningen av ulike komplekse elektromagnetiske forstyrrelser på testdataene på teststedet, eliminere ulike forstyrrelsesignal unntatt fundamentalt bølgesignal av teststrømforsyningen, og bruk hurtig Fourier transform algoritmen for å utføre digital signalbehandling på hver kanal signal, for å oppnå formålet med mot-forstyrrelse. Ved bruk av hurtig Fourier transform, kan vektorinformasjonen av hver kanal signal og fasevinkel forskjellen mellom primær-og sekundærside lett fås, og deretter kan fasevinkel forskjellen og koblingstypen regnes ut.

For å unngå feilvirkningen av trefaseteststrømforsyningen på målingen, når testfasenspenningen er 80 V, skal amplituden ubalans graden av strømforsyningspenningen være bedre enn ±0.04 V, og faseubalans graden skal være bedre enn ±0.04°.

4 Målte resultater for Scott- og omvendte Scott-transformatorer

Den spesielle transformator transformasjonsforholdstester som er utviklet i henhold til de ovennevnte ideene, har blitt testet i en vis substation, og målte dataene er vist i tabell 1.

Det kan sees fra tabell 1 at den spesielle transformator tester basert på trefasespenning har vellykket fullført transformasjonsforholdtesten av to typer spesielle transformatorer, og fasevinkelforskjellen også oppfyller kravene til den faktiske transformator. Fasevinkelforskjellsverdiene i tabell 1 er fasevinkelforskjellen definert i deres respektive kolonner, og an-bn representerer fasen til fasen vinkelforskjell på lav-spansiden.

5 Testing av V-v koblet transformatorer

Koblingsmodus og spenningvektor diagram for en V-v koblet transformator er forskjellig fra en Scott-transformator. Imidlertid, deres felles karaktertrekk er at de konverterer en trefasespenning til en tofasespenning med en fast faseforskjell for å møte kravet om ubalanserte laster. Derfor, kan samme målemetode benyttes. Figurer 3 og 4 viser koblingsskjemaer og spenningvektor-diagrammer for disse to koblingstyper.

Fordi faseforskjellen mellom de tofasespenningene på sekundær siden under V-v koblingsmodus er 60°, ikke 90° i Scott-modus, gir instrumentet ulike resultater når det beregner den relative feilen av transformasjonsforholdet.

Når man tester med BZJT-I tester, velger "Scott" modus og deretter lukker kontakten for å starte målingen.

Det bør merkes at standard transformasjonsforhold her refererer til forholdet mellom linjespenningen av de tre fasene på høy-spansiden av den testede transformator til spenningen av den enkelte fasen på lav-spansiden U_ab/U_αn eller U_ab/U_βn. I strukturdiagrammet nedenfor, a og b tilsvarer α og β av Scott-transformator, og n i diagrammet tilsvarer felles terminalen av α og β fasene.

Tabell 2 viser testresultatene for en Scott-transformator. Når man beregner feilen av "AB/ab" post, deler instrumentet internt input standard transformasjonsforhold med 1.4142 som beregningsreferanse. For V-v koblet transformator, siden faseforskjellen mellom de tofasespenningene på sekundær siden er 60°, introduseres en fast forskjell på 41.42% i beregningen av den relative feilen, men den faktisk målte verdien av transformasjonsforholdet er korrekt.

For V-v koblet transformator, bør verdiene av de to fasevinkelforskjell være –60.000° (faseforskjell av fasespenningene på sekundær siden) og –300.00° (faseforskjell av linjespenningene mellom primær-og sekundær sider).

6 Konklusjon

Bruk av en enefase teststrømforsyning kan ikke oppfylle målekravene for transformasjonsforhold og koblingstype for spesielle transformatorer med komplekse koblingstyper. For å tilpasse seg transformasjonsforholdstestingar for felt og spesielle transformatorprodusenter, bør en trefase teststrømforsyning valg for måling. Den spesielle transformasjonsforholdstester, som er basert på utdata av en trefase standard spenning og støttet av hurtig synkron innhenting teknologi og digital signalbehandling teknologi, kan godt fullføre tester av transformasjonsforhold og koblingstype.