Zaawansowane testy współczynnika transformacji dla specjalnych transformatorów: Scott, Inverse Scott i połączenia V-v

1 Analiza błędów tradycyjnych metod testowania stosunku przemian

Most QJ35 i inne testery oparte na pojedynczej fazie wykorzystują zasadę podwójnego woltomierza. QJ35 eliminuje jednak zakłócenia spowodowane fluktuacją zasilania poprzez zrównoważenie mostka. Dla testowania stosunku przemian transformatora trójfazowego przy użyciu jednego źródła zasilania, odpowiednie terminale muszą być skrócone, a dane przekonwertowane, co zamienia pomiary trójfazowe na niezależne pomiary jednofazowe, z konwersją √3 Yd na podstawie grup połączeń.

Specjalne transformatory, które mają różne tryby połączenia niż standardowe, stają przed dużymi wyzwaniami przy użyciu tej metody. Transformatory Scotta mają elektryczne połączenia pierwotnej cewki, podczas gdy transformatory prostujące mają połączenia wtórnej cewki. Testowanie jednofazowe z zamkniętymi obwodami magnetycznymi zmienia połączenia faz, powodując istotne odchylenia stosunku przemian. Ponadto nie jest możliwe dokładne pomiar różnicy faz między stroną pierwotną a wtórną, co uniemożliwia ocenę trybu połączenia.

2 Metody testowania stosunku przemian i trybu połączenia specjalnych transformatorów

Aby efektywnie przetestować stosunek przemian specjalnych transformatorów (według wcześniejszej analizy), należy użyć trójfazowego (różnica faz 120°, standard) lub dwufazowego (różnica faz 90°, dla transformatorów Scotta odwrotnych) wyjścia zasilania. Kluczowe jest: przeprowadzenie testu zgodnie z rzeczywistym działaniem transformatora, zastosowanie ~110V, pomiar stosunku napięć między stroną pierwotną a wtórną oraz różnic fazowych, aby określić stosunek przemian i tryb połączenia.

Na Rysunku 2, (N,n) to sygnał masy instrumentu. Zastosuj standardowe trójfazowe napięcie do strony wysokiego napięcia transformatora, zmierz napięcia fazowe (U_A, U_B, U_C, U_a, U_b, U_c) względem sygnału masy. Użyj operacji wektorowych, aby obliczyć napięcia liniowe (U_AB, U_BC, U_CA, U_ab, U_bc, U_ca). Oblicz stosunki przemian (K_AB/_ab, K_BC/_bc, K_CA/_ca) zgodnie z definicją, a następnie określ grupy na podstawie różnic kątowych UAB-Uab. Dla transformatorów Scotta odwrotnych zastosuj dwufazowe napięcie o różnicy fazowej 90° do strony wysokiego napięcia; podobnie zmierz stosunki przemian i różnice fazowe. Ta metoda zrównoważa obwód magnetyczny testowy z obwodem magnetycznym pracującym transformatora, zapewniając, że wyniki odzwierciedlają rzeczywiste stosunki przemian i tryby połączenia.

3 Zasada działania testeru

Wraz z dynamicznym rozwojem wielkoskalowych układów scalonych, poprawą wydajności urządzeń zasilających i głębokim rozwojem technologii przetwarzania sygnałów cyfrowych, jest teraz możliwe zaprojektowanie specjalnych testerów stosunku przemian zgodnie z wymienionymi powyżej ideami. Urządzenie można podzielić na trzy części: źródło zasilania, szybkie zbieranie sygnałów wielokanałowych i przetwarzanie sygnałów cyfrowych.

Aby przeprowadzić test stosunku przemian transformatora o specjalnym sposobie połączenia, należy użyć zbilansowanego trójfazowego zasilania lub dwufazowego zasilania o różnicy fazowej 90°. Sygnał ustawiony jest wysyłany przez urządzenia analogowe, a po wzmacnianiu przez urządzenia zasilające, jest emitowany trójfazowy prąd przemienny, umożliwiając testowanie specjalnego transformatora w warunkach rzeczywistego działania. Aby zmniejszyć wpływ fluktuacji zasilania urządzenia (AC 220 V) na wyniki testu, wyjście standardowego zasilania musi mieć stosunkowo wysoką stabilność.

Ze względu na zaangażowanie dużej liczby operacji wektorowych, aby zapewnić prawidłowy tryb połączenia i różnicę kątową między stroną pierwotną a wtórną, należy jednocześnie zebrac co najmniej 6 kanałów sygnałów, czyli 3 kanały napięć na stronie wysokiego napięcia i 3 kanały napięć na stronie niskiego napięcia. Instrument ma strukturę projektową mikrokomputera jednoukładowego połączoną z FPGA. FPGA wykonuje synchroniczne próbkowanie i przechowywanie danych 6 kanałów, a mikrokomputer jednoukładowy odpowiada za przetwarzanie danych i ich wyjście.

Aby uniknąć wpływu różnych skomplikowanych zakłóceń elektromagnetycznych na dane testowe na miejscu testu, eliminować różne sygnały zakłócające poza podstawowym sygnałem AC zasilania testowego, i wykorzystać algorytm szybkiej transformaty Fouriera do przetwarzania sygnałów cyfrowych każdego kanału, aby osiągnąć cel antyzakłócający. Używając szybkiej transformaty Fouriera, można łatwo uzyskać informacje wektorowe każdego kanału sygnałów i różnicę kątową między stroną pierwotną a wtórną, a następnie obliczyć różnicę kątową i tryb połączenia.

Aby uniknąć wpływu błędu zasilania trójfazowego na pomiary, gdy napięcie fazy testowej wynosi 80 V, nierównowaga amplitud napięcia zasilania powinna być lepsza niż ±0,04 V, a nierównowaga fazowa powinna być lepsza niż ±0,04°.

4 Wyniki pomiarów transformatorów Scotta i Scotta odwrotnych

Rozwijany zgodnie z powyższymi pomysłami specjalny tester stosunku przemian transformatorów został przetestowany w pewnej podstacji, a zmierzona data są przedstawione w Tabeli 1.

Jak widać z Tabeli 1, specjalny tester transformatorów oparty na trójfazowym źródle napięcia pomyślnie ukończył test stosunku przemian dwóch typów specjalnych transformatorów, a różnica kątowa również spełnia wymagania rzeczywistego transformatora. Wartości różnicy kątowej w Tabeli 1 to zdefiniowane różnice kątowe w ich odpowiednich kolumnach, a an - bn reprezentuje różnicę kątową między fazami na stronie niskiego napięcia.

5 Testowanie transformatorów o połączeniu V-v

Tryb połączenia i diagram wektorowy napięć transformatora o połączeniu V-v różnią się od tych transformatora Scotta. Jednak ich wspólną cechą jest to, że przekształcają zasilanie trójfazowe w zasilanie dwufazowe o stałej różnicy fazowej, aby spełnić wymagania nierównomiernych obciążeń. Dlatego można zastosować tę samą metodę pomiarową. Rysunki 3 i 4 pokazują schematy połączeń i diagramy wektorów napięć tych dwóch trybów połączenia.

Ponieważ różnica fazowa między napięciami dwufazowymi na stronie wtórnej w trybie połączenia V-v wynosi 60°, a nie 90° w trybie Scotta, wyniki podawane przez instrument różnią się podczas obliczania względnego błędu stosunku przemian.

Przy testowaniu za pomocą testeru BZJT-I należy wybrać tryb "Scott" i zamknąć przełącznik, aby rozpocząć pomiar.

Warto zauważyć, że standardowy stosunek przemian tutaj odnosi się do stosunku napięcia liniowego trzech faz na stronie wysokiego napięcia testowanego transformatora do napięcia jednej fazy na stronie niskiego napięcia U_ab/U_αn lub U_ab/U_βn. W poniższym schemacie a i b odpowiadają α i β transformatora Scotta, a n w schemacie odpowiada wspólnemu terminalowi faz α i β.

Tabela 2 przedstawia wyniki testów transformatora Scotta. Podczas obliczania błędu pozycji "AB/ab", instrument wewnętrznie dzieli wprowadzony standardowy stosunek przemian przez 1,4142 jako podstawę obliczeniową. Dla transformatora o połączeniu V-v, ponieważ różnica fazowa między napięciami dwufazowymi na stronie wtórnej wynosi 60°, wprowadza się stałą różnicę 41,42% do obliczania względnego błędu, ale rzeczywiście zmierzona wartość stosunku przemian jest poprawna.

Dla transformatora o połączeniu V-v, wartości dwóch różnic kątowych powinny wynosić –60,000° (różnica kątowa napięć fazowych na stronie wtórnej) i –300,00° (różnica kątowa napięć liniowych między stroną pierwotną a wtórną).

6 Wniosek

Użycie pojedynczego źródła zasilania testowego nie spełnia wymagań pomiarowych dotyczących stosunku przemian i trybu połączenia specjalnych transformatorów o skomplikowanych trybach połączenia. Aby dostosować się do pracy testowej stosunku przemian na miejscu i producentów specjalnych transformatorów, należy wybrać tryb zasilania trójfazowego do pomiaru. Specjalny tester stosunku przemian, oparty na wyjściu trójfazowego standardowego źródła napięcia i wspierany technologią szybkiego synchronicznego zbierania danych oraz technologią przetwarzania sygnałów cyfrowych, może dobrze wykonać testy stosunku przemian i trybu połączenia.