Napredno preizkušanje razmerja zavrtovanja za posebne transformatorje: Scott, Inverzni Scott in V-v povezave

1 Analiza napak tradicionalnih metod testiranja omaračnega razmerja

QJ35 most za merjenje omaračnega razmerja in drugi testni napravi, temeljene na enofazni fazni bazi, uporabljajo princip dvojnega voltmetra. QJ35 pa eliminira motnje zaradi nihanja strmehovega zkratka preko ravnotežja mosta. Za testiranje omaračnega razmerja trofaznega transformatorja z enim strmehovim zkratkom je potrebno, da ustrezne terminalke skratimo in podatke pretvorimo, kar pretvori trofazne teste v neodvisna enofazna merjenja, s pretvorbo √3 Yd glede na skupine povezav.

Posebni transformatorji, ki imajo drugačne načine povezave kot standardni, s to metodo soočajo z velikimi izzivi. Scottovi transformatorji imajo električne povezave primarne ovite, medtem ko imajo rektifikacijski transformatorji sekundarne. Enofazno testiranje s skrčenim magnetnim obvitkom spremeni fazne povezave, kar povzroči znatne odstopanja omaračnega razmerja. Prav tako ni mogoče točno izmeriti faznih razlik med primarno in sekundarno stranjo, kar onemogoča ugotavljanje načina povezave.

2 Metode testiranja omaračnega razmerja in načina povezave posebnih transformatorjev

Za učinkovito testiranje omaračnega razmerja posebnih transformatorjev (glede na prejšnjo analizo) uporabite trofazni (120° fazna razlika, standardno) ali dvofazni (90° fazna razlika, za obrnjeni Scottovi transformatorji) strmehov izhod. Ključno je: testirajte glede na dejansko delovanje transformatorja, uporabite ~110V, izmerite omaračna razmerja in fazne razlike, da določite omaračno razmerje in način povezave.

Na Sliki 2 je (N,n) signalno zemljišče naprave. Uporabite standardni trofazni napon na visokonaponski strani transformatorja, izmerite fazne napetosti (U_A, U_B, U_C, U_a, U_b, U_c) glede na signalno zemljišče. Uporabite vektorske operacije za izračun napetosti med fazami (U_AB, U_BC, U_CA, U_ab, U_bc, U_ca). Po definiciji izpeljite omaračna razmerja (K_AB/_ab, K_BC/_bc, K_CA/_ca) in določite skupine glede na razlike kota UAB-Uab. Za obrnjeni Scottovi transformatorji uporabite 90° dvofazni napon na visokonaponski strani; podobno izmerite omaračna razmerja in fazne razlike. Ta metoda poravnava testni magnetni obvek z delujočim magnetnim obvekom transformatorja, kar zagotavlja, da rezultati odražajo dejanska omaračna razmerja in načine povezave.

3 Delovni način testne naprave

S hitrim razvojem velikih integriranih čipov, izboljšanjem zmogljivosti napajalnih naprav in globoko evolucijo tehnologije digitalne obdelave signala je zdaj v bistvu mogoče razviti posebne naprave za testiranje omaračnega razmerja v skladu z omenjenimi idejami. Napravo lahko grobo razdelimo na tri dele: napajalnik, hitro zajemanje več kanalov signala in digitalna obdelava signala.

Za izvedbo testa omaračnega razmerja transformatorja z posebnim načinom povezave mora biti uporabljen ravnotežen trofazni strmeh ali dvofazni strmeh z 90° fazno razliko. Analogna naprava pošlje nastavljeno shemo, ki se po pospešitvi s strmehovimi napravami izda trofazni AC napon, s čimer se omogoči testiranje posebnega transformatorja v dejanskem delu. Da se zmanjša vpliv nihanja napajalnika naprave (AC 220 V) na rezultate testa, mora izhod standardnega napajalnika imeti relativno visoko stabilnost.

Ker je vključenih veliko vektorskih operacij, za zagotovitev pravilnega načina povezave in faznega kota med primarno in sekundarno stranjo, mora biti hkrati zbranih vsaj 6 kanalov signalov, to je 3 kanali napetosti na visokonaponski strani in 3 kanali napetosti na nizkonaponski strani. Naprava uporablja strukturni dizajn kombiniranega enojnega računalnika in FPGA. FPGA doseže sinhrono vzorčenje in shranjevanje 6 kanalov signalov, enojni računalnik pa je odgovoren za obdelavo in izpis podatkov.

Da se izognemo vplivu različnih kompleksnih elektromagnetnih motenj na testne podatke na mestu testiranja, odstranite vse motne signale, razen osnovnega valovanja AC signala testnega napajalnika, in uporabite algoritem hitre Fourierove transformacije za digitalno obdelavo vsakega kanala signalov, s čimer dosežete cilj odpornosti na motnje. Z uporabo hitre Fourierove transformacije lahko preprosto pridobite vektorske informacije vsakega kanala signalov in fazni kot med primarno in sekundarno stranjo, nato pa izračunate fazni kot in način povezave.

Da se izogne vplivu napak trofaznega testnega napajalnika na meritve, ko je fazna napetost testa 80 V, naj bi amplitudna neravnotežja napajalne napetosti bila boljša od ±0,04 V, fazona neravnotežja pa boljša od ±0,04°.

4 Merjeni rezultati Scottovih in obrnjenih Scottovih transformatorjev

Posebni testni napravi za omaračno razmerje, razviti v skladu s predlaganimi idejami, so bili preizkušeni v določenem podstanici, merjeni podatki so prikazani v Tabeli 1.

Iz Tabele 1 je videti, da je posebni testni napravi na osnovi trofaznega napajalnika uspelo uspešno zaključiti test omaračnega razmerja dveh vrst posebnih transformatorjev, fazne razlike pa so tudi v skladu s stvarnimi transformatorji. Vrednosti faznih razlik v Tabeli 1 so fazne razlike, opredeljene v svojih stolpcih, an-bn pa predstavlja fazno razliko med fazama na nizkonaponski strani.

5 Testiranje transformatorjev z vezjo V-v

Vezi in diagrami napetostnih vektorjev transformatorja z vezjo V-v se razlikujejo od Scottovih transformatorjev. Vendar imata skupno značilnost, da pretvarjata trofazni strmeh v dvofazni strmeh z fiksnim faznim kotom, da bi zadostila zahtevam neravnotežnih obremenitev. Zato lahko uporabimo isto metodo merjenja. Sliki 3 in 4 prikazujeta vezdiagrama in diagrama napetostnih vektorjev teh dveh vezov.

Ker je fazna razlika med dvema faznima napetostma na sekundarni strani pri vezju V-v 60°, namesto 90° pri Scottovi vezju, se razlikujejo rezultati, ki jih instrument da pri izračunu relativne napake omaračnega razmerja.

Pri testiranju z BZJT-I testno napravo izberite način "Scott" in nato zaprite vročilo, da začnete merjenje.

Je treba opozoriti, da tu standardno omaračno razmerje nanaša na razmerje med trifoaznim napetostnim območjem na visokonaponski strani preizkušenega transformatorja in napetostjo ene faze na nizkonaponski strani U_ab/U_αn ali U_ab/U_βn. V strukturnem diagramu spodaj a in b ustrezata α in β Scottovemu transformatorju, n v diagramu pa ustrezata skupnemu terminalu α in β faze.