Avancerad spänningsförhållandestest för specialtransformatorer: Scott Anordning Inverterad Scott Anordning och V-v Anslutningar
1 Felanalys av traditionella testmetoder för viktförhållanden
QJ35-viktförhållandebron och andra enfasbaserade tester använder principen med dubbla voltmätare. QJ35 eliminerar dock störfaktorer från strömförsörjningens svängningar genom brottbalans. För testning av viktförhållanden hos trefasetransformatorer med en enda strömförsörjning måste motsvarande terminaler kortslutnas och data omvandlas, vilket gör att trefasstesterna blir oberoende enfastest, med √3 Yd-omvandling baserat på anslutningsgrupper.
Speciella transformatorer, med olika anslutningslägen än standardtransformatorer, står inför stora utmaningar med denna metod. Scott-transformatorer har elektriska kopplingar i primärsvirke, medan rektifieringstransformatorer har dem i sekundärvirke. Enfastestning med kortslutna magnetvägar ändrar fasanslutningar, vilket leder till betydande avvikelse i viktförhållanden. Det lyckas också inte mäta primär-sekundärfasforskiljning korrekt, vilket gör det omöjligt att bedöma anslutningsläge.
2 Testmetoder för viktförhållanden och anslutningslägen hos speciella transformatorer
För effektiv testning av viktförhållanden hos speciella transformatorer (enligt tidigare analys) används trefase (120° fasforskiljning, standard) eller tvåfase (90° fasforskiljning, för inversa Scott-transformatorer) strömförsörjningsutgångar. Nyckeln: testa enligt transformatorns faktiska drift, applicera ~110V, mät primär-sekundärvoltförhållanden och fasforskiljning för att fastställa viktförhållande och anslutningsläge.
I figur 2 är (N,n) instrumentets signaljord. Applikera standardtrefasevolt vid transformatorns högspännings-sida, mät fasvolter (UA, UB, UC, Ua, Ub, Uc) relativt signaljord. Använd vektoroperationer för att beräkna linjevolter (UAB, UBC, UCA, Uab, Ubc, Uca). Derivera viktförhållanden (KAB/ab, KBC/bc, KCA/ca) enligt definition, och bestäm grupper genom UAB-Uab vinkeldifferenser. För inversa Scott-transformatorer applikera 90° tvåfasevolt vid högspännings-sidan; mät likaledes viktförhållanden och fasforskiljning. Denna metod alignerar testmagnetvägen med transformatorns arbetsmagnetväg, vilket säkerställer att resultaten återspeglar de faktiska viktförhållanden och anslutningslägen.
3 Arbetsprincip för testaren
Med den snabba utvecklingen av storskaliga integrerade kretsar, prestandaförbättring av strömkällor, och djupgående utveckling av digital signalbehandlingsteknik, är det nu i princip möjligt att designa specialtester för viktförhållanden i enlighet med ovanstående idéer. Instrumentet kan grovt delas in i tre delar: strömförsörjning, flerkanalssignal-högfrekvensinsamling, och digital signalbehandling.
För att utföra en vikttest på en transformator med ett speciellt kablage, måste en balanserad trefaseströmförsörjning eller en tvåfaseströmförsörjning med en fasforskiljning på 90° användas. Ett uppsättningssignal skickas ut av analoga enheter, och efter att ha förstärkts av strömenheter, genereras en trefaseväxelström, så att testningen av den speciella transformatorn under dess faktiska drift kan realiseras. För att minska effekten av svängningar i instrumentets strömförsörjning (växelström 220 V) på testresultaten, måste standardströmförsörjningens utmatning ha en relativt hög stabilitet.
På grund av involveringen av ett stort antal vektoroperationer, för att säkerställa rätt anslutningsläge och fasvinkel skillnaden mellan primär- och sekundärsidorna, måste minst 6 signalkanaler samtidigt samlas in, det vill säga 3 kanaler av spänning på högspännings-sidan och 3 kanaler av spänning på lågspännings-sidan. Instrumentet använder en konstruktion som kombinerar en mikrodator med en FPGA. FPGA slutför synkron sampling och data lagring av de 6 signal kanalerna, och mikrodatorn ansvarar för data bearbetning och utdata.
För att undvika påverkan av olika komplexa elektromagnetiska störningar på testdata på testplatsen, eliminera alla störningssignaler utom grundvågen av växelsignalen från testströmförsörjningen, och använd snabb Fouriertransform algoritmen för att utföra digital signalbehandling på varje signal kanal, för att uppnå syftet med motståndsdygd. Genom att använda snabb Fouriertransform kan vektorinformationen för varje signal kanal och fasvinkel skillnaden mellan primär- och sekundärsidorna bekvämt erhållas, och sedan kan fasvinkel skillnaden och anslutningsläget beräknas.
För att undvika fel påverkan av trefasetestströmförsörjningen på mätningen, när testfas spänningen är 80 V, bör amplitud obalans graden av strömförsörjningens spänning vara bättre än ±0.04 V, och fas obalans graden bör vara bättre än ±0.04°.
4 Mätresultat för Scott- och inversa Scott-transformatorer
Den speciala vikttestaren för transformatorer som utvecklats enligt ovanstående idéer har testats i en viss understation, och de mätta datan visas i tabell 1.
Det framgår av tabell 1 att den speciala vikttestaren baserad på trefasespänning har framgångsrikt slutfört vikttestet av två typer av specialtransformatorer, och fasvinkel skillnaden uppfyller kraven för den faktiska transformatorn. Fasvinkel skillnads värdena i tabell 1 är fasvinkel skillnaderna definierade i respektive kolumner, och an-bn representerar fas-till-fas vinkel skillnaden på lågspännings-sidan.
5 Testning av V-v anslutna transformatorer
Kablet läge och spänningsvektor diagram för en V-v ansluten transformator skiljer sig från en Scott-transformator. Men deras gemensamma drag är att de konverterar en trefaseströmförsörjning till en tvåfaseströmförsörjning med en fix fasforskiljning för att uppfylla kravet på obalanserade belastningar. Därför kan samma mätmetod användas. Figur 3 och 4 visar kablingsdiagram och spänningsvektordiagram för dessa två kablingslägen.
Eftersom fasforskiljningen mellan de tvåfasvolterna på sekundärsidan under V-v anslutningsläget är 60°, istället för 90° i Scott-läget, skiljer sig resultaten som ges av instrumentet när man beräknar den relativa felet i viktförhållandet.
När du testar med BZJT-I-testern, välj "Scott"-läget och stäng sedan brytaren för att starta mätningen.
Det bör noteras att standardviktförhållandet här hänvisar till förhållandet mellan linjespänningen av de tre faserna på högspännings-sidan av den testade transformatorn till spänningen av den enskilda fasen på lågspännings-sidan Uab/Uαn eller Uab/Uβn. I strukturdiagrammet nedan motsvarar a och b α och β av Scott-transformatorn, och n i diagrammet motsvarar den gemensamma terminalen för α och β faserna.
Tabell 2 visar testresultat för en Scott-transformator. När man beräknar felet för "AB/ab"-posten, delar instrumentet inmatat standardviktförhållande med 1.4142 som beräkningsreferens. För V-v ansluten transformator, eftersom fasforskiljningen mellan de tvåfasvolterna på sekundärsidan är 60°, införs en fast differens på 41.42% i beräkningen av den relativa felet, men det faktiskt mätta viktförhållandet är korrekt.
För V-v ansluten transformator bör värdena för de två fasvinkel skillnaderna vara –60.000° (fasforskiljning av fasvolterna på sekundärsidan) och –300.00° (fasforskiljning av linjespänningen mellan primär- och sekundärsidan).
6 Slutsats
Användandet av en enfas testströmförsörjning kan inte uppfylla mätkraven för viktförhållanden och anslutningslägen för speciella transformatorer med komplexa kablingslägen. För att anpassa sig till vikttestningsarbetet på plats och för specialtransformatorstillverkare, bör ett trefasetestströmförsörjningsläge väljas för mätning. Den speciala vikttestaren, som bygger på utmatningen av en trefase standardspänning och stöds av höghastighets synkron insamlings teknologi och digital signalbehandlings teknologi, kan väl utföra testerna av viktförhållanden och anslutningslägen.
