Какви са рутинните тестове за извъншни преобразуватели на напрежение?

1. Въведение

Навъншните преобразуватели на напрежение са ключово оборудване за осигуряване на безопасността на електрическата апаратура. Изисква се научен и всестранен анализ на изпитанията, за да се избегнат опасности и загуби от имущество, причинени от неправилно управление. Анализът на изпитанията може да насочи формулирането на стратегии за управление и предпазни мерки, да гарантира стабилната работа на оборудването и да максимизира икономическите и социални ползи.

2. Концепция на навъншните преобразуватели на напрежение

Навъншният преобразувател на напрежение е по същество навъншен преобразувател за намаляване на напрежението, с основна функция да изолира високото напрежение:

• Преобразува високото напрежение в вторично напрежение до 100В или по-малко пропорционално, за да удовлетвори нуждите на измервателните прибори и релейната защита.

• Се използва за контрол/надзор на изхода на линията в електроцентрали и подстанции, както и за разчитане на електроенергията между мрежата и потребителите, както и между електроцентралите и станциите.
  Има висока стойност и приложимост и трябва да се използва разумно, за да се максимизира нейната стойност.

2.1 Методи за изпитание и принципи на работа

Често се използва обратното свързване за изпитване на навъншните преобразуватели на напрежение. Обратното свързване детектира тангенса на ъгъла на диелектричната загуба на изолацията на следните три части:

• Изолация между първичния електростатичен екран (терминал X) и вторичните и третичните обмотки.

• Изолация между първичната обмотка и краищата на вторичните и третичните обмотки.

• Изолация между изолиращата опора и земята.

2.2 Анализ на недостатъците на метода с обратно свързване

Методът с обратно свързване има три недостатъка:

• Ограничения в измерването: Освен това отразява главно тангенса на ъгъла на диелектричната загуба на изолацията между първичния електростатичен екран и вторичните и третичните обмотки. Тъй като капацитетът на тази част достига 1000 пФ, което е много по-голямо от този на другите две части (десетки пикофарада), е трудно да се отрази изменението на ъгъла на диелектричната загуба на последните две части.

• Ниско изпитателно напрежение: Уровнят на изолацията на заземената страна на високонапреженната обмотка на каскадния преобразувател на напрежение е нисък. Изпитателното напрежение, проектирано от производителя, е 2000В, а обикновено само 1600В могат да бъдат приложени в предварителните изпитания (някои единици използват 2500-3000В. Въпреки че може да се засече влизането на вода и влажност, общото напрежение е относително ниско, което влияе на чувствителността на измерването на моста).

• Загрязнение: Загрязнението на терминалната плочка и малкия фарфоров цилиндър, изведен от терминал X, увеличава грешката в измерването. Въпреки че методът с правилно свързване може да се използва, за да се намали влиянието (методът с правилно свързване измерва също тангенса на ъгъла на диелектричната загуба между първичния електростатичен екран и вторичните и третичните обмотки), грешката в измерването на метода с правилно свързване самата по себе си все още е голяма.

Точно казано, преобразувателите на напрежение и силовите трансформатори имат почти същия работен принцип. Тяхната основна структура се състои от три части: желязната ядро, първичната обмотка и вторичната обмотка. Основната функция на силовия трансформатор е да прехвърля електрическа енергия, затова обикновено има голяма капацитет. Преобразувателят на напрежение главно функционира, за да преобразува напрежението, за да осигури електропитане за измервателните прибори и устройствата за релейна защита, и за да измерва напрежението, мощността и електрическата енергия в веригата. Следва да се отбележи, че преобразувателите на напрежение могат също да анализират и наблюдават дефектите в линията. Тези фактори определят, че навъншните преобразуватели на напрежение имат относително малък капацитет. Нормално, навъншните преобразуватели на напрежение работят при безнагласно състояние. Диаграмата за анализ на работния принцип на преобразувателя на напрежение е показана на фигура 1.

Както се вижда от диаграмата, високонапреженната обмотка на преобразувателя на напрежение е паралелна с други свързани вериги в първичната верига. Вторичното напрежение е пропорционално на първичното напрежение и отразява неговата стойност. Отношението на номиналните напрежения на първичната и вторичната обмотка е номиналното преобразувателно отношение, обикновено K_n = U₁/U₂. Също така, първичната обмотка е паралелна в първичната верига, затова вторичната страна не може да бъде короткосвързана – короткосвързването би генерирано силен ток, който би повредил трансформатора и дори парализира линията в сериозни случаи. Подобно, по време на изпитанията на навъншните преобразуватели на напрежение, за да се избегне прекомерно високо или ниско напрежение, заземете вторичната обмотка, желязното ядро и корпуса. Това гарантира, че трансформаторът и навъншното оборудване остават безопасни дори при настъпване на аварии.

3. Класификация на навъншните преобразуватели на напрежение

• Класифицирани по работния принцип на преобразувателите на напрежение: Електромагнитни преобразуватели на напрежение и кондензаторни преобразуватели на напрежение.

• Класифицирани по характеристиките на специфичните навъншни условия на работа: Обикновени навъншни преобразуватели на напрежение и специални навъншни преобразуватели на напрежение.

• Класифицирани по броя на фазите на преобразувателите на напрежение: Еднофазен тип и трифазен тип. Обикновено, еднофазният преобразувател на напрежение се отнася до този, който може да бъде произведен за всяко напрежение и може да извърши преобразуване според необходимостта при различни условия, за да се осигурят всички необходими промени; докато трифазният преобразувател на напрежение е ограничен до напрежения до 10 кВ и под.Въпреки че този тип преобразувател на напрежение има определени ограничения в голяма степен, той е относително подходящ за изпълнение на неговата стойност и роля в конкретни ситуации.

• Класифицирани по броя на обмотките на преобразувателите на напрежение: Двойна комбинирана обмотка и трикомбинирана обмотка.

• Класифицирани по изолационната структура: Сух тип, пластмасовозлеен тип, газов тип и маслоизлеен тип. Разбира се, за какъв тип навъншен преобразувател на напрежение да се използва, е необходимо да се вземат предвид работната среда и действителните характеристики на целия преобразувател на напрежение за конкретен анализ.

4. Анализ на режимите на свързване на навъншните преобразуватели на напрежение при рутинни изпитания

В цялото изпитание на навъншните преобразуватели на напрежение, режимът на свързване е относително ключов и важен елемент в целия преобразувател на напрежение, и трябва да го анализираме, за да се гарантира безопасността и стабилността на цялото изпитание.

4.1 Свързване с една жица

Това е режим на свързване, който използва еднофазен преобразувател на напрежение за измерване на напрежението на определена фаза към земята или напрежението между фазите. Методът на свързване на този преобразувател на напрежение се използва главно за сравнително симетрични трифазни вериги.

4.2 Режим на свързване V - V

Т. нар. режим на свързване V - V се отнася до свързването на два еднофазни трансформатора в непълна структура. Този режим на свързване може да се използва, за да се измери по-добре напрежението между фазите, но има и недостатък, т.е. не може да се измери напрежението към земята. По-значително, той се използва широко в електроенергийни мрежи с напрежение до 20 кВ, където нейтралната точка не е заземена или където дуговият гасител е заземен.

4.3 Свързване Y0 - Y0

Този режим на свързване свързва както първичната, така и вторичната страна на еднофазния трансформатор на един преобразувател на напрежение в тип Y0. Този режим на свързване има голямо предимство, т.е. може да достави напрежение на прибори и реле, които изискват напрежение, и на прибори за наблюдение на изолацията, които изискват фазно напрежение. Обикновено, този режим на свързване се използва само в системи до 35 кВ.

5 Анализ на предпазните мерки по време на рутинните изпитания на навъншните преобразуватели на напрежение

• По време на изпитанията, преди формалното изпитване на преобразувателя на напрежение, е необходимо научно обработване и измерване на полярността и съпротивлението на изолацията на преобразувателя на напрежение. Това е, за да се гарантира, че преобразувателят на напрежение няма да пострада от ненужни загуби поради външни фактори по време на изпитанията.

• Свързването на навъншния преобразувател на напрежение трябва да бъде правилно. Особено, трябва да се отбележи, че първичната обмотка и веригата, която се изпитва, трябва да бъдат свързани паралелно, а вторичната обмотка и напреженичните обмотки на свързаните измервателни прибори и устройства за релейна защита трябва да бъдат свързани паралелно. Също така, трябва да се отбележи, че правилната полярност трябва да бъде осигурена едновременно.

• По време на изпитанията, товарът на вторичната страна на преобразувателя на напрежение не трябва да надхвърля неговата определена номинална капацитет под нормални условия. Ако това се случи, ще доведе до голяма грешка в данните на целия трансформатор и не могат да се получат необходимите нормални стойности.

• Вторичната страна на преобразувателя на напрежение не трябва да бъде короткосвързана. Това е, защото вътрешното съпротивление на преобразувателя на напрежение е много малко. Ако веригата бъде короткосвързана, ще се генерира голям ток, който ще причини големи повреди на цялото оборудване на преобразувателя на напрежение. В сериозни случаи, това може дори да заплаши личната безопасност на персонала, провеждащ изпитанията. Освен това, ако е възможно, трябва да се инсталират определени защитни и наблюдателни устройства на първичната страна, за да се гарантира стабилността на цялата изпитателна система и да се избегнат ненужни ситуации.

• За да се гарантира по-добре измерването на съответните изпитания и безопасността на съответния експериментален персонал, вторичната обмотка трябва да бъде заземена в една точка по време на експеримента. Предимството на това е, че дори ако се появи повреда на изолацията, може да се гарантира добре собствеността и личната безопасност.

6 Заключение

Чрез изпитателен анализ на навъншните преобразуватели на напрежение, се формулират относително пълни и научни методи за изпитания и предпазни мерки. Наистина се гарантира нормалното напредък на цялото изпитание, защитата на оборудването и персонала, и предоставя надеждна основа за приложение на навъншните преобразуватели на напрежение в областта на електроенергийното снабдяване, за да се максимизира техната стойност.