Jaké jsou běžné zkušební zkoušky pro venkovní napěťové transformátory

1. Úvod

Venkovní napěťové transformátory jsou klíčovým vybavením pro zajištění bezpečnosti elektrických zařízení. Je třeba provést vědeckou a komplexní analytickou zkoušku, aby se předešlo rizikům a majetkovým ztrátám způsobeným nesprávnou manipulací. Analytická zkouška může vést k formulaci operačních strategií a opatření, zajistit stabilní chod zařízení a maximalizovat ekonomické a společenské přínosy.

2. Koncept venkovních napěťových transformátorů

Venkovní napěťový transformátor je v podstatě venkovní snížovací transformátor s hlavní funkcí izolace vysokého napětí:

• Převádí vysoké napětí na sekundární napětí 100V nebo nižší v poměru, aby splňovalo potřeby měřicích přístrojů a relé ochrany.

• Používá se pro kontrolu/výstup linky v elektrárnách a transformačních stanicích, stejně jako pro rozpočet elektřiny mezi elektrickou sítí a uživateli, a mezi elektrárnami a stanicemi. Má vysokou hodnotu a použitelnost a musí být rozumně využíván, aby byla jeho hodnota maximalizována.

2.1 Zkoušecí metody a pracovní principy

Pro zkoušení venkovních napěťových transformátorů se často používá zpětná spojovací metoda. Tato metoda detekuje tangens úhlu dielektrické ztráty tří následujících částí:

• Izolace mezi primárním elektrostatickým štítem (terminál X) a sekundárními a terciárními cívkami.

• Izolace mezi primární cívkou a konci sekundárních a terciárních civek.

• Izolace mezi izolačnou podporou a zemí.

2.2 Analýza nedostatků zpětné spojovací metody

Zpětná spojovací metoda má tři nedostatky:

• Omezení měření: Hlavně odráží tangens úhlu dielektrické ztráty izolace mezi primárním elektrostatickým štítem a sekundárními a terciárními cívkami. Protože kapacita této části dosahuje 1000 pF, což je mnohem více než u ostatních dvou částí (desítky pikofaradů), je obtížné odrazit změnu úhlu dielektrické ztráty těchto dvou částí.

• Nízké zkoušecí napětí: Izolační úroveň zemnice vysokonapěťové cívky kaskádového napěťového transformátoru je nízká. Výrobce navrhl zkoušecí napětí 2000 V, ale obvykle lze použít pouze 1600 V v preventivních zkouškách (některé jednotky používají 2500 - 3000 V. I když mohou detekovat vniknutí vody a vlhkosti, celkové napětí je relativně nízké, což ovlivňuje citlivost měření mostu).

• Znečištění: Znečištění terminálové desky a malého porcelánového hrdla vedeno z terminálu X zvýší měřenou chybu. Ačkoli lze použít přední spojovací metodu k snížení dopadu (přední spojovací metoda také měří tangens úhlu dielektrické ztráty mezi primárním elektrostatickým štítem a sekundárními a terciárními cívkami), měřená chyba přední spojovací metody sama o sobě je stále velká.

Přesně řečeno, napěťové transformátory a síťové transformátory mají zhruba stejný pracovní princip. Jejich základní struktura se skládá ze tří částí: železného jádra, primární cívky a sekundární cívky. Hlavní funkce síťového transformátoru spočívá v přenosu elektrické energie, proto obvykle má velkou kapacitu. Napěťový transformátor slouží především k transformaci napětí, zajišťuje dodávku napětí pro měřicí přístroje a relé ochranné zařízení a měří napětí, výkon a elektrickou energii v okruhu. Je třeba poznamenat, že napěťové transformátory mohou také analyzovat a monitorovat vadu linky. Tyto faktory určují, že venkovní napěťové transformátory mají relativně malou kapacitu. Obvykle venkovní napěťové transformátory fungují za podmínek bez zátěže. Schéma analýzy pracovního principu napěťového transformátoru je znázorněno na obrázku 1.

Jak je vidět na schématu, vysokonapěťová cívka napěťového transformátoru je paralelní s ostatními relevantními okruhy v primárním okruhu. Sekundární napětí je úměrné primárnímu napětí a odráží jeho hodnotu. Poměr nominálních napětí primární a sekundární cívky je nominální transformační poměr, obvykle K_n = U₁/U₂. Kromě toho je primární cívka paralelní v primárním okruhu, takže sekundární stranu nelze krátit – krátké spojení by vygenerovalo silný proud, poškozovalo by transformátor a v extrémních případech mohlo ochrpat linku. Podobně, během zkoušek venkovních napěťových transformátorů, abychom předešli příliš vysokému nebo nízkému napětí, je třeba zemnit sekundární cívku, železné jádro a obal. To zajišťuje, že transformátor a venkovní vybavení zůstanou bezpečné i v případě, že dojde k nehodě.

3. Klasifikace venkovních napěťových transformátorů

• Klasifikace podle pracovního principu napěťových transformátorů: Elektromagnetické napěťové transformátory a kondenzátorové napěťové transformátory.

• Klasifikace podle charakteristik specifických venkovních pracovních podmínek: Běžné venkovní napěťové transformátory a speciální venkovní napěťové transformátory.

• Klasifikace podle počtu fází napěťových transformátorů: Jednofázový typ a třífázový typ. Obecně lze říci, že jednofázový napěťový transformátor znamená ten, který lze vyrábět pro jakoukoli úroveň napětí a může provádět převod podle potřeby v různých podmínkách, aby zajistil všechny potřebné změny; zatímco třífázový napěťový transformátor je omezen na úroveň napětí 10 kV a nižší. Ačkoli tento typ napěťového transformátoru má určité omezení v značné míře, je relativně vhodný pro využití své hodnoty a role v konkrétních situacích.

• Klasifikace podle počtu civek napěťových transformátorů: Dvojitý kombinovaný typ a trojitý kombinovaný typ.

• Klasifikace podle izolační struktury: Suchý typ, plastický litý typ, plněný plynným typem a namáchaný olejem. Samozřejmě, pokud jde o to, jaký typ venkovního napěťového transformátoru použít, je třeba plně zvážit pracovní prostředí a skutečné charakteristiky celého napěťového transformátoru pro konkrétní analýzu.

4. Analýza spojovacích režimů venkovních napěťových transformátorů v běžných zkouškách

Ve zkouškách venkovních napěťových transformátorů je spojovací režim relativně klíčovým a důležitým prvkem celého napěťového transformátoru a musíme jej analyzovat, abychom zajistili bezpečnost a stabilitu celé zkoušky.

4.1 Jednovláknové spojení

Je to spojovací režim, který používá jednofázový napěťový transformátor k měření napětí určité fáze k zemi nebo napětí mezi fázemi. Tento spojovací režim napěťového transformátoru se používá hlavně pro relativně symetrické třífázové okruhy.

4.2 V-V spojovací režim

Takzvaný V-V spojovací režim znamená spojení dvou jednofázových transformátorů do neúplné struktury. Tento spojovací režim lze použít k lepšímu měření napětí mezi fázemi, ale má také nevýhodu, a to, že nemůže měřit napětí k zemi. Významněji, je široce používán v elektrických sítích s napětím 20 kV a nižším, kde neutrální bod není zazemlen nebo je zazemlen pomocí deionizačního článku.

4.3 Y0-Y0 spojení

Tento spojovací režim spojuje jak primární, tak sekundární stranu jednofázového transformátoru jednoho napěťového transformátoru do typu Y0. Tento spojovací režim má velkou výhodu, a to, že může poskytovat napětí měřicím přístrojům a relé, které ho vyžadují, a měřicím přístrojům pro monitorování izolace, které vyžadují fázové napětí. Obecně se tento spojovací režim používá pouze v systémech do 35 kV.

5 Analýza opatrností během běžných zkoušek venkovních napěťových transformátorů

• Během zkouškového procesu, před formální zkouškou napěťového transformátoru, je třeba provést vědeckou úpravu a měření polaritu a izolačního odporu napěťového transformátoru. Cílem je zajistit, aby napěťový transformátor nezažil nepotřebné ztráty kvůli vnějším faktorům během zkoušky.

• Spojení venkovního napěťového transformátoru musí být správné. Zvláště je třeba upozornit, že primární cívka a zkoušený okruh musí být spojeny paralelně a sekundární cívka a napěťové cívky připojených měřicích přístrojů a relé ochranných zařízení musí být spojeny paralelně. Je třeba také zajistit správnost polaritu současně.

• Během zkoušky by zátěž na sekundární straně napěťového transformátoru neměla přesáhnout jeho stanovenou nominální kapacitu v normálních podmínkách. Pokud ji přesáhne, dojde k velké chybě dat celého transformátoru a nebudou dosaženy požadované normální hodnoty.

• Sekundární strana napěťového transformátoru nesmí být krácena. To je proto, že vnitřní impedance napěťového transformátoru je velmi malá. Pokud je okruh krácen, vygeneruje se velký proud, což způsobí velké poškození celého vybavení napěťového transformátoru. V extrémních případech může dokonce ohrozit osobní bezpečnost zkoušejícího personálu. Kromě toho, pokud je to možné, by na primární straně měla být nainstalována určitá ochranná a monitorovací zařízení, aby byla zajistěna stabilita celého zkoušebního systému a zabráněno nežádoucím situacím.

• Aby bylo lépe zajištěno měření relevantních zkoušek a bezpečnost relevantního experimentálního personálu, musí být sekundární cívka během experimentu zazemněna v jednom bodě. Výhodou tohoto je, že i v případě poškození izolace, může dobře zajišťovat majetkovou a osobní bezpečnost.

6 Závěr

Skrze analytickou zkoušku venkovních napěťových transformátorů byly formulovány relativně kompletní a vědecké zkoušecí metody a opatření. Skutečně zajistí normální průběh celé zkoušky, ochrání bezpečnost vybavení a personálu a poskytne spolehlivou základnu pro využití venkovních napěťových transformátorů v oblasti dodávky elektřiny, aby byla jejich hodnota maximalizována.