Hvad er de rutinemæssige tests for udendørs spændingsomformere

1. Introduktion

Udendørs spændingsomformere er nøgleudstyr for at sikre sikkerheden af elektriske anlæg. En videnskabelig og omfattende testanalyse er nødvendig for at undgå farer og ejendomsforslag, som skyldes fejlagtig operation. Testanalyser kan guide formuleringen af driftsstrategier og forholdsregler, sikre stabilt drift af udstyr og maksimere økonomiske og sociale fordele.

2. Konceptet med udendørs spændingsomformere

En udendørs spændingsomformer er i væsentlig henseende en udendørs nedtoningstransformator, med kernen funktion at isolere højspænding:

• Konvertere højspænding til sekundærspænding på 100V eller mindre i forhold til at opfylde behovene for måleenheder og relæbeskyttelse.

• Bruges til linjeoutputkontrol/overvågning i kraftværker og transformatorstationer, samt strømregnskab mellem kraftnettet og brugere, samt mellem kraftværker og stationer.
  Den har stor værdi og anvendelighed og skal bruges fornuftigt for at maksimere dens værdi.

2.1 Testmetoder og arbejdsmåde

Omvendte forbindelsesmetoder anvendes ofte til test af udendørs spændingsomformere. Omvendte forbindelsesmetoder detekterer tangens af dielektrisk tabsvinkel for følgende tre dele:

• Isolation mellem primær elektrostatisk skærm (X-terminal) og sekundære og tertiære vindinger.

• Isolation mellem primær vindings ende og sekundære og tertiære vindings ender.

• Isolation mellem isolerende støtte og jord.

2.2 Defektanalyse af omvendte forbindelsesmetoder

Omvendte forbindelsesmetoder har tre mangler:

• Målingsbegrænsninger: Hovedsageligt reflekterer tangens af dielektrisk tabsvinkel for isolation mellem primær elektrostatisk skærm og sekundære og tertiære vindinger. Da kapacitansen for denne del når op på 1000 pF, som er meget større end de to andre dele (tiere af pikofarad), er det svært at reflektere ændringer i dielektrisk tabsvinkel for de sidste to dele.

• Lav testspænding: Isolationsniveauet for jordede ender af højspændingsvindinger i kaskade spændingsomformere er lavt. Testspændingen, der er designet af producenten, er 2000V, og normalt kan kun 1600V anvendes i forebyggende tester (nogle enheder har anvendt 2500-3000V. Selvom det kan detektere vandindtrængen og fugt, er den samlede spænding relativt lav, hvilket påvirker broens målingssensitivitet).

• Forurening og støj: Forurening af terminalplade og små porcelænsrør, der ledes ud fra X-terminalen, vil øge målingsfejlen. Selvom direkte forbindelsesmetode kan anvendes for at reducere indflydelsen (direkte forbindelsesmetoden måler også tangens af dielektrisk tabsvinkel mellem primær elektrostatisk skærm og sekundære og tertiære vindinger), er selve direkte forbindelsesmetodens målingsfejl stadig stor.

Nøjagtigt taget har spændingsomformere og strømtransformatorer omtrent samme arbejdsmåde. Deres grundlæggende struktur består af tre dele: jernkernen, primær vindings og sekundær vindings. Strømtransformatorers hovedfunktion er at overføre elektrisk energi, så de har generelt en stor kapacitet. Spændingsomformere fungerer hovedsageligt til at transformere spænding, for at sikre strømforsyning til måleenheder og relæbeskyttelsesenheder, samt måling af spænding, effekt og elektrisk energi i kredsløb. Bemærk, at spændingsomformere også kan analysere og overvåge linjefejl. Disse faktorer bestemmer, at udendørs spændingsomformere har relativt små kapaciteter. Normalt opererer udendørs spændingsomformere under ingen belastning. Arbejdsmådeanalyse-diagrammet for spændingsomformeren vises i figur 1.

Som ses på diagrammet, er højspændingsvindingen af en spændingsomformer parallel med andre relevante kredsløb i primærkredsløbet. Sekundærspændingen er proportional med primærspændingen og afspejler dens værdi. Forholdet mellem de nominerede spændinger for primær- og sekundær-vindinger er den nominerede transformationsforhold, normalt K_n = U₁/U₂. Desuden er primær-vindingen parallel i primærkredsløbet, så sekundærsiden kan ikke kortsluttes - en kortslutning ville generere en stærk strøm, der skader transformator og i alvorlige tilfælde lammer linjen. Ligeledes, under test af udendørs spændingsomformere, for at undgå for høj eller lav spænding, jordes sekundær-vinding, jernkernen og kabinet. Dette sikrer, at transformator og udendørs udstyr bliver sikkert, selv hvis ulykker opstår.

3. Klassificering af udendørs spændingsomformere

• Klassificeret efter spændingsomformeres arbejdsmåde: Elektromagnetiske spændingsomformere og kapacitive spændingsomformere.

• Klassificeret efter specifikke udendørs arbejdsvilkår: Konventionelle udendørs spændingsomformere og specielle udendørs spændingsomformere.

• Klassificeret efter antallet af faser for spændingsomformere: En-fase type og tre-fase type. Generelt refererer en-fase spændingsomformer til en, der kan produceres for ethvert spændingsniveau og kan udføre konvertering efter behov under forskellige betingelser for at sikre alle nødvendige ændringer; mens en tre-fase spændingsomformer er begrænset til spændingsniveauer på 10 kV og under.Selvom denne type spændingsomformer har visse begrænsninger i vid udstrækning, er den relativt velegnet til at spille sin værdi og rolle i specifikke situationer.

• Klassificeret efter antallet af vindinger for spændingsomformere: To-vinding kombineret type og tre-vinding kombineret type.

• Klassificeret efter isolationsstruktur: Tørrtype, plastik-hældet type, gasfyldt type og olie-hældet type. Naturligvis, hvad type udendørs spændingsomformer der skal bruges, skal det fuldt ud overvejes arbejdsmiljøet og de faktiske egenskaber for hele spændingsomformer for specifik analyse.

4. Analyse af forbindelsesmodeller for udendørs spændingsomformere i rutinetest

I hele testen af udendørs spændingsomformere er forbindelsesmodellen en relativt vigtig og central led i hele spændingsomformer, og vi skal analysere den for at sikre sikkerhed og stabilitet for hele testen.

4.1 Enkeltråds forbindelse

Det er en forbindelsesmodel, der bruger en en-fase spændingsomformer til at måle spændingen for en bestemt fase til jorden eller spændingen mellem faser. Denne spændingsomformers forbindelsesmetode anvendes hovedsageligt til relativt symmetriske tre-fase kredsløb.

4.2 V-V forbindelsesmodel

Den såkaldte V-V forbindelsesmodel refererer til at forbinde to en-fase transformatorer til en ufuldstændig struktur. Denne forbindelsesmodel kan bruges til bedre at måle spændingen mellem faser, men den har også en ulempe, nemlig at den ikke kan måle spændingen til jorden. Mere bemærkelsesværdigt, er den bredt anvendt i kraftnet, hvor spændingen er 20 kV og under, og hvor neutralpunktet ikke er jordet eller bueundertrykkelseskredsløb er jordet.

4.3 Y0-Y0 forbindelse

Denne forbindelsesmodel forbinder primær- og sekundær siden af en en-fase transformator af en enkelt spændingsomformer til Y0 type. Denne forbindelsesmodel har et stort fordel, nemlig at den kan levere strøm til måler og relæer, der kræver spænding, og til isolationsovervågningsmåler, der kræver fasens spænding. Generelt anvendes denne forbindelsesmodel kun i systemer under 35 kV.

5 Analyse af forholdsregler under rutinetest af udendørs spændingsomformere

• Under testprocessen, før den formelle test af spændingsomformer, er der behov for videnskabelig behandling og test af polariteten og isolationsmodstanden for spændingsomformer. Dette er for at sikre, at spændingsomformer ikke lider unødvendige tab på grund af eksterne faktorer under testen.

• Forbindelsen af udendørs spændingsomformer skal være korrekt. Specielt bør det bemærkes, at primær-vindingen og kredsløbet, der skal testes, skal være forbundet parallel, og sekundær-vindingen og spændingsbobinerne af forbundne måleenheder og relæbeskyttelsesenheder skal være forbundet parallel. Det bør også bemærkes, at korrektheden af polariteten samtidig skal sikres.

• Under testen, bør belastningen på sekundærsiden af spændingsomformer normalt ikke overstige dens angivne nominerede kapacitet. Hvis den overstiger, vil det føre til en stor datamålingsfejl for hele transformator, og de ønskede normale værdier kan ikke opnås.

• Sekundærsiden af spændingsomformer må ikke kortsluttes. Dette er fordi, at den interne impedans for spændingsomformer er meget lille. Hvis kredsløbet kortsluttes, vil en stor strøm dannes, hvilket vil forårsage store skader på hele spændingsomformer udstyr. I alvorlige tilfælde kan det endda truede personales sikkerhed. Desuden, hvis muligt, bør visse beskyttelses- og overvågningsudstyr installeres på primærsiden for at sikre stabiliteten af hele testsystemet og undgå unødvendige situationer.

• For at bedre sikre målingen af relevante tester og sikkerheden for relevante eksperimentelle personale, skal sekundær-vindingen være jordet på ét punkt under eksperimentet. Fordelen ved dette er, at selv hvis isoleringsbeskadigelse opstår, kan det godt sikre ejendom og personlig sikkerhed.

6 Konklusion

Gennem testanalyse af udendørs spændingsomformere, er der formuleret relativt komplette og videnskabelige testmetoder og forholdsregler. Virkelig sikre, at hele testen fortsætter normalt, beskyt udstyr og personale, og give en pålidelig grund for anvendelse af udendørs spændingsomformere i strømforsyningsområdet for at maksimere deres værdi.