Que son as probas rutinarias para os transformadores de tensión ao aire libre

1. Introdución

Os transformadores de tensión exterior son equipos clave para garantizar a seguridade dos aparatos eléctricos. É necesario unha análise de proba científica e comprensiva para evitar os perigos e as perdas de propiedade causados pola operación incorrecta. A análise de proba pode guiar a formulación de estratexias de operación e precaucións, asegurar a operación estable do equipo e maximizar os beneficios económicos e sociais.

2. Conceito de Transformadores de Tensión Exterior

Un transformador de tensión exterior é esencialmente un transformador de paso reducido exterior, cunha función central de aislar a electricidade de alta tensión:

• Converter a electricidade de alta tensión en tensión secundaria de 100V ou inferior en proporción para satisfacer as necesidades dos instrumentos de medida e a protección por relés.

• Utilízase para o control/supervisión da saída de liña nas centrais eléctricas e subestacións, así como para a liquidación de enerxía entre a rede eléctrica e os usuarios, e entre as centrais eléctricas e as estacións. Ten un alto valor e aplicabilidade e debe utilizarse de forma razonable para maximizar o seu valor.

2.1 Métodos de Proba e Principios de Funcionamento

O método de conexión inversa adoita utilizarse para probar os transformadores de tensión exterior. O método de conexión inversa detecta a tanxente do ángulo de perda dieléctrica das seguintes tres partes:

• Aislamento entre a pantalla electrostática primaria (terminal X) e os devanados secundario e terciario.

• Aislamento entre o devanado primario e os extremos dos devanados secundario e terciario.

• Aislamento entre o soporte aislante e a terra.

2.2 Análise de Defectos do Método de Conexión Inversa

O método de conexión inversa ten tres deficiencias:

• Limitación da Medición: Reflita principalmente a tanxente do ángulo de perda dieléctrica do aislamento entre a pantalla electrostática primaria e os devanados secundario e terciario. Como a capacitancia desta parte alcanza os 1000pF, que é moito maior que a das outras dúas partes (decenas de picofaradios), é difícil reflicir o cambio do ángulo de perda dieléctrica das dúas últimas partes.

• Baixa Tensión de Proba: O nivel de aislamento do extremo de terra do devanado de alta tensión do transformador de tensión en cascada é baixo. A tensión de prova deseñada polo fabricante é de 2000V, e xeralmente só se pode aplicar 1600V nas probas preventivas (algúns unidades usaron 2500-3000V. Aínda que poida detectar a entrada de auga e humidade, a tensión global é relativamente baixa, o que afecta a sensibilidade da medida do ponte).

• Interferencia de Contaminación: A contaminación da placa terminal e a pequena manga de porcelana sacada do terminal X aumentará o erro de medida. Aínda que o método de conexión positiva pode utilizarse para reducir o impacto (o método de conexión positiva tamén mide a tanxente do ángulo de perda dieléctrica entre a pantalla electrostática primaria e os devanados secundario e terciario), o erro de medida do método de conexión positiva é aínda grande.

Para ser precisos, os transformadores de tensión e os transformadores de potencia teñen aproximadamente o mesmo principio de funcionamento. A súa estrutura básica consta de tres partes: o núcleo de ferro, o devanado primario e o devanado secundario. A función principal dun transformador de potencia é transmitir enerxía eléctrica, polo que xeralmente ten unha gran capacidade. Un transformador de tensión funciona principalmente para transformar a tensión, asegurando o suministro de enerxía para os instrumentos de medida e os dispositivos de protección por relés, e midindo a tensión, a potencia e a enerxía eléctrica nos circuitos. Debe notarse que os transformadores de tensión tamén poden analizar e monitorizar os fallos de liña. Estes factores determinan que os transformadores de tensión exterior teñan capacidades relativamente pequenas. Normalmente, os transformadores de tensión exterior operan en condicións sen carga. O diagrama de análise do principio de funcionamento do transformador de tensión amósase na Figura 1.

Como se ve no diagrama, o devanado de alta tensión dun transformador de tensión está en paralelo con outros circuitos relevantes no circuito primario. A tensión secundaria é proporcional á tensión primaria e reflicte o seu valor. A relación das tensións nominais dos devanados primario e secundario é a relación de transformación nominal, xeralmente K_n = U₁/U₂. Ademais, o devanado primario está en paralelo no circuito primario, polo que o lado secundario non pode cortocircuitar, xa que un cortocircuito xeraría unha corrente forte, danando o transformador e incluso paralizando a liña en casos graves. Da mesma forma, durante as probas de transformadores de tensión exterior, para evitar excesos de alta ou baixa tensión, conecta-se a terra ao devanado secundario, ao núcleo de ferro e á carcasa. Isto asegura que o transformador e o equipo exterior permanezan seguros incluso se ocorren accidentes.

3. Clasificación de Transformadores de Tensión Exterior

• Clasificados polo principio de funcionamento dos transformadores de tensión: Transformadores de tensión electromagnéticos e transformadores de tensión capacitivos.

• Clasificados polas características das condicións de traballo específicas exteriores: Transformadores de tensión exterior convencionais e transformadores de tensión exterior especiais.

• Clasificados polo número de fases dos transformadores de tensión: Tipo monofásico e tipo trifásico. Xeralmente, un transformador de tensión monofásico refírese a un que pode fabricarse para calquera nivel de tensión e pode realizar a conversión segundo o necesario en diferentes condicións para asegurar todos os cambios necesarios; mentres que un transformador de tensión trifásico está limitado a niveis de tensión de 10 kV ou inferior. Aínda que este tipo de transformador de tensión ten certas limitacións nunha gran medida, é relativamente adecuado para desempeñar o seu valor e papel en situacións específicas.

• Clasificados polo número de devanados dos transformadores de tensión: Tipo combinado de dous devanados e tipo combinado de tres devanados.

• Clasificados pola estrutura de aislamento: Tipo seco, tipo de resina, tipo gasificado e tipo sumergido. Por suposto, en canto ao tipo de transformador de tensión exterior a utilizar, é necesario considerar completamente o entorno de traballo e as características reais do transformador de tensión completo para unha análise específica.

4. Análise dos Modos de Conexión de Transformadores de Tensión Exterior nas Probas Rutinarias

Na proba completa de transformadores de tensión exterior, o modo de conexión é unha ligazón relativamente clave e importante no transformador de tensión completo, e necesitamos analizalo para asegurar a seguridade e estabilidade da proba completa.

4.1 Conexión de Un Fío

É un modo de conexión que utiliza un transformador de tensión monofásico para medir a tensión dunha certa fase á terra ou a tensión entre fases. O método de conexión deste transformador de tensión úsase principalmente para circuitos trifásicos relativamente simétricos.

4.2 Modo de Conexión V - V

O chamado modo de conexión V - V refírese a conectar dous transformadores monofásicos nunha estrutura incompleta. Este modo de conexión pode utilizarse para medir mellor a tensión entre fases, pero tamén ten unha desvantaxe, é dicir, non pode medir a tensión á terra. Máis notablemente, é amplamente utilizado en redes eléctricas con unha tensión de 20 kV ou inferior onde o punto neutro non está aterrado ou está aterrado coa bobina de extinción de arcos.

4.3 Conexión Y0 - Y0

Este modo de conexión conecta tanto o lado primario como o secundario do transformador monofásico dun transformador de tensión individual no tipo Y0. Este modo de conexión ten unha gran ventaxe, é dicir, pode alimentar a instrumentos de medida e protección que requiren tensión e a instrumentos de monitorización de aislamento que requiren tensión de fase. Xeralmente, este modo de conexión só se utiliza en sistemas inferiores a 35 kV.

5 Análise de Precaucións Durante as Probas Rutinarias de Transformadores de Tensión Exterior

• Durante o proceso de proba, antes da proba formal do transformador de tensión, é necesario un tratamento e proba científicos da polaridade e a medida da resistencia de aislamento do transformador de tensión. Isto é para asegurar que o transformador de tensión non sufra perdas innecesarias debido a factores externos durante a proba.

• A conexión do transformador de tensión exterior debe ser correcta. En particular, debe notarse que o devanado primario e o circuito a probar deben estar conectados en paralelo, e o devanado secundario e os devanados de tensión dos instrumentos de medida e dispositivos de protección por relés conectados deben estar en paralelo. Tamén debe notarse que a corrección da polaridade debe asegurarse simultaneamente.

• Durante a proba, a carga no lado secundario do transformador de tensión non debe superar a súa capacidade nominal especificada en condicións normais. Se se supera, levará a un gran erro de datos do transformador completo, e non se obterán os valores normais necesarios.

• O lado secundario do transformador de tensión non debe cortocircuitarse. Isto é porque a impedancia interna do transformador de tensión é moi pequena. Se o circuito se cortocircuita, xeraráse unha corrente grande, que causará un gran dano ao equipo de transformador de tensión completo. En casos graves, incluso pode ameazar a seguridade persoal do persoal de proba. Ademais, se é posible, debe instalar certo equipo de protección e monitorización no lado primario para asegurar a estabilidade do sistema de proba completo e evitar situacións innecesarias.

• Para asegurar mellor a medida de probas relevantes e a seguridade do persoal experimental relevante, o devanado secundario debe aterrarse nun punto durante o experimento. A vantaxe disto é que, mesmo se ocorre un dano no aislamento, pode asegurar adequadamente a seguridade da propiedade e persoal.

6 Conclusión

A través da análise de probas de transformadores de tensión exterior, formúlanse métodos de proba completos e científicos e precaucións. Realmente aseguran o progreso normal de toda a proba, protexen a seguridade do equipo e do persoal, e proporcionan unha base fiable para a aplicación de transformadores de tensión exterior no campo do suministro de enerxía para maximizar o seu valor.