Kateri so redni preskusi za zunanske napetostne transformatorje

1. Uvod

Naprave za pretvorbo napetosti na odprtem prostoru so ključno opremo za zagotavljanje varnosti električnih naprav. Za izogibanje tveganjem in gospodarskim izgubam zaradi neustreznega delovanja je potrebna znanstvena in celovita analiza preskusov. Analiza preskusov lahko vodi pri oblikovanju strategij in preventivnih ukrepov, zagotavlja stabilno delovanje opreme in maksimizira gospodarske in družbene koristi.

2. Koncept naprav za pretvorbo napetosti na odprtem prostoru

Naprava za pretvorbo napetosti na odprtem prostoru je bistveno naprava za pretvorbo napetosti na odprtem prostoru, s temeljno funkcijo izolacije visoke napetosti:

• Pretvori visoko napetost v sekundarno napetost 100V ali manjšo v sorazmerju, da bi zadostila potrebam merilnih instrumentov in relne zaščite.

• Uporabljena je za nadzor/nadziranje izhoda črte v elektrarnah in preobrazovalnicah, kot tudi za obračunavanje struje med omrežjem in uporabniki ter med elektrarnami in postajami.
  Ima veliko vrednost in uporabnost in jo je treba uporabiti razumno, da se njena vrednost maksimizira.

2.1 Preskusne metode in delovni principi

Za preskušanje naprav za pretvorbo napetosti na odprtem prostoru pogosto uporabljamo metodo obratne povezave. Metoda obratne povezave preverja tangentu kota dielektričnih izgub naslednjih treh delov:

• Izolacija med primarnim elektrostatičnim ekranom (X terminal) in sekundarnimi in terciarnimi navoji.

• Izolacija med primarnim navojem in konci sekundarnih in terciarnih navojev.

• Izolacija med izolacijskim nosilcem in talo.

2.2 Analiza pomanjkljivosti metode obratne povezave

Metoda obratne povezave ima tri pomanjkljivosti:

• Omejitev meritve: Predvsem kaže tangentu kota dielektričnih izgub izolacije med primarnim elektrostatičnim ekranom in sekundarnimi in terciarnimi navoji. Ker je kapacitancna vrednost tega dela 1000 pF, kar je mnogo več kot pri drugih dveh delih (desetine pikofaradov), je težko odraziti spremembe kota dielektričnih izgub teh zadnjih dveh delov.

• Nizek preskusni napon: Izolacijski nivo talnega konca visokonapetostnega navoja kaskadne pretvarjalnice napetosti je nizek. Preskusni napon, ki ga je izdelovalec predvidel, znaša 2000 V, in običajno se lahko uporabi le 1600 V (nekatere enote so uporabile 2500-3000 V. Čeprav lahko to zazna vlaganje in moč, je skupni napon relativno nizek, kar vpliva na občutljivost meritve mosta).

• Motnja onesnaženosti: Onesnaženost terminalne plošče in majhnega porcelanskega ročka, ki ga izvaja X terminal, poveča napako meritve. Čeprav se lahko uporabi metoda pozitivne povezave, da se zmanjša vpliv (metoda pozitivne povezave meri tudi tangentu kota dielektričnih izgub med primarnim elektrostatičnim ekranom in sekundarnimi in terciarnimi navoji), je sama napaka metode pozitivne povezave še vedno velika.

Natančno povedano, pretvarjalnice napetosti in močne pretvarjalnice imata približno isti delovni princip. Njihova osnovna struktura sestoji iz treh delov: železno jezgro, primarni navoj in sekundarni navoj. Glavna funkcija močne pretvarjalnice je prenos električne energije, zato običajno ima veliko kapaciteto. Pretvarjalnice napetosti pa glavno funkcijo imajo v pretvarjanju napetosti, zagotavljanju napajanja merilnih instrumentov in relnih zaščitnih naprav ter merjenju napetosti, moči in električne energije v črtah. Opomba je, da pretvarjalnice napetosti lahko tudi analizirajo in nadzirajo napake v črtah. Ti dejavniki določajo, da imajo pretvarjalnice napetosti na odprtem prostoru relativno majhno kapaciteto. Običajno delujejo brez opterečenja. Shema analize delovnega principa pretvarjalnice napetosti je prikazana na Sliki 1.

Kot je vidno iz sheme, je visokonapetostni navoj pretvarjalnice napetosti vzporeden z drugimi relevantnimi črtami v primarni črti. Sekundarna napetost je sorazmerna z primarno napetostjo in odraža njeno vrednost. Razmerje med imenovanimi napetostmi primarnega in sekundarnega navoja je imenovano prestopno razmerje, običajno K_n = U₁/U₂. Tudi primarni navoj je vzporeden v primarni črti, zato sekundarna stran ne more biti kratkoročna – kratkoročna povezava bi generirala močen tok, ki bi poškodoval pretvarjalnik in v težjih primerih celo paraliziral črto. Podobno, med preskusi pretvarjalnic napetosti na odprtem prostoru, da se izognemo prekomerni visoki ali nizki napetosti, se sekundarni navoj, železno jezgro in oklep povežejo z talo. To zagotavlja, da ostanejo pretvarjalnik in odprta oprema varna, tudi če pride do nesreče.

3. Klasifikacija pretvarjalnic napetosti na odprtem prostoru

• Razvrščeni po delovnem principu pretvarjalnic napetosti: Elektromagnetske pretvarjalnice napetosti in kapacitivne pretvarjalnice napetosti.

• Razvrščeni glede na lastnosti specifičnih delovnih pogojev na odprtem prostoru: Navadne pretvarjalnice napetosti na odprtem prostoru in posebne pretvarjalnice napetosti na odprtem prostoru.

• Razvrščeni glede na število faz pretvarjalnic napetosti: Enofazni tip in trifazni tip. Splošno govoreč, enofazna pretvarjalnica napetosti se nanaša na tisto, ki jo je mogoče izdelati za poljuben nivo napetosti in lahko po potrebi izvaja pretvorbo, da zagotovi vse potrebne spremembe; trifazna pretvarnalica napetosti pa je omejena na nivoje napetosti 10 kV in pod.Čeprav ta vrsta pretvarjalnice napetosti do določene mere ima določene omejitve, je relativno primerna za izvajanje svoje vrednosti in vloge v določenih situacijah.

• Razvrščeni glede na število navojev pretvarjalnic napetosti: Dvojni navoj kombiniran tip in trojni navoj kombiniran tip.

• Razvrščeni glede na strukturo izolacije: Suha vrsta, plastmassna nalitva, plinska vrsta in maslena vrsta. Seveda, glede na to, kakšna vrsta pretvarjalnice napetosti na odprtem prostoru naj bo uporabljena, je potrebno v celoti upoštevati delovno okolje in dejanske značilnosti cele pretvarjalnice napetosti za specifično analizo.

4. Analiza načinov priključevanja pretvarjalnic napetosti na odprtem prostoru v rednih preskusu

V celotnem preskusu pretvarjalnic napetosti na odprtem prostoru je način priključevanja ključen in pomemben del celotne pretvarjalnice napetosti, ki ga moramo analizirati, da bi zagotovili varnost in stabilnost celotnega preskusa.

4.1 Priključevanje z eno žico

To je način priključevanja, ki uporablja enofazno pretvarjalnico napetosti za merjenje napetosti določene faze do tla ali napetosti med fazami. Ta način priključevanja pretvarjalnice napetosti se uporablja predvsem za relativno simetrične trifazne črte.

4.2 V-V način priključevanja

Takozvan V-V način priključevanja se nanaša na povezavo dveh enofaznih pretvarjalnic v nepopolno strukturo. Ta način priključevanja se lahko bolje uporablja za merjenje napetosti med fazami, vendar ima tudi slabost, in sicer, da ne more meriti napetosti do tla. Še zlasti se široko uporablja v električnih omrežjih z napetostjo 20 kV in pod, kjer neutralna točka ni priključena ali je priključena arčna kočnica.

4.3 Y0-Y0 priključevanje

Ta način priključevanja predvsem povezuje tako primarno kot sekundarno stran enofazne pretvarjalnice napetosti v tip Y0. Ta način priključevanja ima veliko prednost, in sicer, da lahko napaja merilne instrumente in rele, ki potrebujejo napetost, in merilne instrumente za nadzor izolacije, ki potrebujejo fazno napetost. Običajno se ta način priključevanja uporablja le v sistemih pod 35 kV.

5 Analiza opreznosti med rednimi preskusi pretvarjalnic napetosti na odprtem prostoru

• Med preskusom, pred formalnim preskusom pretvarjalnice napetosti, je potrebno znanstveno obdelati in preskusiti polaritet in merjenje izolacijske odpornosti pretvarjalnice napetosti. To je za to, da se zagotovi, da pretvarjalnica napetosti ne bo trpela nepotrebnih izgub zaradi zunanjih faktorjev med preskusom.

• Priključevanje pretvarjalnice napetosti na odprtem prostoru mora biti pravilno. Zlasti je treba opozoriti, da mora biti primarni navoj in preizkušana črta vzporedno priključena, sekundarni navoj in napetostne bobnine povezanih merilnih instrumentov in rele zaščitnih naprav pa morajo biti vzporedno priključeni. Prav tako je treba paziti, da je hkrati pravilen polaritet.

• Med preskusom opterečenje na sekundarni strani pretvarjalnice napetosti ne sme presegati njenega določenega imenovane kapacitete v normalnih pogojih. Če preseže, bo to povzročilo veliko napako podatkov celotnega pretvarjalnika, in ne bomo mogli dobiti potrebnih normalnih vrednosti.

• Sekundarna stran pretvarjalnice napetosti ne sme biti kratkoročna. To je zato, ker je notranji upor pretvarjalnice napetosti zelo majhen. Če je črta kratkoročna, bo ustvarjena velika struja, ki bo povzročila veliko škodo celotnemu opremu pretvarjalnice napetosti. V težjih primerih lahko celo ogrozi osebno varnost preskusnega osebja. Poleg tega, če je mogoče, bi na primarni strani morale biti nameščene določene zaščitne in nadzorne naprave, da bi se zagotovila stabilnost celotnega preskusnega sistema in izognili nepotrebnim situacijam.

• Za boljše zagotavljanje merjenja relevantnih preskusov in varnosti relevantnega preskusnega osebja mora biti sekundarni navoj med eksperimentom priključen na eno točko. Prednost tega je, da celo v primeru poškodbe izolacije lahko dobro zagotovi varnost lastnine in oseb.

6 Zaključek

Skupaj s preskusno analizo pretvarjalnic napetosti na odprtem prostoru smo formulirali relativno popolne in znanstvene preskusne metode in opreznosti. Resnično zagotavljajo normalno napredek celotnega preskusa, zaščito opreme in osebja, ter pružajo zanesljivo osnovo za uporabo pretvarjalnic napetosti na odprtem prostoru v področju oskrbe z električno energijo, da bi se maksimalizirala njihova vrednost.