Измерения фазового сдвига трансформаторов

Обратиться к специалисту

Верификация группы соединения обмоток силовых трансформаторов

На фоне глобального перехода к энергетической безопасности современные сети энергоснабжения сталкиваются со всё более сложными задачами. В целом потребность в электричестве растет, однако она изменяется как год за годом, так и в зависимости от времени года. Децентрализованное производство электроэнергии и колебания уровней потребляемой энергии создают угрозу стабильности сети, особенно во время всплесков, вызванных избытком энергии из возобновляемых источников. Путем преобразования уровней напряжения силовые трансформаторы способствуют стабильной работе сети и снижают потери при передаче энергии внутри сети.

Повышающие трансформаторы увеличивают напряжение в целях распределения электроэнергии, производимой на централизованных электростанциях и в менее крупных децентрализованных системах, таких как солнечные батареи и ветротурбины. При высоком напряжении обеспечивается более эффективная передача электроэнергии на большие расстояния и с минимальными потерями мощности. После доставки электроэнергии в пункт назначения (передающие и распределительные подстанции, заводы, центры хранения и обработки данных, промышленные объекты и пр.) понижающие трансформаторы уменьшают напряжение в целях безопасного использования электроэнергии.

Принято параллельно эксплуатировать несколько трехфазных трансформаторов. Таким образом повышается пропускная способность и сохраняется гибкость в динамических сетях энергоснабжения. При параллельной работе трансформаторы должны иметь согласованные коэффициенты трансформации, последовательности фаз, импедансы и прочие параметры. Верификация группы соединения входит в число необходимых условий для обеспечения безопасной параллельной эксплуатации и совместимости системы.

Измерение фазового сдвига трансформатора является неотъемлемой частью процедуры верификации группы соединения, в ходе которой проверяются тип соединения обмоток и заданная разность фаз между первичной и вторичной обмотками. Для надежной параллельной работы требуются трансформаторы с согласованными группами соединения обмоток. Именно поэтому верификация группы соединения обязательна при проведении типовых испытаний согласно IEC 60076-1 и стандартных приемочных испытаний.

Измерения фазового сдвига трансформаторов в целях верификации группы соединения обмоток

Трехфазный трансформатор состоит из трех первичных и трех вторичных обмоток. Каждая обмотка соответствует определенной фазе в трехфазной электросети. При подаче трехфазного напряжения первичные обмотки генерируют магнитное поле, которое наводит напряжение во вторичных обмотках. Конкретный угол сдвига фазы зависит от конфигурации обмоток и относительного физического расположения обмоток на сердечнике. В зависимости от системы каждая конфигурация имеет свои преимущества и недостатки. Группа соединения обмоток трансформатора определяется путем измерения фазового сдвига.

Для испытания группы соединения обмоток трансформатора на его первичную обмотку подается трехфазное напряжение. На вторичной обмотке измеряются напряжение и фазовый сдвиг. На основе измеренного фазового сдвига и типа соединения обмоток проверяется соответствие заданной группе соединения.

Считывание результатов верификации группы соединения

Обозначение группы соединения обмоток трансформатора состоит из следующих элементов:

  • Заглавная буква обозначает конфигурацию обмотки высокого напряжения.
  • Строчная буква обозначает конфигурацию обмотки низкого напряжения.
  • Строчная буква n обозначает выведенную нейтральную точку на стороне низкого напряжения.
  • Число обозначает угол сдвига фазы между сторонами высокого и низкого напряжения; для обозначения используется циферблат часов, где каждый час после 12 соответствует разности фаз 30°.

Например, группа соединения Dyn11 (или Д/Yн-11) расшифровывается следующим образом:

  • D = соединение «треугольник» на стороне высокого напряжения
  • y = соединение «звезда» на стороне низкого напряжения
  • n = нейтральная точка выведена наружу
  • «11» = фазовый сдвиг 330° (или −30°) (1 час до 12 на циферблате часов)

Dyn11 является наиболее распространенным типом трехфазных трансформаторов в сетях энергоснабжения. После измерения фазового сдвига и верификации группы соединения трансформатор может безопасно работать параллельно с другими трансформаторами с аналогичной группой соединения. Например, трансформатор Dyn11 может работать параллельно с другими сертифицированными трансформаторами Dyn11, если выполняются прочие необходимые условия параллельной работы.

Риски, связанные с применением несогласованных трансформаторов

Разность фазового угла между трансформаторами с различными группами соединения невозможно компенсировать. При параллельной работе трансформаторов различный фазовый сдвиг вызывает уравнительные токи между трансформаторами. Эти уравнительные токи могут существенно возрастать и приводить к таким нежелательным последствиям, как перегрев, повышенные потери, защитные отключения и повреждения оборудования.

Задачи, связанные с испытаниями группы соединения обмоток трансформаторов

Концепция параллельного использования нескольких трехфазных трансформаторов широко применяется в энергосистемах и промышленности. Эта стандартная процедура отличается экономичностью и позволяет гибко расширять, сокращать или подстраивать пропускную способность. Точное измерение фазового сдвига и верификация группы соединения необходимы для обеспечения синхронной работы трансформаторов.

Верификация группы соединения обмоток трансформатора осуществляется путем подачи напряжения на первичную обмотку и дальнейшего измерения напряжения и фазового сдвига во вторичной обмотке с помощью фазометра, вольтметра или осциллографа. Метод циферблата часов или диаграмма векторов фазных напряжений затем анализируются вручную, чтобы на основе конфигурации обмоток и фазового угла определить группу соединения.

Стандартные анализаторы электропитания не способны напрямую определять фазовый сдвиг. Это связано с тем, что они синхронизируют первичную и вторичную обмотку независимо друг от друга, используя для этого только один сигнал напряжения или тока из соответствующей трехфазной системы. Без общего опорного источника между двумя сторонами анализатор не может напрямую сравнивать их фазовые углы.

Наше решение для испытаний групп соединения обмоток трансформаторов

Современный прецизионный анализатор электропитания (например, модель LMG671) измеряет фазовый сдвиг между первичной и вторичной обмотками с одновременным определением и отображением группы соединения обмоток трансформатора. Благодаря встроенной функции анализа гармоник с высоким разрешением прибор отображает измеренные значения гармоник тока, напряжения и мощности (среднеквадратичное значение и фазовый угол для каждой величины). В целях проверки качества сигнала и симметрии фаз используется графическое представление напряжений и токов в виде векторной диаграммы для соответствующего порядка гармоники. Основная частота играет наиболее важную роль при верификации группы соединения.

Анализатор также отображает фазовый сдвиг во время подробных прямых измерений эффективности. Для этого используются шесть каналов измерения мощности, а изменение разводки не требуется. Используя специальный сценарий, прибор LMG671 напрямую рассчитывает фазовый сдвиг с помощью фазовых углов основной гармоники, полученных в ходе анализа гармоник без наложения спектров.

Верификация группы соединения посредством одного измерения фазового сдвига устраняет необходимость в ручных расчетах на основе результатов отдельных измерений. Многоканальные испытания позволяют проводить сложные измерения с минимальными затратами времени и получением достоверных данных. Такая комплексная измерительная установка обеспечивает мгновенную верификацию качества фаз и фазовых соотношений в режиме реального времени.

Наше решение для испытаний силовых трансформаторов индивидуально настраивается, обладает надежностью и ориентировано как на условия конкретной задачи, так и на потребности пользователя. Производители и испытательные лаборатории выбирают его в целях проведения точных и подробных измерений и анализа потерь в режиме холостого хода.

Преимущества нашего решения для испытания группы соединения обмоток трансформаторов

Прецизионный анализатор электропитания LMG позволяет проводить надежную верификацию группы соединения с помощью одного прибора. Это быстрое, надежное и сверхточное решение для измерения фазового сдвига трансформаторов.

Прочие преимущества:

  • Многоканальное измерение
  • Инновационная концепция группировки каналов
  • Встроенный редактор сценариев
  • Улучшенный анализ группы соединения
  • Автоматическое определение фазового сдвига
  • Отображение фазового сдвига в числовой и графической форме
  • Мгновенная визуализация основных результатов измерений
  • Соответствующие стандартам измерения
  • Сведение к минимуму риска ошибок при последующих расчетах

Свяжитесь с нашими специалистами по анализаторам электропитания, чтобы подобрать наиболее подходящее решение для ваших испытаний.

Свяжитесь с нами

Узнайте больше об испытаниях трансформаторов

Испытания трансформаторов на холостом ходу

Испытания трансформаторов на холостом ходу

Потери в режиме холостого хода происходят всегда, когда трансформатор находится под напряжением, независимо от наличия подключенной нагрузки. Испытания на холостом ходу служат для измерения потерь в сердечнике (потери в железе).

Больше информации

Испытания К-фактора трансформаторов

К-фактор показывает способность трансформатора справляться с ростом температуры по причине гармоник, вызываемых нелинейными нагрузками. Узнайте больше об измерениях К-фактора.

Больше информации

Испытания трансформаторов коротким замыканием

Испытания коротким замыканием предназначены для измерения рабочих характеристик силового трансформатора в условиях высокого тока в целях подтверждения эффективности, безопасности и соответствия стандарту IEC 60076.

Больше информации

Подпишитесь на нашу новостную рассылку

Будьте в курсе перспективных направлений и новейших вариантов применения.

Подпишитесь на нашу новостную рассылку

Запросить информацию

Do you have questions or need additional information? Simply fill out this form and we will get right back to you.
For service/support requests, please go here to log in or register.

Ваш запрос отправлен. Мы свяжемся с вами в ближайшее время.
An error is occurred, please try it again later.