البحث عن أخطاء إضافية ومتوقعة لمحول الجهد المتسلسل

أهمية الكشف عن أخطاء إضافية ومتوقعة لمحول الجهد المتسلسل

تتطلب تجارة الطاقة الكهربائية وإمكانية تتبع قياس الخسارة لمحولات القدرة الكهربائية والمفاعلات وما إلى ذلك دقة من 10 إلى 6 مستويات وإمكانية تتبع معايير نسبة الجهد العالي لتردد الطاقة، وعلى سبيل المثال، هذا يعني قياس الخسارة بدقة (1٪) لعامل القدرة (0.001) دقة إجمالية قدرها (0.001٪).

كما يشير معامل الجهد (VC) لمحول الجهد (VT) إلى الاعتماد على الجهد لخطأ المحول، أي التباين في خطأ النسبة وإزاحة الطور الكهربائي للمحول مع الجهد، وهو أهم مؤشر تقني لضمان دقة نسبة المحولات، كما أن الطريقة المعتادة لقياس (VC) هي مقارنة (VT) مع مكثف قياسي عالي الجهد للغاز المضغوط (HVSC).

وهناك مكثف ألواح متوازية مملوء بالغاز من خلال جسر قائم على المقارنة الحالية (جسر C -tanδ)، ( تسمى طريقة HVSC)، ومع ذلك؛ فإن عدم اليقين في معايرة (VC) لمحولات الجهد ذات المرحلتين (TSVTs) لم يكن جيداً كما كان متوقعاً وكان أقل من 30 ٪ من الجهد المقنن، وذلك بسبب تقييده بحساسية جسر (C -tanδ).

وهناك طريقة الجمع هي طريقة مهمة أخرى لمعايرة (VTs)، والتي اقترحها علماء من (PTB)، حيث تم اقتراح هذه الطريقة لتتبع نسبة (VT)، وهو التحديد المطلق لأخطاء محولات الجهد باستخدام طريقة تصعيد السلسلة المتوازية أو بطريقة التجميع عبر المحولات الوسيطة أو المقسم السعوي، كما تم تحسين طريقة الجمع في التسعينيات لتسهيل التشغيل.

وهناك دائرة تجميع سلسلة الجهد عن طريق توصيل محولي جهد أحادي المرحلة (SSVTs) في سلسلة لتحديد (VC) لـ (VT) ثالث، بحيث يتم استخدام الطريقة لمعايرة (VC) للمحول (تسمى طريقة التجميع التسلسلي).

وبدلاً من الأساسي في السلسلة والتأريض الثانوي في دائرة (Zinn)، بحيث لا تحتاج طريقة الجمع المتسلسل إلى ضبط توازن الجهد بدقة بين الجزء العلوي والسفلي من محولات التعزيز، مما يقلل بشكل كبير من صعوبة التصنيع والقياس.

ومع ذلك؛ فإن دقة المعايرة محدودة بسبب عدم الخطية الشديدة وتكرار المحولات أحادية الطور، وعلاوة على ذلك؛ فإن التغييرات في نسبة اللف المحتملة لمحول العزل الكامل أدت إلى حدوث خطأ لا يمكن قياسه بسبب التدريع الكهربائي غير الكامل، وعلاوة على ذلك في قياس (VC) بدقة أعلى ومستوى جهد أعلى، يكون تأثير هاتين المشكلتين أكثر وضوحاً ولا يمكن تجاهله.

الأخطاء الإضافية التي تسببها (VTS Connected) في السلسلة

في مبدأ طريقة التجميع المتسلسل؛ فإن الخطوة الأساسية هي (SSVT) المعزول بالكامل و (SSVT) شبه المعزول المتصل في سلسلة، وكما هو موضح في الشكل التالي (A)، حيث (T1) عبارة عن (SSVT) شبه معزول و (T23) عبارة عن (SSVT) مدمج، كما يتكون من (VT T2) معزول بالكامل ومحول عزل عالي الجهد (HVIT) بنسبة (1: 1)، بحيث تتمثل وظيفة (T3) في تحويل جهد خرج (T2) من الجهد العائم العالي (u˙2) إلى جهد عائم منخفض (u˙23).

ومع ذلك، يجب ملاحظة أن إمكانات “الطرفين المنخفضين” (X0 و x0) من (T23) في الشكل السابق (A) كانت مختلفة عن تلك المستخدمة فقط، كذلك قد تؤدي أي دروع كهربائية غير كاملة بين الملفين الابتدائي والثانوي إلى حدوث تحول في الخطأ، كما أن تغيرات تيار التسرب بين حالات التأريض والطفو للأطراف (X0)، حيث أن (x0) قد تؤدي أيضاً إلى حدوث خطأ لا يحسب.

ومن أجل تحليل مصدر الخطأ الإضافي المتسلسل بشكل أكثر إيجازاً، تمت إعادة رسم (T23) في الشكل 1 (B)، حيث تعد (Ep) و (Es) إمكانات على أرض الطرفين (X0 و x0) على التوالي، حيث أن (IL) يدخل حالياً إلى محطة (x0 ،C)، وهذه هي السعة الشاردة للدروع الكهربائية لـ (T3) على الأرض.

كما أن (zs1) و (zs3) هما الممانعة الداخلية للملف الثانوي لـ (T1) و (T3) على التوالي، كما سيؤدي التغيير في إمكانات التشغيل للملفات إلى اختلاف في توزيع تيارات السعة داخل المحول، وهذا بدوره قد يؤثر على مغنطة القلب مما يتسبب في حدوث تحول في خطأ المحول الكهربائي.

وعلاوة على ذلك؛ فإن تأثير تيار التسرب (IL) ليس فقط على (T23)، ولكن أيضاً على (T1)، وكما يوضح الشكل التالي تباين تيار التسرب (IL) في حلقة القياس للمحول شبه المعزول (T1) على التوالي، كما أن (TTS) هو عبارة عن مجموعة اختبار محول متوفرة تجارياً و IL) ،(T1)) هو تيار التسرب من (T1)،(T23)، حيث أن (IL) هو تيار التسرب من (T23).

وبالنسبة للمحول شبه المعزول (T1)، يتدفق كل من تيارات التسرب [IL) ،(T23))] و [IL) ،(T1))] من خلال معدل لف النسبة (T1)، ومن ثم يتم إنشاء انخفاض الجهد عبر مقاومة اللف (zs1)، وعندما يتغير تيار التسرب (IL)؛ فإنه سيؤدي إلى تغيير نسبة الجهد الناتج، مما يؤدي إلى تغيير خطأ النسبة.

ومن بينها، فقد يتأثر IL) (T23)) بشكل كبير بـ (Es)، كما ولا يشكل IL) (T23)) فقط انخفاضاً في الجهد على مقاومة اللف (zs3) للمحول المعزول بالكامل (T23) ولكن أيضاً كحمل (T1) و (T23)، مما يؤدي إلى تحميل خطأ، وتغير تيار التسرب [IL (T1) + IL (T23)]، وذلك حوالي (1) مللي أمبير في تجربة (T23) و (T1) في التوصيل التسلسلي في القسم (B).

هناك زمن خلال تحليل سبب الأخطاء الإضافية في التوصيل التسلسلي لـ (VTs)؛ فإنه تم اقتراح طريقتين جديدتين للقياس وتصميمهما لقياس الأخطاء الإضافية، كما تم تنفيذ الطرق المقترحة في قياس الأخطاء الإضافية في التوصيل التسلسلي لـ (TSVT) المعزول بالكامل 35 كيلو فولت و (TSVT) شبه المعزول 35 كيلو فولت، حيث أعطت الطريقتان اتفاقاً أفضل من (1.0 × 10 × 6) في نسبة الخطأ و (2.0 μ rad) في إزاحة الطور على التوالي.

كما يؤدي القياس الدقيق للأخطاء الإضافية المتسلسلة وتصحيحها إلى تحسين دقة قياس (VC)، وذلك استناداً إلى طريقة التجميع المتسلسل، بحيث اتساق طريقة الجمع المتسلسل مع الأخطاء الإضافية المتسلسلة التي تم تصحيحها وطريقة (HVSC) أفضل من (2.4 × 10−6)، وذلك في نسبة الخطأ و (3.8 μ rad) في إزاحة الطور على التوالي، وفي قياس (VC لـ 110/3 – كيلو فولت LVE-TSVT).

حيث أشارت مقارنة البيانات التجريبية إلى أنه يمكن قياس الأخطاء الإضافية في (VTs) المتصلة في سلسلة بدقة، كما وقد يؤدي القياس الدقيق للأخطاء الإضافية إلى تحسين دقة القياس بشكل فعال عند قياس (VC) للمحول باستخدام طريقة تجميع السلاسل.

وفي الوقت نفسه، قدم القياس الدقيق للأخطاء الإضافية المتسلسلة أيضاً دعماً تقنياً قيماً وإرشادات لتصميم المحول المعزول بالكامل، مثل كيفية تصميم التدريع بشكل صحيح لتقليل تأثير تيار التسرب، بحيث سيتضمن العمل المستقبلي التحقق من قياس الأخطاء الإضافية في التوصيل التسلسلي على محولات الجهد ذات معدلات الجهد العالي والفائق.