7 nøgletrin for at sikre en sikkert og pålidelig installation af store strømtransformatorer

1. Vedligeholdelse og genvinding af fabrikks isolationstilstand

Når en transformator udsættes for fabrikks godkendelsesprøver, er dens isolationstilstand i sin optimale tilstand. Dernæst har tendens til at forringes, og installationsfasen kan være en kritisk periode for pludselig forringelse. I ekstreme tilfælde kan dielektriske styrken falde til et punkt, hvor den mislykkes, hvilket fører til spolebrand umiddelbart efter energisatsning. Under normale omstændigheder efterlader dårlig installationskvalitet forskellige grader af latente defekter. Derfor bør vedligeholdelsen og genvindingen af isolationstilstanden til dens originale fabrikks tilstand være det primære mål for installationsprocessen. Forskellen mellem isolationstilstanden efter installation og den i fabrikken fungerer som en vigtig benchmark for at evaluere kvaliteten af installationsarbejdet.

For at vedligeholde og genskabe integriteten af isolationen er det afgørende at forebygge forurening og opretholde renskab. Forurenende stoffer kan inddeles i tre typer: faste impuriteter, flydende impuriteter og gasformige impuriteter.

• Faste impuriteter: Alle komponenter, der skal installeres, skal grundigt rengøres. Rengøringen skal fortsætte, indtil tørret med et fibrefrit hvidt klæde, uden farveændring eller synlige partikler.

• Flydende og gasformige impuriteter (hovedsagelig fugt): Den mest effektive metode er vakuumbehandling, bestående af to hovedprocedurer:

(1) Vakuumtørring og degassing:

• Efter at alle tilbehør er installeret, installer en blankingsplade på flangen på gasrelæsiden af tanken. Åbn alle ventiler, der forbinder tilbehør med hovedpartiet, således at alle komponenter (herunder kølelementer), undtagen konserveringsbehålleren og gasrelæet, evakuering sammen med hovedtanken.

• Installer en vakuumventil eller standard stopventil på olieindgangen øverst på tanken.

• Før evakuering af tanken, udfør en vakuumtest alene på rørledningen for at verificere den faktiske vakuumniveau, der kan opnås af vakuumsystemet. Hvis vakuummet overstiger 10 Pa, tjek for leder i rørledningen eller service vakumpumpen.

• Overvåg tanken kontinuerligt for leder under evakuering.

• Når vakumpumpen når sit maksimale mulige vakuum (ikke over 133.3 Pa), hold pumpen kørende for at opretholde dette vakuumniveau. Vakumpumpen skal køre kontinuerligt i mindst 24 timer.

(2) Vakuumfyldning med olie:

• Fortsæt med at køre vakumpumpen under oliefyldning. Hold alle ventiler åbne som under vakuum, således at alle komponenter og tilbehør fyldes samtidigt med hovedtanken.

• Brug en vakuumoliepurifier. Olie skal indføres gennem bunden olieindgangsventil på tanken, hvilket tillader olie at strømme fra uden for vindingerne indad, hvilket minimerer stress på barriererne.

• Når olieniveauet er ca. 200–300 mm under tankens låg, luk vakuumventilen og stop evakuering, men fortsæt med oliefyldning med vakuumoliepurifier.

• For transformatorer uden belasted tap-changere (OLTC), kan fyldning fortsætte, indtil olieniveauet nærmer sig gasrelæblankingspladen, før oliepurifieren stoppes.

• For OLTC-uddannede transformatorer, stop oliepurifieren, når isolationscylinderen for vælgerkontakten er fyldt, for at tillade frakobling af kontakten fra tanken.

• I alle tilfælde, fyld tanken så fuldt som muligt for at minimere resterende luftvolume. Når man bryder vakuum og toppe op med olie, kommer kun en lille mængde luft ind i den øvre del. Denne luft vil blive udsat for konserveringsbehålleren og vil ikke have en skadelig virkning på kernekapslingen.

Det skal understreges, at nøglen ligger i korrekt vakuum oliefyldning; man bør ikke sætte alt for stor tillid til varm oliecirkulation derefter. Under varm oliecirkulation kan kun fugt, der er migreret fra papirisoleringen til olien, fjernes af vakuumoliepurifier. Fugt, der allerede er absorberet i papiret, er svær at slippe ud i olien igen, og ligevægten mellem olie- og papirfugt er meget langsom.

2. Olielekkageproblemer

Olielekkage er et almindeligt og fremherskende problem i transformatorer. Årsagerne er mange, med design- og produktionsdefekter som betydelige faktorer (fx forkert tætningsdesign, dårlig maskinering eller utilstrækkelig svarekvalitet). Fejl under installation og sløv arbejdsmåde bidrager også betydeligt (fx utilstrækkelig rensning af flanges overflader, tilstedeværelse af olie, rust, svareklamrer; ældre tæppe, der har mistet elasticiteten; ulige flangeoverflader, der ikke er rettet).

At løse olielekkage kræver omhyggeligt arbejde:

• Før installation, udfør tryksealtest på kølelementer, konserveringsbehållere, risere og oliepurificere, og reparér hurtigt eventuelle lekkende dele.

• Gennemgå og forbered alle flangetætningsoverflader omhyggeligt. Enhver misalignment under hævning skal rettes, før installation; alvorlige tilfælde skal behandles sammen med producenten.

• Efter installation, udfør en overordnet tætningsprøve: anvend højst 0.03 MPa tryk på tanklåget i 24 timer, uden tilladt olielekkage.

3. Partiel udladningsprøve

En partiel udladningsprøve (PU) refererer til en induceret spændingsprøve med PU-målingskapacitet. Ifølge GB 50150-91:

• Partielle udladningsprøver anbefales for 500 kV-transformatorer.

• For 220 kV- og 330 kV-transformatorer, anbefales PU-prøver, hvis prøveudstyr er tilgængeligt.

Selvom prøvespændingen for PU-prøver er lavere end standardinduceret spændingsprøver, er varigheden forlænget mere end 60 gange. Kombineret med følsomme instrumenter, der overvåger intern udladningsudvikling, er destruktiv potentiel kontrollerbar. Således kombinerer PU-prøver egenskaber af både ikke-destruktive og destruktive prøver, og det er effektivt til at opdage isolationsdefekter. Derfor har PU-prøver hurtigt vundet popularitet. De fleste projektejere udfører nu PU-prøver på nyligt installeret eller overhaulede transformatorer, hvilket giver betydelige fordele – tidlig opdagelse af installationsfejl, identifikation af ustabil fabriks PU-ydeevne, og sikring af vellykket initial energisatsning.

4. Impuls-lukket prøve ved nominel spænding

Impuls-lukket prøve ved nominel spænding er hovedsageligt beregnet til at verificere, om magnetiseringsstrømmen, der genereres under energisatsning, vil få transformatorens differentialbeskyttelse til at virke. Den er ikke beregnet til at teste transformatorens isolationsstyrke.

Faktisk findes der under impuls-lukket prøven, bortset fra relæbeskyttelsesovervågning, ingen instrumenter, der kan registrere mulige overspændinger, og ingen målbare data bliver optaget. Derfor mangler prøven fra isolationsvurderingens synspunkt konkluderende værdi og er i virkeligheden meningsløs.

Dog har isolationsmislykkede transformatorer opstået under impuls-lukket prøver – normalt på grund af eksisterende alvorlige defekter, der bliver tydelige umiddelbart efter energisatsning. Omvendt findes der mange tilfælde, hvor transformatorer har passerede fem impuls-lukninger uden problemer, dog brændte ud inden for få minutter til dage efter tagning i drift.

5. Vurdering af isolationsforhold

Vurdering af isolationsforhold inkluderer måling af isolationsmodstand, absorptionsforhold, polarisationsindex, DC-leckstrøm og dielektrisk tabtangent (tan δ).

Efter installation kan transformatorens isolationsforhold være forringet i forskellig grad i forhold til fabrikks forhold, og målemetoderne på stedet og i fabrikken kan variere. Derfor, når man sammenligner tagning i drift testresultater med fabrikksdata, er en omfattende analyse nødvendig for at træffe præcise vurderinger. Disse resultater bør også fungere som en reference for fremtidige forebyggende prøver.

Det er særdeles vigtigt at bemærke: når isolationsmodstanden er meget høj, kan absorptionsforholdet falde. I sådanne tilfælde bør et absorptionsforhold under 1.3 ikke automatisk tildel til fugt i isolationen.

6. Forståelse og funktion af vejrsuk

Hvis blæren i konserveringsbehålleren kan sammenlignes med lunger, så fungerer vejrsuk som næsen. Når belastning eller omgivelser temperatur stiger, og olie i tanken udvider, "udånder" blæren gennem vejrsuk for at forhindre for højt tryk. Tilsvarende "indånder" den for at forhindre vakuum dannelse i tanken. Hvis vejrsuk bliver blokeret, kan mindre konsekvenser omfatte falske olieniveauindikationer; alvorlige tilfælde kan udløse gasrelæ- eller trykafslapningsenheds virkning, hvilket kan føre til ulykker.

Vejsukblokering kan opstå ikke blot, hvis forsendelsessiegel er glemt at fjerne, men også under drift pga.:

• Fugtabsorption og nedbrydning af tørstoff (farveændrende silicagel)

• Ophobning af støv i oliekoppen

Derfor er to vedligeholdelsesopgaver afgørende:

• Sørg for, at silicagel i vejrsuk har tilstrækkelig fugtabsorberende kapacitet og forhindrer mætning. Udstød eller regenerer silicagel, når 1/5 af den har ændret farve.

• Rens regelmæssigt oliekoppen, udfyld med ren olie, og oprethold olie niveau over luftskærm for at sikre, at indkomne luft passerer gennem en oliebad, filtrerer støvpartikler.