35 kV jaotustransformatorite tuumapihtide diagnostikameetodite analüüs

35 kV jaotustransformatoored: magneetväli pinnakereleviku vea analüüs ja diagnostikamismeetodid

35 kV jaotustransformatood on tavalised olulised seadmed elektrivõrkudes, millel on tähtis roll elektrienergia edastamisel. Kuid pikas kasutuses on magneetväli pinnakereleviku vead muutunud suureks probleemiks, mis mõjutab transformatooride stabiilset tööd. Magneetväli pinnakereleviku vead mõjutavad mitte ainult transformaatori energiatõhusust ja suurendavad süsteemi hoolduskulusid, vaid võivad ka põhjustada veel tõsisemaid elektrilisi katkestusi.

Kui elektriseadmete vanus kasvab, suureneb magneetväli pinnakereleviku veade sagedus, mis nõuab tugevat veadiagnostika ja ravi tõhustamist elektriseadmete töö- ja hoolduses. Kuigi mõned diagnostikameetodid juba eksisteerivad, on siiski olemas tehnoloogilisi pingepunktmeid nagu madal leidmiseffektiivsus ja raske veakohtade tuvastamine. On kiiresti vajalik uurida ja rakendada täpsemaid ja tundlikumaid veadiagnostikatehnoloogiaid, et parandada seadmete töötamise usaldusväärsust ja tagada elektrivõrgu stabiilsus ja ohutus.

1 35 kV jaotustransformatooride magneetväli pinnakereleviku veateenuste põhjuste ja omaduste analüüs

1.1 Tavalised magneetväli pinnakereleviku veade põhjused

35 kV jaotustransformatoorides kasutatakse tavaliselt magneetväli pinnakerelammikute vahel isolatsioonimaterjale. Kuid pikas kasutuses põhjustavad sisemised elektriväljad ja temperatuur isolatsioonimaterjalide aegustumist, eriti kõrgepinge- ja kõrgetemperatuurioludes, kus isolatsioonieesmärgid kiiresti halvenevad. Aegustumise käigus väheneb isolatsioonipinge ning osalisel isolatsioonikutse puhul võivad tekida mitmekohalised maapunktid.

Pikas kasutuses kannatavad transformatood mehaanilisele vibratsioonile. Eriti olukordades, kus laet lõhed palju, võib vibratsioon põhjustada magneetväli pinnakere ja magneetväli pinnakere kinnituskomponentide suhtevekliikumist. Lõhenevad magneetväli pinnakere kinnituskomponendid või kahjustatud isolatsioonimaterjalid võivad põhjustada maapunktide tekke. Transformatooide magneetväli pinnakere tootmisel tekkinud puudused on ka olulised magneetväli pinnakereleviku veade põhjused. Tootmisel, kui silitsiumterase lehedel on karbid, ebavõrdne isolatsioonikatte kate või puudulik magneetväli pinnakere töötlemine, võib tekida lokaalne isolatsioonikahjustus. Sellised puudused konsentreeruvad tavaliselt transformatooriga seotud maapunktides. Kui magneetväli pinnakere sees on ebavõrdne elektrivälja jaotus, võib aset leida osalisel väljastumisel.

1.2 Viga elektrilised omadused ja ohtlikkus

Magneetväli pinnakereleviku veade kõige otsemine elektriline omadus on suurenenud maapiir. Pärast maapunktide tekkest näitab maapiir tavaliselt piirmuutusi harmooniliste komponentidega, eriti üle 50 Hz kõrgete sagedustega. Veade korral on maapiiri lainekuju tavaliselt mitte-sinusoidne, harmooniliste komponentide amplituudid on suuremad.

Teine tavaline magneetväli pinnakereleviku veade omadus on osalisel väljastumine. Pärast isolatsioonimaterjali kahjustumist konsentriveerub elektriväli kahjustatud aladel, põhjustades korona väljastumist ja osalisel väljastumist. Osalisel väljastumine genereerib tavaliselt kõrgete sagedustega voolupulsuseid, mille sagedusspekter on tavaliselt 3-30 MHz vahel. Selle sageduspiirkonna voolusignaalid saab tuvastada ja analüüsida spetsialiseeritud kõrgete sagedustega voolutransformatooride (HFCT) abil.

Muu elektriline omadus, mida magneetväli pinnakereleviku veade käigus tekitatakse, on temperatuuritõus. Veakoha tingimusel tekkinud turvringvoolude kaudu tõuseb lokaalne temperatuur. See temperatuuritõus ei kahjusta mitte ainult isolatsioonimaterjale, vaid võib ka põhjustada üksikutes magneetväli pinnakere osades ülekuuma.

1.3 Vea mõju transformaatori tööle

Magneetväli pinnakereleviku veade tulemusena suurenub maapiir, mis omakorda tekitab lisakulumusi transformatooriga magneetväli pinnakere sees. Magneetväli pinnakere kulumused koosnevad peamiselt turvringvooludest ja histereseerimisest. Kui maapunktid tekivad, suureneb magneetväli pinnakere sees ebavõrdne magnetflussi jaotus, mis suurendab turvringvoolude kulumusi teatud aladel. See ei ainult vähenda transformaatori energiatõhusust, vaid võib ka oluliselt suurendada operatsioonikulusid. Suurenud magneetväli pinnakere kulumused halvendavad transformatooriga ülekuuma, mis mõjutab pikas perspektiivis stabiilset tööd.

Magneetväli pinnakereleviku veade tulemusena tekkinud osalisel väljastumine ja temperatuuritõus kiirendavad transformatooriga sisemiste isolatsioonimaterjalide aegustumist. Aegustumise käigus vähenevad isolatsioonikihtide vastupidavus ja elektriline eraldusvõime. Kui isolatsioon täielikult ebaõnnestub, võib see põhjustada lokaalseid lühikeste või veel tõsisemaid täielikke lühikeste õnnetusi.

Magneetväli pinnakereleviku veade tulemusena ei mõjuta ainult elektrilist jõudlust, vaid ka transformaatoriliivi keemilist koostistu. Kui magneetväli pinnakere maapeetakse, põhjustavad osalisel väljastumine ja ülekuuma sisemise liivi temperatuuritõusu, mis viib liivi lahustatud gaaside koostisosi muutustesse, eriti metään (CH4) ja eetüleen (C2H4) sisalduse ebakindla tõusuga.

2 Diagnostikameetodid ja tehniline võrdlus magneetväli pinnakereleviku veade korral

2.1 Traditsioonilised diagnostikameetodid

Voolupinge meetod on üks traditsioonilistest magneetväli pinnakereleviku veade diagnostikameetodeid, mille põhifunktsioon on veade olemasolu tuvastamine, mõõtides magneetväli pinnakere ja maapinna vahel isolatsioonipinget. See meetod kasutab voolupinget ja mõõdab voolu ja pingevõrrandit, et arvutada isolatsioonipinge. Ideaalsel juhul peaks magneetväli pinnakere isolatsioonipinge olema kõrge, kui pinge langeb kindla limiardi all, võib see viidata maapunktide tekkele.

Kuid DC vastusmeetod ei suuda täpselt veafikseid määratleda. Selle mõõtmistulemused võimaldavad ainult heurlema kogu magneetjala keskmist eristamisvõimet, kuid ei saa määrata konkreetseid veakohti. See meetod on ka mõnevõrra hilinenud, eriti siis, kui eristamisvananemine pole veel põhjustanud olulist vastuse muutust, mis teeb vara veade tuvastamise tõhusamaks. Lisaks ei anna DC vastusmeetod infot veatüüpide kohta ja mõõtmiste andmetest ei saa efektiivselt välja tuua detailseid veasid.

Öli kromatograafia analüüs tuvastab muutusi lahustunud gaaside komponentides transformatori ölis, et järeldada veatüüpe. Need lahustunud gaadid tekivad tavaliselt siis, kui transformatoris toimuvad laengumine, üleruumitsemine või muud elektrilised vead. Transformatori ölis leiduvad tavalised gaasi komponendid hõlmavad metaanit (CH4), eeteenit (C2H4), eetanit (C2H6) jne. Gaaside kontsentratsioonide muutused võivad näidata transformatori töötingimusi.

Öli kromatograafia analüüsi abil, võrreldes lahustunud gaaside kontsentratsioone ölis veatüübidest, on võimalik algseks määra, kas transformatoris on toimunud magneetjala maandamisvea. Öli kromatograafia analüüs vastab suhteliselt hiljem; vea ilmnemisel kulub aega lahustunud gaaside kogunemiseks, piirates veadiagnostika ajakohasust. Lisaks ei suuda öli kromatograafia analüüs anda täpset vea asukohta või spetsiifilisi omadusi, vaid näitab vea olemasolu läbi gaaside kontsentratsioonide muutuste. Vähemoluliste või lõhklikute veade puhul võib öli kromatograafia analüüsi diagnoos viivitada ja mitte reageerida kiiresti vea esinemisele.

2.2 Kaasaegsed instrumentide detektsioonitehnoloogiad

Osaline laengumine detektsioonitehnoloogia põhineb kõrge sagedusega kinnitusjuhtme (HFCT) printsiibil, kinnitades ja analüüsides laengumispulsisignale, mis tekivad magneetjala maandamisvea tõttu, et diagnoosida vea. Kui magneetjala maandamisvead ilmnevad, tekivad osaline laengumine kõrge sagedusega kinnituspulsid eristamisvõime kahjustatud punktides. Need kinnitusignaalid näevad tavaliselt välja kõrge sagedusega müra või pulsiga, mille sagedusvaldkond on tavaliselt 3-30 MHz.

Installige kõrge sagedusega kinnitusensorid transformatori maandamisjoonele, et realajas kinnitada osaline laengumissignaal. See tehnoloogia suudab tõhusalt määrata osaliste veakohtade asukoha, on tundlik ja suudab tuvastada vea varases staadiumis. Osa laengumise detektsioon suudab tõhusalt tuvastada väikesed vead, mis tekivad eristamisvõime vananemise või mehaanilise kahju tõttu, pakkudes täpset vea diagnostikainfot. Osa laengumissignalide analüüsimisel saab hindata vea raskust ja arengusuundu, lubades vastavate hooldus- või ennetusmeetmete rakendamist.

Infrapunane termograafia tehnoloogia kasutab infrapunaseid termokaameraid, et tuvastada magneetjalas kohalikke temperatuuri tõusu piirkondi, et määrata, kas maandamisvead eksisteerivad. Pärast maandamisveade ilmnemist transformatoris, põhjustavad eddy current'i kahjud kohalikult temperatuuri tõusu, eriti oluliselt temperatuuri tõusu veakohade ümbruses. Infrapunane termograafia tehnoloogia võimaldab saada realajas temperatuuri jaotust magneetjala pinnal ja määrata vea olemasolu läbi temperatuurierinevused. Tavaliselt, kui temperatuurierinevused ületavad 10°C, on vaja sellist piirkonda intensiivsemalt uurida. Selle tehnoloogia eelis seisneb selles, et see suudab tuvastada temperatuurimuutusi ilma kontaktita, mõõtmiskiirus on kiire, mis sobib kiireks kohapealseks tuvastamiseks.

Kõrge sagedusega kinnitusmeetod kasutab Rogowski keele, et mõõta kõrge sagedusega kinnitusmuutusi maandamisjoontes, tavaliselt sagedussirges 500 kHz kuni 2 MHz. Need kõrge sagedusega kinnitused tekivad laengumisprotsesside tõttu, mis põhjustatakse magneetjala maandamisveade tõttu. Mõõtides kinnitusigneale selle sagedussirges, saab tõhusalt tuvastada vea olemasolu. Osa laengumise detektsioonitehnoloogiaga võrreldes on kõrge sagedusega kinnitusdetektsioon tundlikum ja suudab kinnitada äärmiselt nõrgaid veasid. Rogowski keele abil mittekondaktimõõtmist ei ainult lihtsusta installimist, vaid parandab ka mõõtmistäpsust. See tehnoloogia on eriti sobilik piirkondade jaoks, kuhu on raske ligi pääseda, ja suudab teha online detektsiooni ilma tarbevarustust kahjustamata.

3 Veadiagnostika protsessi optimeerimine ja juhtumi analüüs

3.1 Soovitused optimeeritud diagnostikaprotsessi jaoks

Magneetjala maandamisveade diagnoosimisel peaks esimene samm olema algne valik infrapuna termograafia tehnoloogia abil. Infrapunased termokaamerad võivad kiiresti saada transformatori pinnal temperatuuri jaotuskaarte, aidates diagnostikutele tuvastada võimalikke ebatavalisi temperatuuri tõusu piirkondi. Kui algne valik tuvastab potentsiaalsed veakohad, peaks järgmine samm olema täpne testimine kombineerides kõrge sagedusega kinnitusdetektsiooni ja osalise laengumise detektsiooni tehnoloogiatega.

Kõrge sagedusega kinnitusdetektsiooni meetod kasutab Rogowski keele, et kinnitada maandamiskinnitusmuutusi 500 kHz kuni 2 MHz sagedussirges, tõhusalt tuvastades magneetjala maandamisveade asukohta. Osa laengumise detektsioonitehnoloogia jälgib HFCT sensorite abil realajas laengumispulsisignale, analüüsides laengumisfrekventsi ja intensiivsust, et edasi kinnitada veakohade asukohta.

Pärast kõrge sagedusega kinnitus- ja osalise laengumise detektsiooni tegemist, peaks viimane samm olema vea raskuse kinnitamine ja analüüs öli kromatograafia analüüsi abil. Tuvastades lahustunud gaase transformatori ölis, eriti metaan (CH4), eeteen (C2H4) ja muude gaaside kontsentratsioonide muutusi, saab vea loomust edasi kinnitada. Tõsiste magneetjala maandamisveade puhul näitab öli kromatograafia ebatavaliselt kõrget gaaside komponentide taset. Kombineerides öli kromatograafia andmeid teiste detektsioonitulemustega, saab üldiselt hindada vea mõju ja pakkuda alust järgmiseks remonditööks.

3.2 Tüüpiline juhtumi analüüs

Ühel töötajal, kes hooldas allikasubstansooni, oli märgatatavalt kasvanud maandamiskinnitus 35 kV jagamustransformatoris, mis ületas palju normaalseid väärtusi. Jälgimisandmed näitasid, et maandamiskinnitus oli jõudnud 5 A, samas kui normaalsete tingimustes peaks maandamiskinnitus olema vähem kui 100 mA. Raskus seisnes selles, et kuigi maandamiskinnitus ebakindlalt kasvas, ei olnud ilmneid füüsilisi veamärke. Traditsioonilised elektrodiagnostilised meetodid, nagu DC vastusmõõtmine ja öli kromatograafia analüüs, ei suutnud anda selgeid vea asukohateavet.

Selle transformatorkuju maandussüsteemi vea lahendamiseks kasutasid hooldusmeeskonna liikmed mitut kaasaegset diagnostikatehnoloogiat. Esiteks kasutasid nad FLIR T640 infrapunakamera eelistegevuseks, et kiiresti tuvastada kuju ja seotud komponentide temperatuuritõusu. Seejärel jälgisid nad maanduskirjeldust PD-Tech HFCT kõrge sagedusega arvutiga. Lõpuks kasutasid nad PD-Tech osalise laenguteksti detektorit, et testida ja analüüsida laengusignale ning määrata viga. Testitulemused on näidatud tabelis 1.

Tabel 1. Transformatorkuju viga

Infrahärra detektori tulemuste põhjal ulatudes tuumakinnituskomponentide lähedal olev temperatuurierinevus 12°C, mis ületas normaalset vahemikku, viitades esialgu võimalikule ülekuumenemisele selles piirkonnas. Reaalajas detektsioon kõrge sagedusega elektriarvutite abil näitas 5 A maapindkondakti, mis oluliselt ületas 100 mA normaalse väärtuse, millest tuleneb, et transformaatoris oli arenenud vigane tilanne. Lisaks osalisel laengulisele detektsioonile avastati tugevad kõrge sagedusega signaalide lülitused 4,5-18 MHz sagedussirges, kus laengu intensiivsus kasvas aeglaselt, millest tuleneb, et vigase punkt asus tuuma kinnituskomponendis ja vigane tilanne halvenes.

Viimane kinnitus vigase punkti kohta oli tuuma kinnituskomponendi eraldusplaat. Pikaajalise töö käigus vananes eraldusmaterjal, mis tekitas väikesed eralduse kahjustused, mille tulemusena algatas maapindkontakti. Vigade lahendamiseks asendati eraldusplaat, ja järgneva testimise käigus kinnitati, et maapindkontakt oli taastunud normaalseks, eemaldades viga ja taastades seadme stabiilse töö.

See juhtum näitab, et infrapunahärra detektoritehnoloogia, osaliste laengude detektoritehnoloogia ja kõrge sagedusega elektriarvuti detektoritehnoloogia kombinatsioon suurendab efektiivsust ja täpsust tuuma maapindkontakti diagnoosimisel. Tegeliku töö ja hoolduse protsessides peaks personal regulaarselt nende tehnoloogiate kombinatsiooni kasutama, et tagada transformaatorite ohutu ja stabiilse töö.

4 Järeldus

Tuuma maapindkontakti diagnoosimisel suurendab mitmeid modernseid diagnoosimistehnoloogia kombinatsioon oluliselt vigase asukoha määramise täpsust ja diagnoosimise efektiivsust. Kõrge sagedusega elektriarvuti detektsiooni, osaliste laengute analüüsi ja infrapunahärra detektoritehnoloogia sinergiatöö tulemusena saab varases staadiumis tuvastada potentsiaalsed seadmete riskid ning täpselt määrata vigase allikad, vähendades seadmete väljapanekut ja pikendades transformaatori tööaega.

Tulevikus, uute detektoritehnoloogiate järjestikuse arenguga ja rakendamisega, muutub tuuma maapindkontaktide diagnoosimine ja hooldus veelgi efektiivsemaks ja täpsemaks, kindlustades elektrivõrkude stabiilsuse ja turvalisuse.