35 kV banaketa transformatzaileetako nukleoaren lurrera egokitze akatsen diagnostikaren metodoen analisia

35 kV banaketa transformatzaileetan: Nukleoaren lotura-lurrerako akatsen analisia eta diagnostiko metodoak

35 kV banaketa transformatzaileak dira sistemak elektrikoetan oinarriko tresnak, elektrizitate-indarraren transmitazio-garrai garrantzitsuenak. Baina, lan-iraungitze luzearen ondorioz, nukleoaren lotura-lurra egiten diren akatsak transformatzaileen funtzionamendu estabidera eragiten duten arazo nagusi bihurtu dira. Nukleoaren lotura-lurrerako akatsak ez duela soilik transformatzaileen efizientzia energialean eragin eta sistemaren mantentze-kostuak gehitu, baina goizago akats elektriko serioagoak gertatu daitezke ere. 

Elektrizitate-tresnak zahartzen doaz, nukleoaren lotura-lurrera egiten diren akatsen maiztasuna gradu gradu handitzen da, horrela beharrezkoa da diagnostiko eta tratamendu hobitua aplikatzea elektrizitate-tresnen lan-iraungitzean eta mantentzean. Oraindik dagoeneko diagnostiko metodo batzuk daudenez ere, detektatzeko arrakasta txikia eta akatsen kokapena zaila bezalako teknologia-arrazoiekin aurkitzen dira. Duguna beharrezkoa da, hortaz, diagnostiko-teknologiak zehatzagoak eta sendagoak bilatu eta aplikatu tresnen lan-iraukeria hobetzeko eta sistema elektrikoaren estabilitatea eta segurtasuna babesteko.

1 35 kV banaketa transformatzailetan agertzen diren nukleoaren lotura-lurrerako akatsen arrazoien eta ezaugarrien analisia

1.1 Nukleoaren lotura-lurrerako akatsen arrazoien oinarrizkoak

35 kV banaketa transformatzailetan, isolamendu-materialak erabiltzen dira nukleoko laminazioen artean izolatzeko. Baina, lan-iraungitze luzearen ondorioz, barneko eremu elektrikoak eta tenperatura isolamendu-materialen zaharretasuna graduan graduan handitzen dute, batez ere tentsio altu eta tenperatura altuaren inguruneetan, non isolamendu-prestakuntza azkar joan ohi den. Zaharretasunak aurreratzen duenean, isolamenduaren erresistentzia gutxitzen da, eta isolamenduko hondakinen egoeran multi-puntuoko lotura-lurrerako akatsak sortu daitezke.

Transformatzaileek lan-iraungitze luzearen ondorioz mekanikoaren birritasuna irauten dute. Batez ere kargu-fluktuazio handiak direnean, birritasunak nukleoaren eta nukleoaren blokeatzeko elementuen kokapen relatiboa aldatzen ditu. Blokeatzaile nukleoaren looseria edo isolamendu-materialen hondakinei esker, lotura-lurrerako akatsak sortu daitezke. Transformatzaile nukleoaren fabrikazio-defektuak ere nukleoaren lotura-lurrerako akatsen arrazoia garrantzitsu bat dira. Fabrikatze-prozesuan, silizio-ferroko orria buru gorria badu, isolamendu-maltzurrago desberdina edo nukleoaren prozesamendu-zehaztasuna gutxi denean, isolamendu lokala hondatu daiteke. Defektu hauek askotan biltzen dira transformatzailearen lotura-lurrerako zatiok. Nukleoko eremu elektrikoaren banaketa uniforme ez bada, partzialki emaitzan daiteke.

1.2 Akatsen elektriko ezaugarriak eta arriskuak

Nukleoaren lotura-lurrerako akatsen elektriko ezaugarri zuzena da lotura-lurrerako korrontea handitzea. Lotura-lurrerako akats bat gertatzen denean, korronte-lotura-lurrerak ohikoa da harmoniko-komponenteekin korronte-fluktuazioak dituena, batez ere 50 Hz baino goiko maiztasun-altuak. Akatsak gertatzen direnean, korronte-lotura-lurrerako forma osoan sinusoideez osatua da, harmoniko-komponenteak neurri handiagoarekin.

Nukleoaren lotura-lurrerako akatsen beste ezaugarri tipikoa da emaitza partziala. Isolamendu-materialen hondakinei ondorioz, eremu elektrikoak hondakin zatiok konzentratzen da, korona-emaitza eta emaitza partziala sortuz. Emaitza partzialak korronte-pulsorik altuak sortu ohi dira, maiztasun-barrutian 3-30 MHz tartean. Maiztasun-barruti honetako korronte-sinalak espetsializatutako maiztasu-altuak dituzten korronte-transformatzaileek (HFCT) hartu eta analizatu ahal dira.

Nukleoaren lotura-lurrerako akatsen eskutitzatutako beste elektriko ezaugarri bat da tenperatura-igoera. Hondakinei esker, indarreko fluxuak hondakin zatiok kontzentratzen dira, eta horrek birimagnetikoak sortzen ditu. Birimagnetiko-hondakinak zati lokal baten tenperatura igoera ekarriko diote. Tenperatura-igoera honek isolamendu-materialak zuzen hondatzen ditu, batez ere nukleoaren zati partzialak soifatzen ditu.

1.3 Akatsak transformatzailearen funtzionamenduan duten eragina

Nukleoaren lotura-lurrerako akatsak lotura-lurrerako korrontea handitzen dute, eta horrek transformatzaile nukleoaren galere gehigarriak sortzen ditu. Nukleoaren galereak birimagnetikoak eta histerezia-galereak osatzen ditu. Lotura-lurrerako akatsak gertatzen direnean, transformatzailearen barruan magnetiko-fluxuaren banaketa uniforme ez bada, birimagnetikoak zati jakin batzuetan handitzen dira. Honek transformatzailearen efizientzia energialean murriztu dezake, batez ere kostu-igaroak gehitu. Nukleoaren galereak handitzen direnean, transformatzaileak soifatzen hasi dezake, eta horrek lan-iraungitze estabidera eragina izan dezake.

Nukleoaren lotura-lurrerako akatsak emaitza partziala eta tenperatura-igoera eskutitzatutakoak transformatzailearen barruko isolamendu-materialen zaharretasuna azkar handitzen dute. Isolamendu-materialen zaharretasun-prozesuan, isolamendu-geruzen erresistentzia gradu gradu gutxitzen da, eta elektrikoki isolatzeko ahalmena heldu egiten da. Isolamendu osoan hondatzea gertatzen denean, zati lokal baten kanpo-zerrenda edo kanpo-zerrenda oso serioagoak gertatu daitezke.

Nukleoaren lotura-lurrerako akatsak ez duela soilik prestakuntza elektrikoan murriztu, transformatzailearen oliaren konposizio kimikoan ere eragina izan dezake. Nukleoaren lotura-lurrerako akatsak gertatzen direnean, emaitza partziala eta soifatzea oliaren tenperaturaren igoera ekarriko diote, eta horrek oliaren gas disolbatu-komponenteak aldaketak ekarriko dizkie, batez ere metano (CH4) eta etileno (C2H4) kontzentrazioa altuagoa.

2 Nukleoaren lotura-lurrerako akatsen diagnostiko metodoak eta teknologia-konparaketa

2.1 Diagnostiko metodo tradizionalak

Korronte zuzendarra da nukleoaren lotura-lurrerako akatsen diagnostiko metodo tradizional bat, nukleoaren eta lurra arteko isolamendu-erresistentzia neurtzea bidez. Metodo honek korronte zuzendarra aplikatzen du eta korrontearen eta tensioraren arteko arrazoia neurtzen du isolamendu-erresistentzia kalkulatzeko. Idealean, nukleoaren isolamendu-erresistentzia balio altu batean mantentzea lortu beharko litzateke; erresistentzia bat asmoz behera jaisten denean, lotura-lurrerako akats bat adieraz ditzake. 

Hala ere, DC erresistentziaren metodoak ezin ditu akuratuki kokatu akats-puntuen. Neurketako emaitzak soilik adieraz dezakete isokrono osoaren insulazio-egonkortasun batezbestekoak eta ezin dira zehaztu alderdi partikularrezko akats-zonas. Metodorik hau lagundu egiten du, bereziki insulazio-enborrak handiagoak egin ez baditu erresistentzia aldaketarik garrantzitsua oraindik. Horrek hasierako akatsen detektioa inefektiboki bihurtzen du. Gainera, DC erresistentziaren metodorik ezin du emateko informazioa daude mota desberdinetako akatsekin eta neurketako datuetatik ezin dira lortu xehetasun gehiago.

Oliaren kromatografia analisiak transformatoraren oliaren barruko gas disoltuen aldagaiak detektatzen ditu, horien bitartez infertziak egiten ditu akats-motetan. Gas hauek arrakasta, sopegara edo beste elektriko arazo batzuk gertatzen direnean sortzen dira. Transformatorren olian gas komponente arrunta da metano (CH4), etileno (C2H4), etano (C2H6) eta abar. Gas kontzentrazioen aldagaiak erreflexioa egiten dute transformatorren funtzionamenduan. 

Olien barruko gas disoltuen kontzentrazioak konparatuz akats-motekin, ahal da hastapeneko konpontzea egin izan da transformatorren nukleoko lotura-lurra. Oliaren kromatografia analisia erantzunik geroago du; akats bat gertatu ondoren, gas disoltauak bildu behar dituzte, hori murriztuz akats-diagnostikoaren zehaztasuna. Gainera, oliaren kromatografia analisia ezin du emateko informazioa daude kokapen zehatzak edo xehetasun espetsifikorik, bakarrik gas kontzentrazioen aldagaietan oinarrituta. Akats txikiagoko edo intermitenteentzat, oliaren kromatografia analisiak atzeratuta egon daitezke eta ezin dute erantzun azkar agertzen diren akatsei.

2.2 Gehieneko Instrumentu Detektore Teknologiak

Partzialki banatutako detektore teknologia oinarritzen da altu mailako indarraren transformadoreen (HFCT) printzipioan, nukleoko lotura-lurren ondorioz sortzen diren banaketa-pulsorekin. Nukleoko lotura-lurren akatsak gertatzen direnean, partzialki banatutako detektoreak altu mailako indarraren pulsoreak sortzen ditu insulazio-kalte puntuetan. Hauek indarraren senalei osatzen diete, maiz osatzen diren altu mailako soraldak edo pulsoreak 3-30 MHz tartean. 

Transformatorren lotura-lurrerako indarraren sentsore altu mailako instalatuz, partzialki banatutako detektore-senaleak denbora errealean hartu daitezke. Teknologia hau efizienteki kokatu dezake akats-puntu partzialak, sentibilitate altua du eta ahal da akatsen hasierako fasean detektatu. Partzialki banatutako detektoreak efizienteki identifikatu dezakete insulazio-enborrari edo mekaniko kalteak eragindako akats txikiak, emanez informazio zehatzak akats-diagnostikoarentzat. Partzialki banatutako detektore-senaleak analizatuz, akatsen zailtasuna eta garapena ebaluatu daiteke, horrela konponduko edo saihesteko neurriak hartu ahal izango dira.

Infragorro kolore teknologia infragorro kolore kamerak erabiliz detektatzen ditu nukleoaren barruko temperatura-hobetz puntuak, zehaztuz lotura-lurren existentzia. Transformatoretan lotura-lurren akatsak gertatzen direnean, eddy current galduak lokalki temperaturen hobetzea eragiten dute, bereziki akats-puntuen inguruan. Infragorro kolore teknologia nukleoaren gainazalaren temperatura banaketa denbora errealean lortu dezake eta temperatura aldagaien bidez akatsen existentzia zehaztu. Adibidez, temperatura aldagaiak 10°C baino gehiago bado, zonal honetan ikerketa sakona egin behar da. Teknologia hau kontakturik gabe temperaturen aldagaiak detektatzeko ahalmena du, neurketa abiadura azkarra denean, beraz, oso egokia da neurketa azkarra egiteko.

Indarraren detektore altu mailakoa Rogowski koilak erabiliz neurtzen ditu lotura-lurrerako indarraren aldagaiak, maiz 500 kHz-2 MHz tartean. Indarraren aldagai altu hauek nukleoko lotura-lurren ondorioz sortzen diren banaketa-prozesutan sortzen dira. Senalei altu mailako hauen tartean detektatuz, ahal da efizienteki zehaztu akatsen existentzia. Partzialki banatutako detektore teknologiarekin alderatuta, indarraren detektore altu mailakoa sentibilitate altuagoa du eta ahal da hartu akats-senale oso ahulak. Rogowski koilak erabiliz neurketa kontakturik gabe egiteak instalazioa sinplifikatzen du eta neurketa zehaztasuna hobetzen du. Teknologia hau oso egokia da erdi espazioetan zaila iritsi direnean eta linean detektatu ahal izateko gailuak ez dutenean.

3 Akats-Diagnostiko Prozesuaren Hobekuntza eta Kasu Analisi Arruntekoak

3.1 Hobetako Diagnostiko Prozesuaren Iruzkinak

Nukleoko lotura-lurren akatsak diagnostikatzeko, lehen urratsa beharko litzateke infragorro kolore teknologia erabiliz aurrefiltratzea. Infragorro kolore kamerak ahalbidetu dizkigute denbora errealean lortu transformatorren gainazalaren temperatura banaketa-mapak, laguntzeko diagnostiko pertsonalen identifikatu ahal izateko posible dauden abnormala temperatura-hobetz puntuak. Aurrefiltratzeak identifikatzen ditu potentziala dauden akats-puntuei, hurrengo urratsa indarraren detektore altu mailakoa eta partzialki banatutako detektore teknologiak konbinatuz egin beharreko proba zehatzak izango dira.

Indarraren detektore altu mailakoa erabiliz, Rogowski koilak 500 kHz-2 MHz tartean indarraren aldagaiak hartzen ditu, efizienteki zehazten ditu nukleoko lotura-lurren akats-zonas. Partzialki banatutako detektore teknologia HFCT sentsorekin denbora errealean banaketa-pulsoreak monitorizatzen ditu, banaketa-maila eta intensitatea analizatuz, akats-puntuen kokapena konfirmatzen du.

Indarraren detektore altu mailakoa eta partzialki banatutako detektore teknologia eginda, azken urratsa oliaren kromatografia analisia egitea da, akatsen zailtasuna frogatzeko. Transformatorren oliaren barruko gas disoltuen detektatzea, bereziki metano (CH4), etileno (C2H4) eta besteen gasen kontzentrazioen aldagaiak, ahalbidetu dizkigute zehaztu akatsen natura. Nukleoko lotura-lurren akats serioetatik, oliaren kromatografia gas-komponente anormalki altuak erakutsiko ditu. Oliaren kromatografia datuak beste detektore-emaitzetan konbinatuz, ahal da ulertzeko akatsen eragina eta oinarri eman konponketa lan guztietarako.

3.2 Kasu Arrunteko Analisi Bat

Subestazio batean funtzionatzen ari ziren mantentze pertsonalak ikusi zuen 35 kV banatzaile transformator baten lotura-lurraren indarra oso handia zen, normalen baino askoz handiagoa. Monitorizatze-datuak erakutsi zuten lotura-lurraren indarra 5 A-ra iritsi zen, normalitasunetan 100 mA baino txikiagoa izan beharko lukeela. Arduraduna, lotura-lurraren indar handia agertu ondoren, ez ziren aurkitu argi agertzen diren kanpo fisikoen akats-ik. Elektriko tradizionalen diagnostiko metodoak, hala nola DC erresistentziaren proba eta oliaren kromatografia analisia, ez ziren ahal izan emateko informazio zehatzik akats-puntuen kokapenean.

Transformatorio oinarriko lotura akatsa ebazteko, mantentzaileek hainbat teknologia diagnostiko moderno erabili zituzten. Lehenik, FLIR T640 infragorria irakurtzaile bat erabiliz, saihestu egin zuten, eta oinarriko eta osagai erlazioetako heriotza-maila azkar aurkitu zuten. Ondoren, PD-Tech HFCT marra altuko kurrentsia sensorrak erabiliz, lortu zuten lotura-korrentzia monitorizatu. Azkenik, PD-Tech partzialki botatze detektoreak erabiliz, botatze senalak probatu eta analizatu zituzten, eta akats-puntua kokatu zuten. Proba-emaitzak Tabla 1ean agertzen dira.

Tab.1 Transformatorio akatsen detektatze emaitzak

Infrarozeko termo-irudi detektorearen emaitzetan oinarrituta, nukleoaren erretentore-komponenteen inguruko tenperatura-desbidera 12°Cra iritsi zen, balio normalen gainditzen duena, eta horrek lehenetsi zuen eremu horretan ohitik tenperatura handiagoa dagoela. Alta mailako korronte-sensorren bidez egindako detektorean, 5 Ako lurreko korrontea aurkitu zen, 100 mAko balio normala askoz ere gainditzen duena, hau da, trafogailuan akats bat garatu dela adierazten duena. Aldiz, zatikako biraketa-detektoreak 4.5-18 MHzko maiztasun-tartean alta mailako korronte-seinalei buruzko osasuntsu fluktuazioak adierazi zituen, biraketaren intentsitatea bertan behera handitzen ari zela, eta horrek adierazten duen nukleoaren erretentore-komponenteetan dagoela akats-puntua eta akatsak handitzen ari direla.

Azkenik, akats-puntuari errekonpensazioa eman zen nukleoaren erretentore-komponenteari dagozkion isulagilean. Lan luzearen ondorioz, isolamendu-materialak zaharratu egin baitzen, eta horrek isolamendu txiki bat gertatzen hasi zuen, lurreko akatsa eragiten zuena. Akatsen kudeaketarako neurriak isulagilea ordezkatzea izan zen, eta jarraian egin diren probak lurreko korrontea normalera itzuli zegoela konfirmatzen duen, akatsa kendu eta tresna estabilgarriro lan egiten hasten zuena.

Kasu hau adierazten du infrarrozeko termo-irudi teknologiaren, zatikako biraketa-detektore teknologiaren eta alta mailako korronte-detektore teknologiaren kombinaketa nukleoaren lurreko akatsen diagnostikoaren efizientzia eta zehaztasuna hobetu dezakeela. Egoerarekin, lanean mantentzeko prozesuetan, pertsonalak behin behinean teknologiei hauen bidezko diagnostiko elkarbanatua egitea derrigorrezkoa da trafogailuen funtzionamendu seguru eta estabilgarria bermatzeko.

4 Irizpidea

Nukleoaren lurreko akatsen diagnostikan, teknologia modernoen anitzeko aplikazio elkarkorra akats-puntuaren kokapenaren eta diagnostikoaren zehaztasunaren gehiegikeria handitu dezake. Alta mailako korronte-detektore teknologiaren, zatikako biraketa-analisiaren eta infrarrozeko termo-irudi teknologiaren sinergiak garrantzitsu dira tresnari dagokion arriskuak aurretik aurkitzeko, eta akatsen jatorrizko puntuak zehazki identifikatzeko, tresnaren gelditasuna murriztuz eta trafogailuen biztanaldia luzatuz.

Eskuz, detektore-teknologien berrikuspen eta aplikazio jarraituaren ondorioz, nukleoaren lurreko akatsen diagnostika eta mantentzea gehiago efiziente eta zehatzago bihurtuko da, elektrizitate-sistema seguru eta estabilgarria babestuz.