Ръководство за най-новите технологии за тестуване на трансформатори

Трансформаторите са от много видове, основно маслени и сухи. Ихните дефекти са разнообразни, но повечето неуспехи се концентрират в обмотките, ядрото, свързаните компоненти и замърсяването на маслото. Например, повреда на изолацията на обмотките, разтворени контури, късо-замкнати контури и междинно-обмоткови късо-замкнати контури. Общи външни симптоми на дефекти на трансформаторите включват сериозно прекомерно затопляне, прекомерен температурен подем, аномални шумове и трифазна несъответственост.

Редовното поддържане на трансформаторите включва предимно тестове на изолацията (съпротивление на изолацията, кооффициент на диелектрическо поглъщане и др.), измерване на DC съпротивление (за откриване на дефекти, свързани с обмотките), инспекция при изваждане на ядрото и пробни тестове без натоварване. Някои предприятия анализират качеството на маслото на маслените трансформатори, за да гарантират, че електрическата изолация и термичните характеристики остават непокътнати.

По-долу са представени няколко напреднали метода за тестове на трансформатори за справка.

1. Метод ALL-Test

Основата на метода ALL-Test е използването на високочестотни, нисковолтови сигнали - вместо високоволтови сигнали - за измерване на вътрешни параметри като DC съпротивление, импеданс, индуктивност на обмотките, фазов ъгъл и отношението ток-честота (I/F) на оборудването, основано на обмотки. Това позволява точна оценка на вътрешни дефекти и техния етап на развитие. Предимствата на този метод са:

• Позволява бързо местно диагностициране на дефекти, което помага да се определи дали са необходими допълнителни времепотребителски и трудоемки инспекции, като например изваждане на ядрото.

• Висока точност на измерването. Тъй като DC съпротивлението на обмотките на трансформаторите обикновено е много ниско, използването на нисковолтови високочестотни сигнали избягва усилването на съществуващите дефекти. С прецизност до три десетични знака, дори малки междинно-обмоткови късо-замкнати контури могат да бъдат открити чрез забележими промени в DC съпротивлението (R) - нещо, което традиционните тестове на DC съпротивление не могат да постигнат.

• Подпомага мониторинга на състоянието. Всяко измерване може да бъде записано и запазено. Чрез регулярни тестове и изчертаване на трендови криви, промените в ключовите параметри могат да бъдат наблюдавани с течение на времето, предоставящи надеждни данни за ранно откриване на дефекти и предиктивно поддържане - подкрепяйки количественото управление на дефекти в промишлените установки.

• Комплексен анализ на параметрите (R, Z, L, tgφ, I/F) предлага по-пълен, своевременен и точен опис на вътрешните дефекти на трансформаторите.

Основна процедура за ALL-Test:
След отключването на трансформатора, заземете вторичната (или първичната) страна. След това свържете сигналните жици на прибора към първичните (или вторичните) терминали (H1, H2, H3) един по един, измервайки междинно-фазни параметри (R, Z, L, tgφ, I/F). Чрез сравнение на резултатите между фазите или с исторически данни от същата фаза в различни моменти, може да се определи състоянието на дефекта на трансформатора.

За справка, следните са препоръчителни емпирични критерии за оценка:

• Съпротивление (R):

• Ако R > 0,25 Ω, разликата между фазите над 5% указва трифазна несъответственост.

• Ако R ≤ 0,2 Ω, използвайте порог 7,5% за оценка на несъответствеността.

• Импеданс (Z):

• Междинно-фазната несъответственост не трябва да надхвърля 5%.

• Нефункциониращите трансформатори често показват несъответственост, която тенденциозно се насочва към над 100%.

• Индуктивност (L):

• Несъответствеността не трябва да надхвърля 5%.

• Тангенс на фазовия ъгъл (tgφ):

• Разликата между фазите трябва да е в рамките на една цифра (например 0,1 спрямо 0,2 е приемливо; 0,1 спрямо 0,3 не е).

• Отношение ток-честота (I/F):

• Междинно-фазната разлика не трябва да надхвърля две цифри (например 1,23 спрямо 1,25 е приемливо).

На основата на полевия опит, по време на прогресията от несъответственост до неуспех, тестовите данни на трансформаторите претърпяват драматични промени. За критични трансформатори, препоръчително е да се извършват измервания с метода ALL-Test поне веднъж месечно.

Таблица 1 Експериментални данни на добър 2500кVA, 28800:4300 трансформатор, проба на вторичната страна

Таблица 2 Експериментални данни на дефектен трансформатор от 500 кВА, 13800:240 В, изпитване на първичната страна

2. Метод за изпитване на отношението на витките

При полеви изпитвания на трансформатори, прякото измерване на отношениято на витките е ефективен и бърз метод за откриване на вътрешни дефекти - като неправилно свързване, краткосрочни или отворени контури. По време на експлоатация, поради вариации при производството или деградация на изолацията с течение на времето, действителното отношение на витките на трансформатора може да се отклони от номиналната стойност. Ако се измери точно, отношението на витките може да служи като ключов индикатор за състояние, за да се идентифицират и следят развитието на вътрешни дефекти. За целта се използва изпитвателна уредба за отношение на витките (TTR), която обикновено изисква много висока точност на измерването.

3. Изпитване на качеството на трансформаторното масло

Маслонапълнените трансформатори са широко използвани, а критична част от техническото им обслужване е оценяването на състоянието на изолационното масло. При признаци на деградация на маслото - като потъмнял цвят, кисела миризма, намалена диелектрична прочност (напрежение на пробив) или формиране на осадок - често могат да бъдат идентифицирани чрез визуална инспекция. Освен това, количественият анализ на ключови свойства на маслото - включително вискозитет, температура на възпламеняемост и съдържание на влага - е съществен за комплексна оценка. Обратете се към таблицата по-долу за критерии за оценка.

Следващото кратко въведение разяснява как да се извършва анализ и проверка чрез газова хроматография. Когато трансформаторното масло се влоши или се появят дефекти, основният подход на този метод е да се вземе проба от маслото без изключване на тока, да се анализират видовете и концентрациите на растворените газове и след това да се определи състоянието на дефекта. При нормални условия съдържанието на газове в маслото е много ниско, особено горивните газове, които представляват само 0,001% до 0,1% от общата сума.

Обачно, с увеличаването на сериозността на дефектите в трансформатора, маслото и твърдите изолационни материали генерира различни газове под термични и електромагнитни ефекти поради термични дефекти. Например, при локално прекомерно затопляне, изолационните материали произвеждат големи количества CO и CO₂; когато самото масло се прекомерно затопли, то генерира значителни количества етен и метан. Използвайки съдържанието на горивните газове като критерий за оценка, могат да бъдат приложени следните насоки: съдържание на газ под 0,1% указва нормално състояние; 0,1% до 0,5% указва лек дефект; над 0,5% указва сериозен дефект.

Основните газове, произведени от електрическите дефекти в трансформаторите, са водород и ацетилен (C₂H₂), предимно причинени от дъга или искра. Могат да се използват следните референтни показатели за оценка: съдържание на H₂ <0,01% е нормално, 0,01–0,02% изисква внимание, и >0,02% указва дефект; C₂H₂ <0,0005% е нормално, и >0,001% указва дефект.

След като трансформаторът се увлажнени, съдържанието на H₂ (водород) тенденциозно е високо, защото водородният газ се генерира чрез електролиз при тока. Тези данни за газове могат да бъдат комплексно анализирани, за да се оцени състоянието на трансформатора.