Průvodce nejnovějšími technologiemi pro testování transformátorů
Transformátory existují ve mnoha typech, především olejově naplněné a suché. Jejich poruchy jsou rozmanité, ale nejčastější selhání se koncentrují v cívkách, jádře, spojovacích částech a kontaminaci oleje. Například poškození izolace cívek, otevřené obvody, krátké spoje a meziobvodové krátké spoje na spojovacích místech. Běžnými externími symptomy poruch transformátoru jsou značné přehřívání, nadměrný nárůst teploty, neobvyklé zvuky a nesrovnalost třífázového toku.
Běžná údržba transformátoru zahrnuje především testování izolace (odpor izolace, koeficient dielektrické absorpce atd.), měření odporu stejnosměrného proudu (pro detekci poruch souvisejících s cívkami), inspekci jádra a zkoušky bez zatížení. Některé podniky také analyzují kvalitu oleje olejově naplněných transformátorů, aby zajistily, že jejich elektrické izolační a tepelné vlastnosti zůstanou nedotčeny.
Níže jsou uvedeny několik pokročilých metod testování transformátorů pro referenci.
1. Metoda ALL-Test
Klíčovým prvkem metody ALL-Test je použití vysokofrekvenčních, nízkonapěťových signálů – místo vysokonapěťových signálů – k měření interních parametrů, jako je odpor stejnosměrného proudu, impedance, indukčnost fáze cívek a poměr proudu k frekvenci (I/F) zařízení založeného na cívkách. To umožňuje přesné hodnocení interních poruch a jejich stadií vývoje. Výhody této metody jsou:
Umožňuje rychlou diagnostiku poruch na místě, což pomáhá rozhodnout, zda jsou potřebné další časově náročné a pracně náročné inspekce, jako je například zvednutí jádra.
Vysoká přesnost měření. Protože odpor stejnosměrného proudu cívek transformátoru je obvykle velmi nízký, použití nízkonapěťových vysokofrekvenčních signálů zabrání zhoršení stávajících vad. S přesností až na tři desetinná místa lze detekovat i malé meziobvodové krátké spoje prostřednictvím zřetelných změn odporu stejnosměrného proudu (R) – něco, co běžné měření odporu stejnosměrného proudu nedosáhne.
Podporuje sledování stavu. Každé měření lze zaznamenat a uložit. Pravidelnými testy a sestavováním trendových křivek lze sledovat změny klíčových parametrů v průběhu času, což poskytuje spolehlivá data pro rané zjišťování poruch a prediktivní údržbu – podporuje kvantitativní řízení poruch v průmyslových zařízeních.
Komplexní analýza parametrů (R, Z, L, tgφ, I/F) poskytuje komplexnější, aktuálnější a přesnější popis interních poruch transformátoru.
Základní postup pro metodu ALL-Test:
Po odpojení napájení transformátoru zazemněte sekundární (nebo primární) stranu. Poté postupně připojte signální vodiče přístroje k primárním (nebo sekundárním) terminálům (H1, H2, H3) a měřte mezifázové parametry (R, Z, L, tgφ, I/F). Porovnáním výsledků mezi fázemi nebo s historickými daty téže fáze v různých časech lze určit stav poruchy transformátoru.
Jako referenční kritéria jsou doporučena následující empirická hodnocení:
Odpornost (R):
Pokud R > 0,25 Ω, rozdíl mezi fázemi přesahující 5 % naznačuje nesrovnalost tří fází.
Pokud R ≤ 0,2 Ω, použijte práh 7,5 % pro hodnocení nesrovnalosti.
Impedance (Z):
Mezifázová nesrovnalost by neměla přesáhnout 5 %.
Selhavé transformátory často ukazují nesrovnalost směřující k více než 100 %.
Indukčnost (L):
Nesrovnalost nesmí přesáhnout 5 %.
Tangens fázového úhlu (tgφ):
Rozdíl mezi fázemi by měl být v rámci jedné desetiny (např. 0,1 vs 0,2 je přijatelné; 0,1 vs 0,3 není).
Poměr proudu k frekvenci (I/F):
Mezifázový rozdíl by neměl přesáhnout dvě desetiny (např. 1,23 vs 1,25 je přijatelné).
Na základě zkušeností z praxe dochází během postupu od nesrovnalosti k selhání k dramatickým změnám testovacích dat transformátoru. Pro klíčové transformátory se doporučuje provádět měření metody ALL-Test alespoň jednou za měsíc.
Tabulka 1 Experimentální data dobrého 2500kVA, 28800:4300 transformátoru, test sekundární strany
| H₁ - H₂ | H₁ - H₃ | H₂ - H₃ | |
| R | 0,103 | 0,100 | 0,096 |
| Z | 15 | 14 | 14 |
| L | 2 |
2 | 2 |
| tgφ | 75 | 75 | 75 |
| I/F | -48 | -48 | -49 |
Tabulka 2 Experimentální data vadného transformátoru 500kVA, 13800:240V, test primární strany
| H₁ - H₂ | H₁ - H₃ | H₂ - H₃ | |
| R | 116,1 | 88,20 | 48,50 |
| Z | 4972 | 1427 | 1406 |
| L | 7911 | 2267 | 2237 |
| tgφ | 23 |
21 | 20 |
| I/F | -33 | -29 |
-29 |
2. Metoda testu otáčkového poměru
Při terénním testování transformátorů představuje přímé měření otáčkového poměru efektivní a rychlou metodu pro detekci vnitřních poruch – jako jsou nesprávné připojení, krátké spoje nebo otevřené obvody. Během provozu může skutečný otáčkový poměr transformátoru odcházet od hodnoty uvedené na označce z důvodu výrobních odchylek nebo degradace izolace s časem. Pokud je otáčkový poměr měřen přesně, může sloužit jako klíčový indikátor stavu pro identifikaci a sledování vývoje vnitřních vad. Pro tuto účel se používá měřicí zařízení pro otáčkový poměr (TTR) transformátoru, které obvykle vyžaduje velmi vysokou měřicí přesnost.
3. Test kvality transformátorového oleje
Olejové transformátory jsou široce používány a klíčovou součástí jejich údržby je hodnocení stavu izolačního oleje. Příznaky degradace oleje – jako tmavší barva, kyselý pach, snížená dielektrická pevnost (napětí proboušení) nebo vytváření bahna – lze často identifikovat vizuálně. Kromě toho je pro komplexní hodnocení nezbytná kvantitativní analýza klíčových vlastností oleje – včetně viskozity, teploty zapalovací hranice a obsahu vlhkosti. Prohodnoťte podle tabulky níže kritéria hodnocení.
| Sériové číslo | Položka | Třída napětí zařízení (kV) | Kvalitativní index | Metoda kontroly | |
| Olej před uvedením do provozu | Olej v provozu | ||||
| 1 |
Vodou rozpustné kyseliny (pH hodnota) | >5.4 | ≥4.2 | GB7598 | |
| 2 | Kyselost (mgKOH/g) | ≤0.03 | ≤0.1 | GB7599 nebo GB264 | |
| 3 | Teplota zapalování (zavřená sklenice) | >140 (pro olej č. 10, 25) >135 (pro olej č. 45) |
1. Ne nižší než standard nového oleje o 5 2. Ne nižší než předchozí změřená hodnota o 5 |
GB261 | |
| 4 | Mechanické znečištění | Žádné | Žádné | Pohledová kontrola | |
| 5 | Volný uhlík | Žádný | Žádný | Pohledová kontrola | |
Následující text stručně popisuje, jak provádět analýzu a kontrolu pomocí plynové chromatografie. Když dochází k znehodnocení transformátorového oleje nebo vznikají poruchy, základním přístupem této metody je vybrat vzorek oleje z transformátoru bez vypnutí napájení, analyzovat typy a koncentrace rozpustných plynů a následně určit stav poruchy. Za normálních podmínek je obsah plynů v oleji velmi nízký, zejména hořlavé plyny, které tvoří pouze 0,001 % až 0,1 % celkového množství.
S rostoucím stupněm poruch transformátoru se však olej a pevné izolační materiály za tepelných a elektromagnetických vlivů kvůli tepelným poruchám uvolňují různé plyny. Například při lokálním přetopení produkují izolační materiály velké množství CO a CO₂; pokud se samotný olej přehřeje, vzniká značné množství etylenu a metanu. Používání obsahu hořlavých plynů jako kritéria pro posouzení lze aplikovat následující směrnice: obsah plynů pod 0,1 % naznačuje normální stav; 0,1 % až 0,5 % ukazuje mírnou poruchu; nad 0,5 % naznačuje závažnou poruchu.
Plynové produkty způsobené především elektrickými poruchami v transformátorech jsou vodík a aketylen (C₂H₂), hlavně vyvolané obloukovým výbojem nebo jiskřením. Následující referenční indikátory lze použít k posouzení: obsah H₂ <0,01 % je normální, 0,01–0,02 % vyžaduje pozornost a >0,02 % naznačuje poruchu; C₂H₂ <0,0005 % je normální a >0,001 % naznačuje poruchu.
Po navlhnutí transformátoru bývá obsah H₂ (vodíku) vysoký, protože vodík se uvolňuje elektrolytickou cestou pod vlivem proudu. Tyto údaje o plynech lze komplexně analyzovat pro hodnocení stavu transformátoru.
