Οδηγός στις Νεότερες Τεχνολογίες Ελέγχου Μετασχηματιστών

Οι μετατροπείς υπάρχουν σε πολλούς τύπους, κυρίως βυθισμένοι σε λάδι και ξηροί. Οι εκδηλώσεις των παρανομαλιών τους είναι ποικίλες, αλλά οι περισσότερες παρανομαλίες εστιάζονται στις συνδέσεις, τον πυρήνα, τα συνδετικά στοιχεία και την ρύπανση του λαδιού. Για παράδειγμα, η βλάβη της απομόνωσης των συνδέσεων, η διακοπή, η μικροσυνδικτύωση και η μεταξύ συνδέσεων μικροσυνδικτύωση. Κοινά εξωτερικά συμπτώματα παρανομαλιών μετατροπέα είναι σοβαρή υπερθέρμανση, υπερβολική αύξηση της θερμοκρασίας, ανώμαλος θόρυβος και τριφασική ανισορροπία.

Η συνηθισμένη συντήρηση μετατροπέα περιλαμβάνει κυρίως δοκιμές απομόνωσης (αντίσταση απομόνωσης, απορροφητικός λόγος, κλπ.), μέτρηση ηλεκτρικής αντίστασης σε έναν άμεσο ρεύμα (για την ανίχνευση συνδεσμικών παρανομαλιών), εξέταση με αναστολή του πυρήνα και δοκιμές χωρίς φορτίο. Μερικές επιχειρήσεις αναλύουν επίσης την ποιότητα του λαδιού των βυθισμένων σε λάδι μετατροπέων για να εξασφαλίσουν ότι η ηλεκτρική απομόνωση και η θερμική απόδοση παραμένουν ακέραιες.

Κάτω από αυτό, παρατίθενται μερικές προηγμένες μεθόδους δοκιμής μετατροπέων ως προς αναφορά.

1. Μέθοδος ALL-Test

Το κύριο σημείο της μεθόδου ALL-Test είναι η χρήση υψηλής συχνότητας, χαμηλής τάσης σημάτων - αντί για υψηλή τάση - για τη μέτρηση εσωτερικών παραμέτρων όπως η ηλεκτρική αντίσταση, η αντίθετη αντίσταση, η αυξανόμενη αντίσταση φάσης και το ρυθμό συχνότητας (I/F) των συνδεσμικών εξοπλισμών. Αυτό επιτρέπει την ακριβή εκτίμηση των εσωτερικών παρανομαλιών και των σταδίων της ανάπτυξής τους. Τα πλεονεκτήματα αυτής της μεθόδου είναι:

• Επιτρέπει τη γρήγορη διάγνωση παρανομαλιών στο χώρο, βοηθώντας στο να αποφασιστεί αν είναι απαραίτητες περαιτέρω χρονοβόρες και εργασιακά επιβαρυντικές εξετάσεις, όπως η αναστολή του πυρήνα.

• Υψηλή ακρίβεια μέτρησης. Επειδή η ηλεκτρική αντίσταση των συνδέσεων του μετατροπέα είναι συνήθως πολύ χαμηλή, η χρήση χαμηλής τάσης υψηλής συχνότητας σημάτων αποφεύγει την επιδείνωση υπάρχουσας βλάβης. Με ακρίβεια μέχρι τις τρεις δεκαδικές θέσεις, ακόμη και μικρές μεταξύ συνδέσεων μικροσυνδικτύωση μπορούν να ανιχνευθούν μέσω σημαντικών αλλαγών στην ηλεκτρική αντίσταση (R) - κάτι που η συνήθης δοκιμή ηλεκτρικής αντίστασης R δεν μπορεί να επιτύχει.

• Βοηθά στην παρακολούθηση της κατάστασης. Κάθε μέτρηση μπορεί να καταγράφεται και να αποθηκεύεται. Με την εκτέλεση τακτικών δοκιμών και την προσαρμογή των τάσεων, οι αλλαγές σε βασικές παραμέτρους μπορούν να παρακολουθούνται με την πάροδο του χρόνου, παρέχοντας αξιόπιστα δεδομένα για την πρόωρη ανίχνευση παρανομαλιών και την προγενέστερη συντήρηση - υποστηρίζοντας την ποσοτική διαχείριση παρανομαλιών σε βιομηχανικές εγκαταστάσεις.

• Πλήρης ανάλυση παραμέτρων (R, Z, L, tgφ, I/F) παρέχει μια πιο πλήρη, εγκαίρη και ακριβή περιγραφή των εσωτερικών παρανομαλιών του μετατροπέα.

Βασική Διαδικασία ALL-Test:
Μετά την αποσύνδεση της ενέργειας του μετατροπέα, συνδέστε την δευτερεύουσα (ή την πρωτεύουσα) πλευρά στο έδαφος. Στη συνέχεια, συνδέστε τα σηματοδότησης του όργανου στις πρωτεύουσες (ή δευτερεύουσες) θέσεις (H1, H2, H3) ένα προς ένα, μετρώντας τις παραμέτρους μεταξύ φάσεων (R, Z, L, tgφ, I/F). Συγκρίνοντας τα αποτελέσματα μεταξύ φάσεων ή με ιστορικά δεδομένα της ίδιας φάσης σε διαφορετικές περιόδους, μπορεί να καθοριστεί η κατάσταση της παρανομαλίας του μετατροπέα.

Ως αναφορά, οι παρακάτω είναι οι προτεινόμενες εμπειρικές κριτικές καταστάσεις αξιολόγησης:

• Αντίσταση (R):

• Εάν R > 0.25 Ω, μια διαφορά ανάμεσα στις φάσεις που υπερβαίνει το 5% δείχνει τριφασική ανισορροπία.

• Εάν R ≤ 0.2 Ω, χρησιμοποιήστε ένα όριο 7.5% για την αξιολόγηση της ανισορροπίας.

• Αντίθετη αντίσταση (Z):

• Η ανισορροπία μεταξύ φάσεων δεν πρέπει να υπερβαίνει το 5%.

• Οι αποτυχημένοι μετατροπείς συχνά εμφανίζουν ανισορροπία που τείνει προς πάνω από 100%.

• Αυξανόμενη αντίσταση (L):

• Η ανισορροπία δεν πρέπει να υπερβαίνει το 5%.

• Εφαπτομένη της γωνίας φάσης (tgφ):

• Η διαφορά μεταξύ φάσεων πρέπει να είναι μέσα σε ένα ψηφίο (π.χ., 0.1 σε σχέση με 0.2 είναι αποδεκτό, 0.1 σε σχέση με 0.3 δεν είναι).

• Ρυθμός συχνότητας (I/F):

• Η ανισορροπία μεταξύ φάσεων δεν πρέπει να υπερβαίνει δύο ψηφία (π.χ., 1.23 σε σχέση με 1.25 είναι αποδεκτό).

Σύμφωνα με την εμπειρία στο πεδίο, κατά την πρόοδο από την ανισορροπία στην αποτυχία, τα δεδομένα δοκιμής του μετατροπέα υποστούν δραματικές αλλαγές. Για κρίσιμους μετατροπείς, συνιστάται να εκτελούνται μετρήσεις ALL-Test τουλάχιστον μία φορά το μήνα.

Πίνακας 1 Πειραματικά δεδομένα ενός καλού 2500kVA, 28800:4300 μετατροπέα, δοκιμή δευτερεύουσας πλευράς

Πίνακας 2 Πειραματικά δεδομένα ενός μη λειτουργικού μετατροπέα 500kVA, 13800:240V, δοκιμή πρωτογενούς πλευράς

2. Μέθοδος Ελέγχου Σχετικού Αριθμού Σπειρών

Κατά την επιθεώρηση μετασχηματιστών στο πεδίο, η άμεση μέτρηση του σχετικού αριθμού σπειρών είναι μια αποτελεσματική και γρήγορη μέθοδος για την ανίχνευση εσωτερικών βλαβών, όπως λανθασμένη σύνδεση, σύνδεση κατά μήκος ή ανοιχτός κύκλος. Κατά τη λειτουργία, λόγω διαφορών στην κατασκευή ή της επιβαρυντικής φθοράς της μόνωσης με την πάροδο του χρόνου, ο πραγματικός σχετικός αριθμός σπειρών ενός μετασχηματιστή μπορεί να αποκλίνει από την τιμή που αναφέρεται στην ετικέτα. Αν μετρηθεί ακριβώς, ο σχετικός αριθμός σπειρών μπορεί να λειτουργήσει ως κεντρικός δείκτης συνθηκών για την αναγνώριση και την παρακολούθηση της εξέλιξης εσωτερικών ελαττωμάτων. Για την αντιμετώπιση αυτού, χρησιμοποιείται ένας εξοπλισμός ελέγχου σχετικού αριθμού σπειρών (TTR) μετασχηματιστή, ο οποίος συνήθως απαιτεί πολύ υψηλή ακρίβεια μέτρησης.

3. Έλεγχος Ποιότητας Λάδιου Μετασχηματιστή

Οι μετασχηματιστές με βάπτιση σε λάδι είναι ευρέως χρησιμοποιούμενοι, και ένα κρίσιμο στοιχείο της διατήρησής τους είναι η αξιολόγηση της κατάστασης του λαδιού-μόνωσης. Σημάδια φθοράς του λαδιού, όπως σκούρα χρώμα, οξύ εντυπωσιακό άρωμα, μειωμένη ηλεκτρική αντοχή (τάση κατάρρευσης) ή το σχηματισμός βρωμιού, μπορούν συχνά να αναγνωριστούν μέσω οπτικής εξέτασης. Επιπλέον, η ποσοτική ανάλυση κλειδιάς ιδιότητων του λαδιού, όπως η ισχύς, η θερμοκριτική σημείου φλεγέτης και η περιεχόμενη υγρασία, είναι απαραίτητη για μια ολοκληρωμένη αξιολόγηση. Δείτε τον παρακάτω πίνακα για κριτήρια αξιολόγησης.

Το παρακάτω περιγράφει σύντομα πώς να εκτελέσετε ανάλυση και έλεγχο χρησιμοποιώντας την αεριογραφία. Όταν το λάδι του μετατροπέα επιβαρύνεται ή παρουσιάζονται παραξενίες, η βασική προσέγγιση αυτής της μεθόδου είναι να ανακτηθεί δείγμα λαδιού από τον μετατροπέα χωρίς να απενεργοποιηθεί η ενέργεια, να αναλυθούν τα είδη και τις συγκεντρώσεις των διαλυμένων αερίων και στη συνέχεια να καθοριστεί η κατάσταση της παραξένης. Κατά τις φυσιολογικές συνθήκες, η περιεχόμενη αερίων στο λάδι είναι πολύ χαμηλή, ειδικά τα καύσιμα αέρια, τα οποία αντιπροσωπεύουν μόνο 0,001% έως 0,1% του συνόλου.

Ωστόσο, καθώς αυξάνεται η σοβαρότητα των παραξενιών του μετατροπέα, το λάδι και τα στερεά απομονωτικά υλικά παράγουν διάφορα αέρια λόγω θερμικών και ηλεκτρομαγνητικών επιδράσεων, ως αποτέλεσμα θερμικών παραξενιών. Για παράδειγμα, όταν υπάρχει τοπική υπερθέρμανση, τα απομονωτικά υλικά παράγουν μεγάλες ποσότητες CO και CO₂· όταν το λάδι ίδιο υπερθερμαίνεται, παράγει σημαντικές ποσότητες εθυλενίου και μεθανίου. Χρησιμοποιώντας το περιεχόμενο καύσιμων αερίων ως κριτήριο κρίσης, μπορούν να εφαρμοστούν οι ακόλουθες οδηγίες: περιεχόμενο αερίων κάτω από 0,1% δείχνει φυσιολογική κατάσταση· 0,1% έως 0,5% δείχνει ελαφρή παραξένη· πάνω από 0,5% δείχνει σοβαρή παραξένη.

Τα κύρια αέρια που παράγονται από ηλεκτρικές παραξενιές στους μετατροπείς είναι το υδρογόνο και το ακετυλενίο (C₂H₂), πρωτίστως λόγω αρκτικής απορροφήσεως ή φωτισμού. Οι ακόλουθες αναφορικές δείκτες μπορούν να χρησιμοποιηθούν για κρίση: περιεχόμενο H₂ <0,01% είναι φυσιολογικό, 0,01–0,02% απαιτεί προσοχή, και >0,02% δείχνει παραξένη· C₂H₂ <0,0005% είναι φυσιολογικό, και >0,001% δείχνει παραξένη.

Μετά την εκτόπωση του μετατροπέα, το περιεχόμενο H₂ (υδρογόνου) τείνει να είναι υψηλό, διότι το υδρογόνο παράγεται μέσω ηλεκτρόλυσης υπό ρεύμα. Αυτά τα δεδομένα αερίων μπορούν να αναλυθούν συνολικά για την εκτίμηση της κατάστασης του μετατροπέα.