راهنمایی برای آخرین تکنولوژی‌های آزمون ترانسفورماتور

ترانسفورماترهای متنوعی وجود دارد، از جمله ترانسفورماترهای نیم‌رسانایی و خشک. عوارض آنها متنوع است، اما بیشتر خرابی‌ها در پیچ‌پارها، هسته، قطعات اتصالی و آلودگی روغن متمرکز می‌شوند. به عنوان مثال، خرابی عایق پیچ‌پار، باز شدن مدار، کوتاه شدن مدار و کوتاه شدن بین دورهای پیچ‌پار در نقاط اتصال. علائم خارجی رایج خرابی ترانسفورماتر شامل گرم شدن شدید، افزایش بیش از حد دما، سر و صداهای غیرعادی و عدم تعادل سه فازی است.

نگهداری معمولی ترانسفورماتر عمدتاً شامل تست عایق (مقاومت عایق، نسبت جذب دی الکتریک و غیره)، اندازه‌گیری مقاومت مستقیم (برای تشخیص خرابی‌های مرتبط با پیچ‌پار)، بررسی با برداشتن هسته و تست بدون بار می‌شود. برخی شرکت‌ها نیز کیفیت روغن ترانسفورماترهای نیم‌رسانایی را تجزیه و تحلیل می‌کنند تا اطمینان حاصل کنند که عملکرد عایقی و حرارتی آن در حال حفظ است.

در زیر چند روش پیشرفته تست ترانسفورماتر برای مرجع آورده شده است.

۱. روش ALL-Test

هسته روش ALL-Test استفاده از سیگنال‌های با فرکانس بالا و ولتاژ پایین - به جای سیگنال‌های با ولتاژ بالا - برای اندازه‌گیری پارامترهای داخلی مانند مقاومت مستقیم، امپدانس، زاویه فاز القایی پیچ‌پار و نسبت جریان به فرکانس (I/F) تجهیزات مبتنی بر پیچ‌پار است. این امکان را می‌دهد که خرابی‌های داخلی و مراحل توسعه آنها را دقیقاً ارزیابی کنیم. مزایای این روش عبارتند از:

• امکان تشخیص سریع خرابی در محل، که به تعیین اینکه آیا نیاز به بررسی‌های وقت‌گیر و کارآمد مانند برداشتن هسته وجود دارد یا خیر، کمک می‌کند.

• دقّت اندازه‌گیری بالا. چون مقاومت مستقیم پیچ‌پار ترانسفورماتر معمولاً بسیار کم است، استفاده از سیگنال‌های با ولتاژ پایین و فرکانس بالا از تشدید معایب موجود جلوگیری می‌کند. با دقت تا سه رقم اعشار، حتی کوتاه‌شدن‌های بین دورهای کوچک را می‌توان از طریق تغییرات قابل ملاحظه در مقاومت مستقیم (R) تشخیص داد که چیزی است که تست مقاومت مستقیم معمولی قادر به انجام آن نیست.

• تسهیل مانیتورینگ براساس وضعیت. هر اندازه‌گیری می‌تواند ثبت و ذخیره شود. با انجام تست‌های منظم و رسم منحنی‌های روند، تغییرات در پارامترهای کلیدی را می‌توان در طول زمان مورد نظارت قرار داد، که داده‌های قابل اعتمادی برای تشخیص زودهنگام خرابی و نگهداری پیش‌بینی‌ای ارائه می‌دهد - که مدیریت کمی خرابی در تأسیسات صنعتی را حمایت می‌کند.

• تجزیه و تحلیل پارامترهای جامع (R, Z, L, tgφ, I/F) توصیفی کامل‌تر، به‌موقع‌تر و دقیق‌تر از خرابی‌های داخلی ترانسفورماتر ارائه می‌دهد.

روند پایه ALL-Test:
بعد از قطع برق ترانسفورماتر، طرف ثانویه (یا اولیه) را زمین کنید. سپس کابل‌های سیگنال دستگاه را به ترمینال‌های اولیه (یا ثانویه) (H1, H2, H3) یک به یک متصل کنید و پارامترهای بین فاز (R, Z, L, tgφ, I/F) را اندازه‌گیری کنید. با مقایسه نتایج بین فازها یا با داده‌های تاریخی همان فاز در زمان‌های مختلف، می‌توان وضعیت خرابی ترانسفورماتر را تعیین کرد.

به عنوان مرجع، معیارهای ارزیابی تجربی زیر توصیه می‌شود:

• مقاومت (R):

• اگر R > 0.25 Ω، اختلاف بیش از ۵٪ بین فازها نشان‌دهنده عدم تعادل سه فازی است.

• اگر R ≤ 0.2 Ω، از آستانه ۷.۵٪ برای قضاوت درباره عدم تعادل استفاده کنید.

• امپدانس (Z):

• عدم تعادل بین فاز نباید بیش از ۵٪ باشد.

• ترانسفورماترهای خراب معمولاً نشان‌دهنده عدم تعادلی به سمت بیش از ۱۰۰٪ می‌باشند.

• الکتروموتانس (L):

• عدم تعادل نباید بیش از ۵٪ باشد.

• مماس زاویه‌ای (tgφ):

• اختلاف بین فازها باید در یک رقم باشد (به عنوان مثال، ۰.۱ در مقابل ۰.۲ قابل قبول است؛ ۰.۱ در مقابل ۰.۳ قابل قبول نیست).

• نسبت جریان به فرکانس (I/F):

• اختلاف بین فاز نباید بیش از دو رقم باشد (به عنوان مثال، ۱.۲۳ در مقابل ۱.۲۵ قابل قبول است).

بر اساس تجربیات میدانی، در طول پیشرفت از عدم تعادل به خرابی، داده‌های تست ترانسفورماتر تغییرات شدیدی می‌کنند. برای ترانسفورماترهای مهم، توصیه می‌شود حداقل یک بار در ماه اندازه‌گیری‌های ALL-Test انجام شود.

جدول ۱ داده‌های آزمایشی یک ترانسفورماتر ۲۵۰۰kVA، ۲۸۸۰۰:۴۳۰۰ سالم، تست طرف ثانویه

جدول ۲ داده‌های آزمایشی یک ترانسفورماتور معیوب ۵۰۰ کیلووات، ۱۳۸۰۰:۲۴۰ ولت، آزمون سمت اولیه

2. روش آزمون نسبت دور

در آزمون‌های میدانی ترانسفورماتورها، اندازه‌گیری مستقیم نسبت دور یک روش مؤثر و سریع برای شناسایی خرابی‌های داخلی مانند پیچش اشتباه، کوتاه شدن مدار یا باز شدن مدار است. در طول عملکرد، به دلیل تغییرات تولیدی یا تخریب عایق با گذشت زمان، نسبت دور واقعی ترانسفورماتور ممکن است از مقدار لوح مشخصات خود منحرف شود. اگر به صورت دقیق اندازه‌گیری شود، نسبت دور می‌تواند به عنوان یک شاخص حالت کلیدی برای شناسایی و پیگیری توسعه عیوب داخلی عمل کند. برای مقابله با این موضوع، از یک دستگاه آزمون نسبت دور ترانسفورماتور (TTR) استفاده می‌شود که معمولاً نیاز به دقت بسیار بالای اندازه‌گیری دارد.

3. آزمون کیفیت روغن ترانسفورماتور

ترانسفورماتورهای غوطه‌ور در روغن به طور گسترده استفاده می‌شوند و بخش مهمی از نگهداری آنها شامل ارزیابی وضعیت روغن عایق است. نشانه‌های تخریب روغن مانند رنگ تیره، بوی اسیدی، کاهش قدرت دی الکتریک (ولتاژ شکست) یا تشکیل رسوب، می‌توانند اغلب از طریق بازرسی بصری شناسایی شوند. علاوه بر این، تجزیه و تحلیل کمّی ویژگی‌های کلیدی روغن شامل ویسکوزیته، نقطه سوختن و محتوای رطوبت برای ارزیابی جامع ضروری است. برای معیارهای ارزیابی به جدول زیر مراجعه کنید.

در ادامه به طور خلاصه شرح می‌دهیم چگونه می‌توان با استفاده از کروماتوگرافی گاز، تحلیل و بازرسی را انجام داد. هنگامی که روغن ترانسفورماتور تخریب می‌شود یا خطایی رخ می‌دهد، رویکرد اساسی این روش گرفتن نمونه روغن از ترانسفورماتور بدون قطع برق، تحلیل نوع و غلظت گازهای محلول در آن و سپس تعیین وضعیت خرابی است. در شرایط عادی، مقدار گاز در روغن بسیار کم است، به ویژه گازهای قابل احتراق که تنها ۰/۰۰۱ تا ۰/۱٪ از کل را تشکیل می‌دهند.

با افزایش شدت خرابی‌های ترانسفورماتور، روغن و مواد عایقی جامد تحت تأثیرات حرارتی و الکترومغناطیسی گازهای مختلفی تولید می‌کنند. به عنوان مثال، زمانی که گرم شدن موضعی وجود دارد، مواد عایقی مقدار زیادی CO و CO₂ تولید می‌کنند؛ و زمانی که خود روغن گرم می‌شود، مقدار زیادی اتیلن و متان تولید می‌کند. با استفاده از محتوای گازهای قابل احتراق به عنوان معیار قضاوت، می‌توان از رهنمودهای زیر پیروی کرد: محتوای گاز کمتر از ۰/۱٪ نشان‌دهنده حالت عادی است؛ ۰/۱٪ تا ۰/۵٪ نشان‌دهنده خرابی ملایم و بالای ۰/۵٪ نشان‌دهنده خرابی شدید است.

گازهای اصلی که توسط خرابی‌های الکتریکی در ترانسفورماتور تولید می‌شوند هیدروژن و آستیلن (C₂H₂) هستند، که عمدتاً ناشی از تخلیه قوس یا جرقه‌زنی هستند. می‌توان از شاخص‌های مرجع زیر برای قضاوت استفاده کرد: محتوای H₂ کمتر از ۰/۰۱٪ نشان‌دهنده حالت عادی است، ۰/۰۱–۰/۰۲٪ نیازمند توجه است و بالای ۰/۰۲٪ نشان‌دهنده خرابی است؛ C₂H₂ کمتر از ۰/۰۰۰۵٪ نشان‌دهنده حالت عادی است و بالای ۰/۰۰۱٪ نشان‌دهنده خرابی است.

بعد از مرطوب شدن ترانسفورماتور، محتوای H₂ (هیدروژن) معمولاً بالا می‌رود، زیرا گاز هیدروژن از طریق الکترولیز در زیر جریان تولید می‌شود. این داده‌های گازی می‌توانند به صورت جامع تحلیل شوند تا وضعیت ترانسفورماتور ارزیابی شود.