راهنمایی برای آخرین تکنولوژی‌های آزمون ترانسفورماتور

تبدیل‌کننده‌ها در انواع مختلفی موجود هستند، عمدتاً غوطه‌ور در روغن و خشک. نمایانگر آنها متنوع است، اما بیشتر شکست‌ها در پیچه‌ها، هسته، قطعات اتصالی و آلودگی روغن متمرکز می‌شوند. به عنوان مثال، آسیب به عایق پیچه، باز شدن مدار، کوتاه شدن مدار و کوتاه شدن مدار بین دایره‌ها در نقاط اتصال. علائم خارجی رایج شکست تبدیل‌کننده شامل گرم شدن شدید، افزایش زیاد دما، صدای غیرعادی و عدم تعادل سه فاز می‌باشد.

نگهداری معمول تبدیل‌کننده عمدتاً شامل تست عایق (مقاومت عایق، نسبت جذب دی الکتریک و غیره)، اندازه‌گیری مقاومت مستقیم (برای تشخیص خطاهای مربوط به پیچه)، بررسی هسته و آزمایش بدون بار می‌باشد. برخی از شرکت‌ها همچنین کیفیت روغن تبدیل‌کننده‌های غوطه‌ور در روغن را تحلیل می‌کنند تا اطمینان حاصل کنند که عملکرد عایق الکتریکی و حرارتی آنها نامتعارض باقی می‌ماند.

در زیر چند روش پیشرفته تست تبدیل‌کننده 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 القای پیچه و نسبت جریان به فرکانس (I/F) تجهیزات مبتنی بر پیچه است. این امکان را می‌دهد تا شکست‌های داخلی و مراحل توسعه آنها را دقیق ارزیابی کنیم. مزایای این روش عبارتند از:

• امکان تشخیص سریع خطا در محل، که به تعیین میزان لزوم انجام بررسی‌های وقت‌گیر و کارآمد مانند برداشتن هسته کمک می‌کند.

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

• تسهیل مراقبت بر اساس وضعیت. هر اندازه‌گیری می‌تواند ثبت و ذخیره شود. با انجام آزمون‌های منظم و رسم منحنی‌های روند، تغییرات در پارامترهای کلیدی می‌تواند با گذر زمان مورد نظارت قرار گیرد و داده‌های قابل اعتمادی برای تشخیص اولیه خطا و نگهداری پیش‌بینی‌شده ارائه می‌کند—که مدیریت کمی خطا در تأسیسات صنعتی را پشتیبانی می‌کند.

• تحلیل پارامترهای جامع (R, Z, L, tgφ, I/F) توصیف کامل‌تر، به‌موقع‌تر و دقیق‌تری از خطاها داخلی تبدیل‌کننده ارائه می‌دهد.

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

به عنوان مرجع، معیارهای ارزیابی تجربی زیر توصیه می‌شود:

• مقاومت (R):

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

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

• امپدانس (Z):

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

• تبدیل‌کننده‌های شکسته معمولاً نشان‌دهنده عدم تعادل به سمت بیش از ۱۰۰٪ می‌باشند.

• الکترودوخت (L):

• عدم تعادل نباید بیش از ۵٪ باشد.

• مماس زاویه (tgφ):

• اختلاف بین فازها باید در یک رقم باشد (مثلاً 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 فازها نباید بیش از دو رقم باشد (مثلاً ۱.۲۳ در مقابل ۱.۲۵ قابل قبول است).

بر اساس تجربیات میدانی، در طول پیشرفت از عدم تعادل تا شکست، داده‌های تست تبدیل‌کننده تغییرات شدیدی می‌کنند. برای تبدیل‌کننده‌های مهم، توصیه می‌شود حداقل یک بار در ماه اندازه‌گیری‌های ALL-Test انجام شود.

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

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

2. روش آزمون نسبت پیچش

در آزمون‌های میدانی ترانسفورماتورها، اندازه‌گیری مستقیم نسبت پیچش یک روش مؤثر و سریع برای شناسایی خرابی‌های داخلی—مانند پیچش نادرست، کوتاه شدن مدار یا باز شدن مدار—است. در طول عملکرد، به دلیل تغییرات در تولید یا تخریب عایق در طول زمان، نسبت پیچش واقعی یک ترانسفورماتور ممکن است از مقدار مشخص شده روی صفحه نام آن منحرف شود. اگر به درستی اندازه‌گیری شود، نسبت پیچش می‌تواند به عنوان یک شاخص حالت کلیدی برای شناسایی و پیگیری توسعه نقص‌های داخلی عمل کند. برای مقابله با این مسئله، از یک دستگاه آزمون نسبت پیچش ترانسفورماتور (TTR) استفاده می‌شود که معمولاً نیاز به دقت بسیار بالا در 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 تیره شدن رنگ، بوی ترش، کاهش قدرت الکتریکی (ولتاژ شکست) یا تشکیل رسوب—اغلب می‌توانند از طریق بازرسی بصری شناسایی شوند. علاوه بر این، تجزیه و تحلیل کمّی ویژگی‌های کلیدی روغن—از جمله ویسکوزیته، نقطه‌ی فلش و محتوای رطوبت—برای ارزیابی جامع ضروری است. برای معیارهای ارزیابی به جدول زیر مراجعه کنید.

در ادامه به طور خلاصه شرح داده می‌شود که چگونه می‌توان با استفاده از کروماتوگرافی گازی تحلیل و بررسی را انجام داد. زمانی که روغن ترانسفورماتور تخریب می‌شود یا مشکلاتی پیش می‌آید، روش اساسی این است که نمونه‌ای از روغن بدون قطع برق از ترانسفورماتور گرفته شود، انواع و غلظت گازهای محلول در آن تحلیل شود و سپس حالت خرابی تعیین شود. تحت شرایط عادی، محتوای گاز در روغن بسیار کم است، به ویژه گازهای قابل اشتعال 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، هنگامی که گرمایش محلی وجود دارد، مواد عایقی مقدار زیادی CO و CO₂ تولید می‌کنند؛ هنگامی که خود روغن گرم می‌شود، مقدار قابل توجهی اتیلن و متان تولید می‌کند. با استفاده از محتوای گازهای قابل اشتعال به عنوان معیار قضاوت، می‌توان از دستورالعمل‌های زیر استفاده کرد: محتوای گاز کمتر از ۰/۱٪ نشان‌دهنده حالت عادی است؛ ۰/۱٪ تا ۰/۵٪ نشان‌دهنده خرابی ملایم است؛ بالای ۰/۵٪ نشان‌دهنده خرابی شدید است.

گازهای اصلی که توسط خرابی‌های الکتریکی در ترانسفورماتور تولید می‌شوند هیدروژن و اتیلن (C₂H₂) هستند که عمدتاً به دلیل آتش‌سوزی قوسی یا جرقه‌زنی ایجاد می‌شوند. می‌توان از شاخص‌های مرجع زیر برای قضاوت استفاده کرد: محتوای H₂ <۰/۰۱٪ نشان‌دهنده حالت عادی است، ۰/۰۱–۰/۰۲٪ نیازمند توجه است و >۰/۰۲٪ نشان‌دهنده خرابی است؛ C₂H₂ <۰/۰۰۰۵٪ نشان‌دهنده حالت عادی است و >۰/۰۰۱٪ نشان‌دهنده خرابی است.

بعد از مرطوب شدن ترانسفورماتور، محتوای H₂ (هیدروژن) تمایل به افزایش دارد، زیرا گاز هیدروژن از طریق الکترولیز تحت جریان تولید می‌شود. این داده‌های گازی می‌توانند به صورت جامع تحلیل شوند تا وضعیت ترانسفورماتور ارزیابی شود.