Opas uusimpiin muuntamisteknologioihin
Muuntajat tulevat monenlaisina, pääasiassa öljyimurtuina ja kuivamuuntajina. Niiden vikailmiöt ovat moninaisia, mutta useimmat vikat keskittyvät kytkentöihin, ytimiin, yhdistäviin komponentteihin ja öljyn saastumiseen. Esimerkiksi kytkennän eristysvahingoitukset, avoimet piiriot, lyhyyspiiriot ja välikierroslyhytykset kytkentäpisteissä. Yleisiä ulkoisia oireita muuntajan vikoissa ovat vakava ylikuumeneminen, liian suuri lämpötilan nouseminen, epänormaali melu ja kolmifasavirhe.
Säännöllinen muuntajan huolto käsittää pääasiassa eristyksen testauksen (eristysvastus, dielektrinen absorptioratio jne.), suoran vastuksen mittaamisen (kytkentöihin liittyvien vikoiden havaitsemiseksi), ytimeen nostamisen sekä tyhjäkuorman testit. Jotkut yritykset analysioivat myös öljyimurtujen öljylaatuvarmuuden takaamiseksi, että sen sähköinen eristys ja lämmönjohtovaikutus pysyvät ennallaan.
Alla on esitetty useita edistyneitä muuntajan testausmenetelmiä viitteeksi.
1. ALL-Test -menetelmä
ALL-Test -menetelmän ydin on käyttää korkeataajuista, alavoltia signaaleja – ei korkeavoltia – sisäisten parametrien, kuten suoran vastuksen, impedanssin, kytkentäinduktanssin vaiheskulun ja kytkentäperustuvan laitteen sijainti-taajuusratiossa (I/F) mittaamiseksi. Tämä mahdollistaa tarkkan arvioinnin sisäisistä vikoista ja niiden kehitysvaiheista. Tämän menetelmän etuja ovat:
Mahdollistaa nopea paikkakunnallinen vika-diagnostiikka, mikä auttaa päättämään, onko tarpeen tehdä lisää aikaa vieviä ja työläitä tarkastuksia, kuten ytimeen nostaminen.
Korkea mittauttavuus. Koska muuntajan kytkennyksen suora vastus on yleensä hyvin pieni, alavoltia korkeataajuista signaalia käyttäen vältetään olemassa olevien puutteiden pahenemista. Tarkkuudella kolme desimaalia voidaan havaita jopa pieniä välikierroslyhytyksiä suoran vastuksen (R) merkittävissä muutoksissa – jotain, mitä perinteisellä suoran vastuksen testauksella ei voida saavuttaa.
Tukee tilanteenmukaista valvontaa. Jokainen mittaus voidaan tallentaa. Säännöllisten testien tekemällä ja trendikäyrän piirtämällä voidaan seurata avaintietojen muutoksia ajan myötä, mikä tarjoaa luotettavia tietoja varhaiselle vika-havaitsemiselle ja ennustavalle huollosta – tukevaan kvantitatiiviseen vika-hallintaan teollisuuslaitoksissa.
Yleismaailmallinen parametri-analyysi (R, Z, L, tgφ, I/F) tarjoaa täydellisemmän, ajantasaisemman ja tarkemman kuvan muuntajan sisäisistä vikoista.
Perusmenettely ALL-Testille:
Sammutetaan muuntajan virta, maanetaan toissijainen (tai ensimmäinen) sivu. Liitetään sitten laitteen signaalijohtimet ensimmäisiin (tai toissijaisiin) terminaaleihin (H1, H2, H3) yksi kerrallaan, mittaillen väliset parametrit (R, Z, L, tgφ, I/F). Verrattuna vaiheiden välisiin tuloksiin tai samaan vaiheeseen eri aikoina kerättyihin historiallisiin tietoihin voidaan määrittää muuntajan vikan tila.
Viiteksi alla on suositeltavat empiiriset arviointiperusteet:
Vastus (R):
Jos R > 0.25 Ω, vaiheiden välinen ero yli 5% viittaa kolmifasavirheeseen.
Jos R ≤ 0.2 Ω, käytä 7.5% rajaa tasapainon arvioinnissa.
Impedanssi (Z):
Vaiheiden välinen epätasapaino ei saa ylittää 5%.
Epäonnistuneilla muuntajeilla epätasapaino näyttää usein suuntautuvan yli 100%:iin.
Induktanssi (L):
Epätasapaino ei saa ylittää 5%.
Vaihekulman tangentti (tgφ):
Vaiheiden välinen ero pitää olla yhden numeron rajoissa (esim. 0.1 vs 0.2 on hyväksyttävää; 0.1 vs 0.3 ei ole).
Sijainti-taajuusratio (I/F):
Vaiheiden välinen ero ei saa ylittää kahden numeron rajoja (esim. 1.23 vs 1.25 on hyväksyttävää).
Koeyksikön kokemuksen perusteella tasapainon häiriöstä vikaan siirtymisen aikana muuntajan testidatat muuttuvat dramaattisesti. Kriittisille muuntajille suositellaan ALL-Test-mittausten tekemistä vähintään kerran kuussa.
Taulukko 1 Hyvän 2500kVA, 28800:4300 muuntajan kokeelliset tiedot, toissijainen sivu
| 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 |
Taulukko 2 Viallisen 500kVA, 13800:240V muuntajan kokeelliset tiedot, ensisijainen puoli
| 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. Kierroslukujen suhdelaskennan menetelmä
Muuntimien kenttätestauksessa kierroslukujen suhdelaskennan suora mittaaminen on tehokas ja nopea tapa havaita sisäisiä vikoja, kuten väärät yhteydet, lyhytkirjoitukset tai avoimet piirit. Toiminnassa valmistuksen vaihteluista tai erityisesti ajan myötä heikentyneestä eristyksestä johtuen muuntimen todellinen kierroslukusuhteensa voi poiketa sen nimestä ilmoitetusta arvosta. Jos mittaus tehdään tarkasti, kierroslukusuhteesta voi olla keskeinen tilaindikaattori sisäisten puutteiden tunnistamiseksi ja seurantaan. Tähän tarkoitukseen käytetään muuntimen kierroslukusuhteen (TTR) testilaitetta, joka vaatii yleensä erittäin korkeaa mittautannon tarkkuutta.
3. Muuntimen öljyn laadun testaus
Öljykympivät muuntimet ovat laajalti käytössä, ja niiden huollon olennainen osa on eristysöljyn tilan arviointi. Öljyn rappeutumisen merkkejä, kuten tummeneva väri, happama haju, alhaisempi dielektrinen vahvuus (katkoviite) tai sileän muodostuminen, voidaan usein havaita näköispäin. Lisäksi keskeisten öljyominaisuuksien kvantitatiivinen analyysi, kuten viskositeetti, liekkipiste ja kosteus, on välttämätöntä kattavalle arvioinnille. Katso alla oleva taulukko arviointiperusteista.
| Sarjanumero | Kohta | Laitteen jännite (kV) | Laatuindeksi | Tarkastustapa | |
| Öljy käyttöönoton ennen | Öljy käytössä | ||||
| 1 |
Vesiöljyinen happo (pH-arvo) | >5.4 | ≥4.2 | GB7598 | |
| 2 | Happamuus (mgKOH/g) | ≤0.03 | ≤0.1 | GB7599 tai GB264 | |
| 3 | Neljänneksen piste (suljettu kuppi) | >140 (öljynumerolle 10, 25) >135 (öljynumerolle 45) |
1. Ei alhaisempi kuin uuden öljyn standardi 5:llä 2. Ei alhaisempi kuin edellinen mitattu arvo 5:llä |
GB261 | |
| 4 | Mekaaniset impuriteetit | Ei ole | Ei ole | Visuaalinen tarkastus | |
| 5 | Vapaa hiili | Ei ole | Ei ole | Visuaalinen tarkastus | |
Seuraavassa kuvataan lyhyesti, miten kaasukromatografiaa käytetään analysoimaan ja tarkistamaan. Kun muuntajan öljy heikkenee tai siihen ilmenee vikoja, tämän menetelmän peruslähestymistapa on poimia öljynäyte muuntajasta ilman, että sähkövirtaa katkaistaan, analysoida liuotuneiden kaasujen lajikset ja pitoisuudet, ja päätellä sen jälkeen vian tila. Normaaleissa olosuhteissa öljyssä olevan kaasupitoisuus on hyvin alhainen, erityisesti palava kaasu, joka muodostaa vain 0,001–0,1 prosenttia kokonaispitoisuudesta.
Kun muuntajan vian vakavuus lisääntyy, öljy ja kiinteät eristysmateriaalit tuottavat erilaisia kaasuja lämpö- ja sähkömagneettisten vaikutusten vuoksi lämpövian vuoksi. Esimerkiksi paikallisen ylikuumenemisen aikana eristysmateriaalit tuottavat suuria määriä CO:ta ja CO₂:ta; kun öljy itse ylikuumenee, se tuottaa merkittäviä määriä eteenepaivitystä ja metania. Käyttämällä palavan kaasupitoisuuden arviointiperusteena, voivat seuraavat ohjeet sovellettua: kaasupitoisuus alle 0,1 prosenttia viittaa normaalitilaan; 0,1–0,5 prosenttia viittaa lievään vikaan; yli 0,5 prosenttia viittaa vakavaan vikaan.
Muuntajissa elektrisiin vioihin pääasiassa liittyvät kaasut ovat happea (H₂) ja eteenepaivitystä (C₂H₂), jotka aiheutuvat pääasiassa kaaripäästöistä tai kyttämisestä. Seuraavia viiteindikatoreita voidaan käyttää arvioinnissa: H₂-pitoisuuden <0,01 prosentin olevan normaali, 0,01–0,02 prosentin edellyttävän huomiota, ja >0,02 prosentin viittaavan vikaan; C₂H₂:n <0,0005 prosentin olevan normaali, ja >0,001 prosentin viittaavan vikaan.
Kun muuntaja kostuu, H₂ (hapen) pitoisuus on usein korkea, koska hapetta tuotetaan sähkövirtauksen avulla elektrolyysin kautta. Nämä kaasudatat voidaan yhtenäisesti analysoida muuntajan tilan arvioimiseksi.
