A legújabb transzformátor-tesztelési technológiák útmutatója
A transzformátorok többféle típusúak, főként olajeltolt és szárított. A hibáik sokféleképpen jelenhetnek meg, de a legtöbb hiba a tekercsekben, a magban, a csatlakozó elemekben és az olajszennyezésben koncentrálódik. Például a tekercs izolációs károsodása, nyitott áramkörök, rövidzárták és interturn rövidzárták a csatlakozási pontokon. A transzformátorhíbak gyakori külső tünetei súlyos túlzásos melegedés, nagy hőmérséklet-emelkedés, rendellenességek a zajban, valamint háromfázisú egyensúlytalanság.
A transzformátorok rutinszerű karbantartása főként izoláció vizsgálatot (izolációs ellenállás, dielektromos abszorpcióarány stb.), DC-ellenállás mérést (tekercs-hibák észlelése), mag emelési vizsgálatot és üresjárati teszteket tartalmaz. Néhány vállalat az olajeltolt transzformátorok olajminőségét is elemzi, hogy biztosan jó elektromos izolációs és hővezető tulajdonságai maradjanak.
Az alábbiakban néhány fejlett transzformátorvizsgálati módszert találhat referenciaként.
1. ALL-Test Módszer
Az ALL-Test módszer lényege, hogy a belső paraméterek, mint a DC-ellenállás, impedancia, tekercs induktanciája, fázis szöge, és a feszültség-frekvencia arány (I/F) mérésére használja a magasfrekvenciás, alacsony feszültségű jeleket - nem a magas feszültségű jeleket. Ez lehetővé teszi a belső hibák és fejlődési szakaszainak pontos kiértékelését. Ennek előnyei:
Gyors helyi hibadiagnosztika, ami segít eldönteni, szükséges-e további időigényes és munkaigényes vizsgálatok, mint például a mag emelése.
Magas mérési pontosság. Mivel a transzformátor tekercsének DC-ellenállása általában nagyon alacsony, a magasfrekvenciás, alacsony feszültségű jelek használata megakadályozza a már meglévő hibák súlyosbodását. Hármas tizedesjegy pontossággal, még a kis interturn rövidzárták is észlelhetők a DC-ellenállás (R) jellemző változásai révén - amit a hagyományos DC-ellenállás mérések nem tudnak megvalósítani.
Állapot alapú monitorozást tesz lehetővé. Minden mérés feljegyzésre és tárolásra kerül. Rendszeres tesztek végzésével és trendgörbék rajzolásával a kulcsfontosságú paraméterek változásait időben követheti, amely megbízható adatokat szolgáltat a korai hibameghatározás és prediktív karbantartás számára - támogatva a műszaki létesítmények kvantitatív hibakezelését.
Teljes paraméterelemzés (R, Z, L, tgφ, I/F) egy teljesebb, időben pontosabb és pontosabb leírást ad a transzformátor belső hibáiról.
Az ALL-Test alapvető eljárása:
A transzformátor tápellátásának leválasztása után a másodlagos (vagy elsődleges) oldalt kapcsoljuk földre. Ezután kössük az eszköz jelvezetéit az elsődleges (vagy másodlagos) csatlakozókkal (H1, H2, H3) sorban, mérve a fázisközti paramétereket (R, Z, L, tgφ, I/F). A fázisok közötti eredmények összehasonlításával vagy ugyanazon fázis különböző időpontjainak historikus adatainak összehasonlításával meghatározható a transzformátor hibája.
Referenciaként a következő tapasztalati kiértékelési kritériumokat javasoljuk:
Ellenállás (R):
Ha R > 0,25 Ω, akkor a fázisközti különbség 5%-nál nagyobb értéke háromfázisú egyensúlytalanságot jelent.
Ha R ≤ 0,2 Ω, akkor 7,5%-os küszöbértéket használjunk az egyensúlytalanság megítélésére.
Impedancia (Z):
A fázisközti egyensúlytalanság nem haladhatja meg a 5%-ot.
A hibás transzformátorok gyakran 100%-nál nagyobb egyensúlytalanságot mutatnak.
Induktancia (L):
Az egyensúlytalanság nem haladhatja meg a 5%-ot.
Fázisszög tangense (tgφ):
A fázisok közötti különbség egy számjeggen belül kell, hogy maradjon (pl. 0,1 vs 0,2 elfogadható; 0,1 vs 0,3 nem).
Áram-frekvencia arány (I/F):
A fázisközti különbség két számjeggen belül kell, hogy maradjon (pl. 1,23 vs 1,25 elfogadható).
A mezői tapasztalatok szerint az egyensúlytalanságtól a hibáig a transzformátor tesztadatok drasztikusan változnak. A kritikus transzformátorok esetében ajánlott, hogy legalább egyszer havonta végezzenek ALL-Test méréseket.
Táblázat 1 Jó állapotú 2500 kVA, 28800:4300 transzformátor kísérleti adatai, másodlagos oldali teszt
| 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 |
Táblázat 2 Egy hibás 500kVA, 13800:240V transzformátor kísérleti adatai, elsődleges oldali teszt
| 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. Fényes arány tesztelési módszer
A transzformátorok területi tesztelésében a fényes arány közvetlen mérése hatékony és gyors módszer belső hibák, például helytelen beszerelés, rövidzárlat vagy nyitott áramkörök észlelése érdekében. A működés során a gyártási változatok vagy az izoláció idővel történő romlása miatt a transzformátor valós fényes aránya eltérhet a címkére feliratkozott értéktől. Ha pontosan mérjük, a fényes arány kulcsfontosságú állapotmutatóvá válhat, amely segít azonosítani és követni a belső hibák fejlődését. Ehhez szokás transformer turns ratio (TTR) tesztgépet használni, ami rendszerint nagyon magas mérési pontosságot igényel.
3. Transzformátor olaj minőség-tesztelés
Az olajból nyert transzformátorok széles körben használtak, és fenntartásuk egyik kulcsfontosságú eleme az izoláló olaj állapotának értékelése. Az olaj romlásának jelei, mint a sötét szín, savanyú illat, csökkenő dielektrikus erő (robbanásvolt) vagy lyukadék keletkezése, gyakran láthatóak látványos vizsgálat során. Ezenkívül a fontos olajtulajdonságok, mint a viszkozitás, a lángpont és a víztartalom, kvantitatív elemzése alapvető fontosságú a teljes értékeléshez. Lásd az alábbi táblázatot az értékelési kritériumokért.
| Sorszám | Tétel | Berendezés feszültségi osztálya (kV) | Minőségi index | Ellenőrzési módszer | |
| Az üzembe helyezés előtti olaj | Az üzemben lévő olaj | ||||
| 1 |
Vízoldható sav (pH érték) | >5.4 | ≥4.2 | GB7598 | |
| 2 | Savérték (mgKOH/g) | ≤0.03 | ≤0.1 | GB7599 vagy GB264 | |
| 3 | Lángpont (zárt tálca) | >140 (No. 10, 25 olaj esetén) >135 (No. 45 olaj esetén) |
1. Nem kevesebb, mint az új olaj szabványának 5 egységgel való csökkenése 2. Nem kevesebb, mint az előző mérési értéknél 5 egységgel való csökkenése |
GB261 | |
| 4 | Gépi szennyeződés | Nincs | Nincs | Látványos ellenőrzés | |
| 5 | Szabad szén | Nincs | Nincs | Látványos ellenőrzés | |
A következő röviden ismerteti, hogyan végezhető elemzés és ellenőrzés gázkromatográfiai módszerrel. Ha a transzformátorolaj romlik vagy hiba lép fel, az alapvető megközelítés ennek a módszernek, hogy olajmintát veszünk a transzformátorból, anélkül hogy leállítanánk a hatást, elemezzük a feloldott gázok típusát és koncentrációját, majd meghatározzuk a hibáját. Normál körülmények között az olajban lévő gázok mennyisége nagyon alacsony, különösen a lángfertőző gázok, amelyek csak 0,001%-ot tesznek ki a teljes mennyiség 0,1%-át.
Azonban ahogy a transzformátorhiba súlyossága növekszik, az olaj és a szilárd izoláló anyagok termelnek különböző gázokat a hő- és elektromágneses hatások miatt, amikor hőmérsékleti hiba lép fel. Például, ha helyi túlmelegedés van, az izoláló anyagok nagy mennyiségű CO-t és CO₂-t termelnek; ha pedig maga az olaj túlmelegszik, jelentős mennyiségű etilén- és metánt termel. A lángfertőző gázok tartalmának használatával mint ítélőkriterium, a következő iránymutatások érvényesülhetnek: a gázok mennyisége 0,1%-nál alacsonyabb esetén normál állapotról beszélünk; 0,1% és 0,5% között enyhébb hiba jelenik meg; 0,5% felett súlyos hiba.
A transzformátorokban lévő elektromos hibák által főleg hidrogén és acetylén (C₂H₂) gázok keletkeznek, amelyek főként íves elengedés vagy tizzerszükség miatt alakulnak ki. A következő referenciaindikátorok használhatók az ítéléshez: H₂ tartalom <0,01% normál, 0,01–0,02% figyelemre méltó, >0,02% hiba; C₂H₂ <0,0005% normál, >0,001% hiba.
Egy nedves transzformátorban a H₂ (hidrogén) tartalma tendencia szerint magas, mivel a hidrogén gáz jelenik meg az áram általi elektrolízis eredményeként. Ezek a gázdokumentumok összefoglalóan elemezhetők a transzformátor állapotának megítélése céljából.
