Krafttransformatorer Isolationsmodstand & Dielektriske Taber Analyse

1 Introduktion

Krafttransformatorer er blandt det mest kritiske udstyr i strømsystemer, og det er afgørende at maksimere forebyggelse og minimere forekomsten af transformatorfejl og -ulykker. Isolationsfejl af forskellige typer udgør mere end 85% af alle transformatorulykker. Derfor er det nødvendigt at gennemføre regelmæssige isolationsprøver på transformatorer for at opdage isolationsdefekter på forhånd og hurtigt håndtere potentielle ulykkesrisici. Gennem min karriere har jeg ofte deltaget i transformatorprøvning, hvilket har givet mig omfattende viden inden for dette felt. Denne artikel giver en detaljeret introduktion til omfattende isolationsprøvning af transformatorer samt de isolationsforhold, der afspejles ved prøveresultaterne.

2 Måling af isolationsmodstand og absorptionsforhold

2.1 Måling af isolationsmodstand

Under målingen skal en megohmmeter bruges ifølge standardbestemmelser til at måle isolationsmodstanden mellem hver transformatorvinding og jord samt mellem vindingerne. Kontakterne på den undersøgte vinding skal kortsluttes, mens kontakterne på ikke-undersøgte vindinger skal kortsluttes og jordes. Målingsstederne og sekvensen skal følge tabellen nedenfor.

Når isolationsmodstandsværdier sammenlignes, skal de konverteres til samme temperatur ved hjælp af følgende matematiske udtryk:

I formlen:

R1 repræsenterer isolationsmodstandsværdien (i megaohm) målt ved temperaturen t1

R2 repræsenterer isolationsmodstandsværdien (i megaohm) beregnet ved temperaturen t2

De målte isolationsmodstandsværdier vurderes primært ved at sammenligne resultaterne af successive målinger for hver spole. I forhold til tidligere testresultater bør der ikke være nogen betydelig ændring, generelt ikke mindre end 70% af den tidligere værdi. Under indkørselstest bør værdien generelt ikke være mindre end 70% af fabriksprøveværdien (ved samme temperatur).

Når der ikke findes referencetal, er standarden for isolationsmodstandsværdier generelt som angivet i tabellen nedenfor.

2.2 Måling af absorptionsforhold og polarisationsindex

Absorptionsforholdet er forholdet mellem isolationsmodstandsværdier målt med en megohmmeter efter 60 sekunder og 15 sekunder fra spændingstilførslen. Absorptionsforholdet er meget følsomt over for fugt i isolationen. Når temperaturen ligger mellem 10°C og 30°C, bør absorptionsforholdet ikke være mindre end 1.3.

For transformatorer på 220kV og over eller 120MVA og over, skal polarisationsindex måles. Dette index er forholdet mellem målinger taget efter ti minutter og et minut, hvorved polarisationsindex ikke bør være mindre end 1.5.

Måling af isolationsmodstand og absorptionsforhold er en simpel og universel metode til at kontrollere isolationstillstanden af transformatorer. Denne test kan effektivt opdage isolationens fugtindhold og lokale defekter, såsom sprukne porcelænsisolatører, jordede ledninger osv. Hvis den målte isolationsmodstand og absorptionsforhold ikke opfylder de angivne værdier, findes der bestemt nogle af de ovennævnte typer af defekter i isolationen.

3 Lækagestrømtest

Under test anvendes en DC højspændingsgenerator og en mikroampermeter. Spændingstilførselspunkterne er som vist i følgende tabel:

Prøvespændingsanvendelsesstandarder vises i følgende tabel.

Efter at spændingen er hævet til testspændingen, læses den gennemførende DC-strøm i den testede vinding efter et minut; dette værdi er den målte leckstrøm.

Leckstrømtesten måler essentielt isolationsmodstand. Dog kan en højere DC-spænding, der anvendes til at måle leckstrømme, afsløre isolationsdefekter, som en megohmmeter ikke kan opdage, såsom partielle nedbrud-defekter i transformatorer og defekter i ledningsskodder. Når man analyserer og vurderer måleresultaterne, sammenlignes de primært med lignende transformatorer og mellem forskellige vindinger, samt med tidligere års testresultater, uden forventet betydelige ændringer. Hvis værdierne stiger år for år, bør der lægges mærke til, da dette ofte indikerer gradvis forringelse af isolationen. Hvis der er en pludselig stigning i forhold til tidligere år, kan det indikere alvorlige defekter, der skal undersøges.

4 Måling af Tangens for Dielektrisk Tabvinkel

Da transformatorhuselet er direkte jordet, bruges QS1 type AC-bro med omvendt opstilling til at måle tangens for dielektrisk tabvinkel. Målinger udføres på de placeringer, der er angivet i nedenstående tabel.

Bemærk: De faktiske tabelindhold blev ikke leveret i teksten, så de nævnes her i generelle vendinger. Hvis du har specifikke detaljer eller data for tabellen, kunne disse inkluderes i oversættelsen for større præcision.

Denne oversættelse dækker den tekniske procedure for at teste dielektrisk tabvinkel samt begrundelsen for at bruge bestemt udstyr på grund af jordforhold. Det afspejler også vigtigheden af at sammenligne nuværende testresultater med historiske data for at identificere potentielle problemer i transformatorens isolationsystem.

Under målingen skal de to terminaler på den testede spole være kortsluttet, mens alle ikke-testede fasespoler skal være kortsluttet og jordet. Dette forhindrer målefejl forårsaget af spolens induktans.

Standardværdierne for tangens til dielektrisk tabvinkel for transformatorspoles isolering (ved 20°C) er vist i følgende tabel:

Tangenten af dielektrisk tabvinkel bør ikke vise betydelige ændringer i forhold til historiske værdier (generelt ikke over 30%). Prøvespanningen er 10 kV, når spændingsvindingens spænding er 10 kV eller højere, og er lig med den nominelle spænding (Un), når spændingsvindingens spænding er under 10 kV.

Når der måles, bør tangenten af dielektrisk tabvinkel konverteres til samme temperatur ved hjælp af følgende matematiske udtryk:

I formlen:

tgδ1 og tgδ2 repræsenterer tan delta-værdierne ved temperaturen t1 og t2 henholdsvis.

Måling af tangenten af dielektrisk tabvinkel for transformatorvindingens isolation bruges primært til at kontrollere for indtrængen af fuktighed i transformator, isolationsaldring, olieforringelse, slibakkumulering på isolationen og alvorlige lokale defekter. Hvis den målte tangent af dielektrisk tabvinkel ikke opfylder de angivne værdier, findes der bestemt visse defekter af de ovennævnte typer i isolationen.

5 Netfrekvens AC-spændingsprøve

Udstyr til netfrekvens AC-spændingsprøver kræver typisk en prøvetransformator, spændingsregulator, højspændingsstatisk spændingsmåler og kuglekløft. Når det er nødvendigt, kan også et AC-strømmåler og vandmodstand forbinder i serie på højspændingssiden. Under prøven bør prøveudstyr vælges korrekt baseret på prøvespannings- og kapacitetskravene for prøveobjektet.