Analiza otpornosti izolacije i dielektričnih gubitaka transformatora

1 Uvod

Električni transformatori su među najvažnijim opremama u električnim sustavima, a potrebno je maksimalno smanjiti rizik od propada i nesreća. Propadi izolacije različitih vrsta čine više od 85% svih nesreća sa transformatorima. Stoga, kako bi se osigurala sigurna operacija transformatora, potrebno je redovito testirati njihovu izolaciju kako bi se unaprijed otkrile defektne dijelove izolacije i pravo vrijeme poduzeli mjere za rješavanje potencijalnih opasnosti. Tijekom svoje karijere često sam sudjelovao u radovima na testiranju transformatora, stječući bogat znanje u toj oblasti. Ovaj članak daje detaljan pregled kompleksnog testiranja izolacije transformatora te stanja izolacije koje se odražava u rezultatima tih testova.

2 Mjerenje otpora izolacije i omjera apsorpcije

2.1 Mjerenje otpora izolacije

Tijekom mjerenja treba koristiti megohmmeter prema standardnim specifikacijama kako bi se redom mjerio otpor izolacije između pojedinih vijaka transformatora i zemlje, kao i između vijaka. Krajnjice vijaka koji se testira trebaju biti skraćene, dok trebaju biti skraćene i zazemljene sve krajnjice vijaka koji se ne testiraju. Lokacije i redoslijed mjerenja trebaju slijediti tablicu ispod.

Kada se uspoređuju vrijednosti otpornosti izolacije, one trebaju biti pretvorene na istu temperaturu koristeći sljedeći matematički izraz:

U formuli:

R1 predstavlja vrijednost otpornosti izolacije (u megaohmima) izmjerenu na temperaturi t1

R2 predstavlja vrijednost otpornosti izolacije (u megaohmima) izračunata na temperaturi t2

Izmjerene vrijednosti otpornosti izolacije su u prvom redu procjenjivane usporedbom rezultata uzastopnih mjerenja svake zavojnice. U usporedbi s prethodnim testnim rezultatima, ne bi smjele biti značajno promijenjene, obično ne manje od 70% prethodne vrijednosti. Tijekom testova pri uvođenju, vrijednost općenito ne bi smjela biti manja od 70% vrijednosti fabričnog testa (na istoj temperaturi).

Kada nema referentnih vrijednosti, standard za vrijednosti otpornosti izolacije je općenito kao što je navedeno u tablici ispod.

2.2 Mjerenje omjera apsorpcije i indeksa polarizacije

Omjer apsorpcije je omjer vrijednosti otpora izolacije mjerene megohmmetrom 60 sekundi i 15 sekundi nakon primjene napona. Omjer apsorpcije vrlo je osjetljiv na vlago u izolaciji. Kada je temperatura između 10°C i 30°C, omjer apsorpcije ne smije biti manji od 1.3.

Za transformatore s naponom od 220kV i više ili snage od 120MVA i više, treba mjeriti indeks polarizacije. Taj indeks predstavlja omjer čitanja uzeta deset minuta i jednu minutu, s indeksom polarizacije koji ne smije biti manji od 1.5.

Mjerenje otpora izolacije i omjera apsorpcije je jednostavan i univerzalni metod za provjeru stanja izolacije transformatora. Ovaj test može učinkovito otkriti vlažnost izolacije i lokalne defekte, poput pukotina porcelanskih ulaznih otvora, zasićenih vodilaca itd. Ako mjereni otpor izolacije i omjer apsorpcije ne zadovoljavaju određene vrijednosti, sigurno postoje određeni defekti spomenutog tipa u izolaciji.

3 Test strujanja

Tijekom testiranja koriste se generator visokog postojanog napona i mikroampermetar. Točke primjene napona su prikazane u sljedećoj tablici:

Standardi primjene probnih napona prikazani su u sljedećoj tablici.

Nakon podizanja napona do ispitnog naponskog razine, pročitajte strujni tok preko testiranog vijka u jednoj minuti; ova vrijednost predstavlja izmjerenu struju curenja.

Test struje curenja u suštini mjeri otpornost izolacije. Međutim, budući se za mjerenje struje curenja koristi veći napon konstantne struje, može otkriti defekte izolacije koje megohmmeter ne može detektirati, poput djelomičnih propada u transformatorima i defekata u odvodnim bušnjacima. Pri analizi i procjeni rezultata mjerenja, usporedbe se uglavnom vrše s sličnim transformatorima, među različitim vijkovima te s rezultatima ispita iz prethodnih godina, bez očekivanja značajnih promjena. Ako se vrijednosti povećavaju godine dulj, treba obratiti pažnju jer to često ukazuje na postupno deteroriranje izolacije. Ako je došlo do iznenadnog porasta u usporedbi s prethodnim godinama, to može upućivati na ozbiljne defekte koji zahtijevaju istraživanje.

4 Mjerenje tangensa kuta dielektričnih gubitaka

Budući da je oklop transformatora direktno zemljen, koristi se AC most tipa QS1 s obrnutim priključkom za mjerenje tangensa kuta dielektričnih gubitaka. Lokacije mjerenja prikazane su u tablici ispod.

Napomena: Stvarni sadržaj tablice nije naveden u tekstu, stoga se spominje u općim pojmovima. Ako imate specifične detalje ili podatke za tablicu, ti bi mogli biti uključeni u prijevod za veću preciznost.

Ovaj prijevod pokriva tehnički postupak testiranja kuta dielektričnih gubitaka i razloga za korištenje određene opreme zbog razmatranja zemljenja. Također odražava važnost usporedbe trenutnih rezultata ispita s povijesnim podacima kako bi se identificirale potencijalne probleme unutar sustava izolacije transformatora.

Tijekom mjerenja, dva spajanja provodnice koja se testira trebala bi biti skraćena, dok sve neispitane faze provodnica moraju biti skraćene i zaražene. To sprečava greške u mjerenju uzrokovane induktivnošću provodnice.

Standardne vrijednosti tangensa kuta dielektričnih gubitaka izolacije provodnice transformatora (na 20°C) prikazane su u sljedećoj tablici:

Tangens gubitaka dielektrika ne bi smio pokazivati značajne promjene u usporedbi s povijesnim vrijednostima (uobičajeno ne prelazi 30%). Testna napetost iznosi 10 kV kada je napetost svilanja 10 kV ili više, a jednaka je nominalnoj napetosti (Un) kada je napetost svilanja manja od 10 kV.

Pri mjerenju, tangens gubitaka dielektrika treba pretvoriti na istu temperaturu koristeći sljedeći matematički izraz:

U formuli:

tgδ1 i tgδ2 predstavljaju tan delta vrijednosti na temperaturama t1 i t2, redom.

Mjerenje tangensa gubitaka dielektrika izolacije svilanja transformatora glavno se koristi za provjeru unosa vlage u transformator, starenja izolacije, deteroracije ulja, nagomilavanja mulja na izolaciji i teških lokalnih defekata. Ako mjerena vrijednost tangensa gubitaka dielektrika ne ispunjava propisane vrijednosti, sigurno postoji određeni defekt navedenog tipa u izolaciji.

5 Test održljivosti na strujni napon

Oprema za testiranje održljivosti na strujni napon obično zahtijeva testni transformator, regulator napona, visokonaponski elektrostatički voltmetar i sferni razmak. Kada je potrebno, može se također serijski spojiti AC ampermetar i vodeni otpor na visokonaponskoj strani. Tijekom testiranja, testna oprema treba biti pravilno odabrana na temelju zahtjeva za testnom napetosti i kapacitetu testiranog uzorka.