Krafttransformatorers isolasjonsmotstand og dielektrisk tap analyse

1 Introduksjon

Strømtransformatorer er blant det mest kritiske utstyr i strømsystemer, og det er viktig å maksimere forebygging og minimere forekomsten av transformatorfeil og -ulykker. Isolasjonsfeil av ulike typer utgjør mer enn 85% av alle transformatorulykker. Derfor er det nødvendig med regelmessig isolasjonstesting av transformatorer for å oppdage isolasjonsdefekter på forhånd og raskt håndtere potensielle ulykkehensyn. Gjennom min karriere har jeg ofte deltatt i transformatortesting, og samlet inn omfattende kunnskap på dette feltet. Denne artikkelen gir en detaljert introduksjon til omfattende isolasjonstesting av transformatorer og isolasjonsforhold som testresultatene viser.

2 Måling av isolasjonsmotstand og absorpsjonsforhold

2.1 Måling av isolasjonsmotstand

Under målingen skal en megohmmeter brukes i henhold til standardspesifikasjoner for å sekvensielt måle isolasjonsmotstanden mellom hver transformatorvinding og jord, samt mellom vindinger. Kontaktpunktene til den testede vindingen skal kortsluttes, mens kontaktpunktene til de ikke-testede vindinger skal kortsluttes og jordas. Målingsstedene og sekvensen bør følge tabellen nedenfor.

Når isolasjonsmotstandverdier sammenlignes, skal de konverteres til samme temperatur ved hjelp av følgende matematiske uttrykk:

I formelen:

R1 representerer isolasjonsmotstandverdien (i megaohm) målt ved temperaturen t1

R2 representerer isolasjonsmotstandverdien (i megaohm) beregnet ved temperaturen t2

De målte isolasjonsmotstandverdiene vurderes hovedsakelig ved å sammenligne resultatene av påfølgende målinger for hver spole. Det bør ikke være noen betydelig endring i forhold til tidligere testresultater, generelt ikke mindre enn 70% av den foregående verdien. Under innprovingstester bør verdien generelt ikke være mindre enn 70% av fabrikktestverdien (ved samme temperatur).

Når det ikke er referanseverdier tilgjengelige, er standarden for isolasjonsmotstandverdier generelt som oppført i tabellen nedenfor.

2.2 Måling av absorpsjonsforhold og polarisasjonsindeks

Absorpsjonsforholdet er forholdet mellom isolasjonsmotstandverdier målt med en megohmmeter 60 sekunder og 15 sekunder etter spenningstilføring. Absorpsjonsforholdet er veldig sensitivt for fuktighet i isolasjonen. Når temperaturen er mellom 10°C og 30°C, bør absorpsjonsforholdet ikke være mindre enn 1.3.

For transformatorer på 220kV og over eller 120MVA og over, skal polarisasjonsindeksen måles. Denne indeksen er forholdet mellom målinger tatt etter ti minutter og ett minutt, med polarisasjonsindeksen ikke mindre enn 1.5.

Måling av isolasjonsmotstand og absorpsjonsforhold er en enkel og universell metode for å sjekke tilstanden til transformatorisolasjon. Denne testen kan effektivt oppdage fuktighet i isolasjonen samt lokale defekter, som sprukket porseleinkolber, jordede ledere o.l. Hvis den målte isolasjonsmotstanden og absorpsjonsforholdet ikke oppfyller de angitte verdiene, finnes det definitivt visse defekter av nevnte typer i isolasjonen.

3 Strømtest

Under testing brukes en DC-høyspenningsgenerator og en mikroampermeter. Spenningstilføringen skjer ved punktene som vist i følgende tabell:

Prøvespenningens anvendelsesstandarder vises i tabellen nedenfor.

Etter at spenningen er økt til prøvespenningen, les DC-strømmen som passerer gjennom den prøvede vikelen etter ett minutt; denne verdien er den målte lekkasjestrømmen.

Lekkasjestrømtesten måler i grunn insulasjonsmotstand. Imidlertid, fordi en høyere DC-spenning brukes for å måle lekkasjestrømmer, kan den avdekke insulasjonsdefekter som en megohmmeter ikke kan oppdage, som delvis nedbrytning av transformatorer og defekter i ledningsbushing. Når man analyserer og vurderer måleresultatene, sammenlignes de hovedsakelig med lignende transformatorer, mellom ulike vikeler, samt mot tidligere års prøveresultater, uten at store endringer forventes. Hvis verdiene øker år for år, bør man være oppmerksom, da dette ofte indikerer gradvis insulasjonsforringelse. Hvis det plutselig er en stor økning sammenlignet med tidligere år, kan dette indikere alvorlige defekter som trenger undersøkelse.

4 Måling av tangens til dielektrisk tapvinkel

Siden transformatorhylsen er direkte jordet, brukes QS1-type AC-bro med reversert kabling for å måle tangens til dielektrisk tapvinkel. Målepunktene er som vist i tabellen nedenfor.

Merk: De faktiske innholdene i tabellen ble ikke oppgitt i teksten, så de nevnes her på generelle vilkår. Hvis du har spesifikke detaljer eller data for tabellen, kan disse inkluderes i oversettelsen for mer nøyaktighet.

Denne oversettelsen dekker den tekniske prosedyren for testing av dielektrisk tapvinkel og grunnen til bruk av bestemt utstyr på grunn av jordingshensyn. Den viser også viktigheten av å sammenligne nåværende prøveresultater med historiske data for å identifisere potensielle problemer i transformatorens insulasjonssystem.

Under målingen skal de to terminalene til den spole som testes kortsluttes, mens alle ikke-testede fasespiler må kortsluttes og jordas. Dette unngår målefeil forårsaket av spoleinduktans.

Standardverdiene for tangens til dielektrisk tapvinkel for transformatorspoleisolering (ved 20°C) er vist i følgende tabell:

Tangenten til dielektrisk tapvinkel bør ikke vise betydelige endringer når den sammenlignes med historiske verdier (generelt ikke over 30%). Prøve spenningsnivået er 10 kV når vindings spenningsnivå er 10 kV eller høyere, og det er likt det nominelle spenningsnivået (Un) når vindings spenningsnivå er under 10 kV.

Ved måling bør tangenten til dielektrisk tapvinkel konverteres til samme temperatur ved hjelp av følgende matematiske uttrykk:

I formelen:

tgδ1 og tgδ2 representerer tan delta-verdiene ved temperaturene t1 og t2, henholdsvis.

Måling av tangenten til dielektrisk tapvinkel for transformatorvindingens isolasjon brukes hovedsakelig for å kontrollere for inntrøning av fuktighet i transformator, isolasjons aldring, olje forverring, sluddoppbygging på isolasjon, og alvorlige lokale defekter. Hvis den målte tangensen til dielektrisk tapvinkel ikke oppfyller de angitte verdiene, eksisterer det definitivt visse defekter av nevnte typer i isolasjonen.

5 Nettfrekvens AC strømutholdbarhetstest

Ustyr for nettfrekvens AC strømutholdbarhetstesting krever typisk en prøve transformator, spenningsregulator, høyspenningselektrostatisk spenningmåler, og kuleavstand. Når det er nødvendig, kan også en AC strømmåler og vannmotstand kobles i serie på høy spenningssiden. Under testing bør prøveustyr velges riktig basert på prøvespenningens og kapasitetsbehovet for prøveobjektet.