Güç transformatörleri yalıtım direnci ve dielektrik kayıp analizi

1 Giriş

Güç transformatörleri, güç sistemlerindeki en kritik ekipmanlardan biridir ve transformatör arızaları ve kazalarının önlenmesini maksimuma çıkarıp, oluşumunu minimuma indirmek önemlidir. Çeşitli tür izolasyon arızaları, tüm transformatör kazalarının %85'inden fazlasını oluşturmaktadır. Bu nedenle, güvenli transformatör çalışmasını sağlamak için düzenli olarak transformatör izolasyon testleri yapılması, izolasyon hatalarını önceden tespit etmek ve potansiyel kaza tehlikelerini zamanında ele almak gerekir. Kariyerim boyunca sık sık transformatör testi çalışmalarına katıldım ve bu alanda geniş bilgi birikimine sahibim. Bu makale, transformatörlerin kapsamlı izolasyon testini ve test sonuçları tarafından yansıtılan izolasyon durumlarını detaylı bir şekilde anlatmaktadır.

2 Izolasyon Direncinin ve Emilim Oranının Ölçümü

2.1 Izolasyon Direncinin Ölçülmesi

Ölçüm sırasında, standart belirtimlere göre bir megohmmetre kullanılarak her bir transformatör sarımı ile toprak arasında ve sarımlar arasında izolasyon direnci sırasıyla ölçülmelidir. Test edilen sarımın uçları kısa devreleştirilmeli, test edilmeyen sarımların uçları ise hepsi kısa devreleştirilip toprağa bağlanmalıdır. Ölçüm yerleri ve sıralaması aşağıdaki tabloya uygun olmalıdır.

yalıtım direnci değerleri karşılaştırılırken, aynı sıcaklıkta olacak şekilde aşağıdaki matematiksel ifade kullanılarak dönüştürülmelidir:

Formülde:

R1, t1 sıcaklığında ölçülen yalıtım direnci değerini (megaohm cinsinden) temsil eder

R2, t2 sıcaklığında hesaplanan yalıtım direnci değerini (megaohm cinsinden) temsil eder

Ölçülen yalıtım direnci değerleri, genellikle her bobinin ardışık ölçüm sonuçlarının karşılaştırılmasıyla değerlendirilir. Önceki test sonuçlarıyla karşılaştırıldığında, değerlerin önemli bir değişimi olmamalı, genellikle önceki değerin %70'inden daha düşük olmamalıdır. Komisyon testleri sırasında, değer genellikle fabrika test değerinin (aynı sıcaklıkta) %70'inden daha düşük olmamalıdır.

Referans değerler mevcut olmadığında, yalıtım direnci değerleri için standart genellikle aşağıdaki tabloda listelenen gibidir.

2.2 Soğurma Oranı ve Polarizasyon Endeksinin Ölçümü

Soğurma oranı, gerilim uygulamasından 60 saniye ve 15 saniye sonra megohmmetre ile ölçülen yalıtım direnci değerlerinin oranıdır. Soğurma oranı, yalıtım içindeki nem duyarlıdır. Sıcaklık 10°C ile 30°C arasında olduğunda, soğurma oranı en az 1.3 olmalıdır.

220kV ve üzeri veya 120MVA ve üzeri dereceli transformatörlerde polarizasyon endeksi ölçülmelidir. Bu endeks, on dakika ve bir dakika sonraki okumaların oranı olarak hesaplanır ve polarizasyon endeksi en az 1.5 olmalıdır.

Yalıtım direnci ve soğurma oranının ölçümü, transformatörlerin yalıtım durumunu kontrol etmek için basit ve yaygın bir yöntemdir. Bu test, yalıtım nemini ve çatlak seramik kıyaslama elemanları, yerleştirilmiş kablolar gibi yerel eksiklikleri etkili bir şekilde tespit edebilir. Eğer ölçülen yalıtım direnci ve soğurma oranı belirlenen değerlere uymuyorsa, bu tür belirli eksiklikler kesinlikle yalıtım içerisinde mevcuttur.

3 Sızıntı Akımı Testi

Test sırasında, DC yüksek voltaj jeneratörü ve mikroampermetre kullanılır. Gerilim uygulama noktaları aşağıdaki tabloda gösterildiği gibidir:

Test gerilim uygulama standartları aşağıdaki tabloda gösterilmiştir.

Gerilimi test gerilimine yükselttikten sonra, bir dakika sonra test edilen bobinden geçen DC akımı okuyun; bu değer ölçülen sızıntı akımıdır.

Sızıntı akımı testi esas olarak yalıtım direncini ölçer. Ancak, sızıntı akımlarını ölçmek için daha yüksek bir DC gerilimi kullanıldığından, megohmmetre tespit edemeyen yalıtım kusurlarını ortaya çıkarabilir, örneğin, dönüştürücülerde kısmi ariza kusurları ve başlık kusurları. Ölçüm sonuçlarını analiz etme ve değerlendirme sırasında, benzer dönüştürücülerle, farklı bobinler arasında ve önceki yılların test sonuçlarıyla karşılaştırmalar yapılır, önemli değişiklikler beklenmez. Eğer değerler yıldaşırı artarsa, bu genellikle yavaş yavaş olan yalıtım bozulmasını gösterdiği için dikkat edilmelidir. Eğer önceki yıllara göre ani bir artış varsa, araştırılması gereken ciddi kusurlar olduğunu gösterebilir.

4 Dielektrik Kayıp Açısının Tanjantının Ölçülmesi

Dönüştürücünün kabuğu doğrudan yerleştirildiği için, dielektrik kayıp açısının tanjantını ölçmek için ters bağlantı ile QS1 tipi AC köprüsü kullanılır. Ölçüm noktaları aşağıdaki tabloda gösterilmiştir.

Not: Metinde gerçek tablo içeriği sağlanmadığı için, burada genel terimler kullanılmıştır. Tablo için spesifik detaylar veya verileriniz varsa, çeviriye dahil edilebilir daha hassas olmak için.

Bu çeviri, dielektrik kayıp açısının test edilmesi için teknik prosedürü ve yerleştirme nedenleri göz önünde bulundurularak belirli ekipmanların kullanılmasının gerekçesini kapsamaktadır. Ayrıca, dönüştürücünün yalıtım sisteminde potansiyel sorunları tespit etmek için mevcut test sonuçlarının geçmiş verilerle karşılaştırılmasının önemini de yansıtmaktadır.

Ölçüm sırasında test edilen bobinin iki ucunu kısa devreli olmalıdır, tüm diğer test edilmeyen faz bobinleri ise kısa devrelenip yere bağlanmalıdır. Bu, bobin endüktansı nedeniyle oluşan ölçüm hatalarını önler.

Dönüşüm bobini yalıtımının dielektrik kayıp açısının tanjantı için standart değerler (20°C'de) aşağıdaki tabloda gösterilmiştir:

Dielik kayıp açının tanjantı, tarihsel değerlerle karşılaştırıldığında önemli değişiklikler göstermemelidir (genellikle %30'u aşmamalıdır). Sarım voltajı 10 kV veya daha yüksek olduğunda deneme voltajı 10 kV'dır ve sarım voltajı 10 kV'nin altında olduğunda ise nominal voltaj (Un) değerine eşittir.

Ölçüm yaparken, dielik kayıp açının tanjantı aşağıdaki matematiksel ifade kullanılarak aynı sıcaklıkta dönüştürülmelidir:

Formülde:

tgδ1 ve tgδ2, sırasıyla t1 ve t2 sıcaklıklarındaki tan delta değerlerini temsil eder.

Dönüşümci sarım yalıtımının dielik kayıp açısı tanjantının ölçümü, dönüşümicide nem sızıntısını, yalıtım yaşlanmasını, yağın bozulmasını, yalıtım üzerindeki çamur birikimini ve ciddi yerel defektleri kontrol etmek için öncelikle kullanılır. Ölçülen dielik kayıp açısı tanjantı belirlenen değerleri karşılamıyorsa, yalıtımın içinde yukarıda belirtilen tipteki belirli defektler kesinlikle vardır.

5 Güç Frekanslı AC Dayanıklılık Voltaj Testi

Güç frekanslı AC dayanıklılık voltaj testi için gereken ekipman genellikle bir deneme dönüşümçüsü, voltaj ayarlayıcı, yüksek gerilimli elektrostatik voltmetre ve küresel boşluk içerir. Gerektiğinde, yüksek gerilimli tarafta AC ampermetre ve su direnci de seri olarak bağlanabilir. Deney sırasında, deneme ekipmanı, deneme numunesinin deneme voltajı ve kapasite gereksinimlerine göre uygun şekilde seçilmelidir.