Анализ на честотната характеристика – обяснение: Какво всъщност показва тестът SFRA за трансформатора

Трансформаторът може да издържи тест за съотношение на навивките, да издържи тест за съпротивление на изолацията и все пак да е механично повреден вътре. Намотките може да са се преместили с няколко милиметра по време на авария, маслото може да е напълно сухо, а всички рутинни показания може да изглеждат нормални. Единственият тест, който отговаря на въпроса „движило ли се е нещо вътре в резервоара?“, е анализ на честотната характеристика .

Игнорирането на този въпрос струва по-скъпо, отколкото преди. Сроковете за ремонт на големи силови трансформатори са предварително заети за дълго напред, а повторното включване на единична единица с преместена намотка обикновено завършва с отхвърляне на резервоара, а не с пренавиване. Обоснован отговор относно състоянието на намотките сега е решение за набавяне, а не просто детайл от тестовете.

 

 

Защо трансформаторът може да издържи всички рутинни изпитания и въпреки това да е повреден

Когато близка повреда кара ток да протече през намотка, електромагнитните сили между проводниците нарастват пропорционално на квадрата на този ток. Един агрегат с мощност 25 MVA, който пропуска повреден ток от 20 kA, развива радиални и осеви сили, измервани в тонове. Изолационната система често не е най-слабата точка при такъв случай. Механичната конструкция на намотката е.

Това е частта, която повечето покупатели пропускат. Изпитанието за съотношение на навивките измерва съотношението на броя навивки, а не тяхното разположение. Намотката може да се деформира радиално в овално-извита форма и все пак да дава съотношение, което се отклонява по-малко от половин процент от паспортната стойност. Съпротивлението на намотката може да се промени с дробна част от процента — това е сигнал, но рядко е убедително само по себе си. Анализът на разтворените газове изисква топлина и време, преди да се образуват измерими количества газ. Всички три изпитания могат да покажат нормални резултати при агрегат, който вече е изгубил механичния си резерв.

След това уредът се връща в експлоатация. Циклирането на натоварването действа върху преместения проводник, хартиената изолация се трие върху пресованата картонена изолация и след две години се появява повреда между завоите. Повредата се регистрира като остаряване на изолацията. Действителната причина е било механично събитие, което никой не е измервал.

 

Какво всъщност измерва тестът SFRA

Един Тест SFRA разглежда трансформатора като електрическа мрежа и измерва как той реагира в много широк честотен диапазон. В един от краищата на намотката се прилага нисковолтов сигнал с променлива честота (свип-синус), а отговорът се измерва в другия край. Свипът обхваща честотен диапазон от 20 Hz до приблизително 2 MHz, а резултатът е предавателна функция, изобразена в децибели спрямо логаритмична честотна ос.

Нищо не е под напрежение на промишлената честота. Уредът остава изключен от захранването, заземен и свързан само към тестовото оборудване, поради което тестът може да се извърши на място без прекъсване на електроснабдяването — освен самото превключване.

Страната за измерване е стандартизирана. IEC 60076-18:2012 определя методиката за измерване и оборудването за измерване на честотния отклик на място или в завода — както за нова единица, така и за такава, която е била в експлоатация десетилетия — обхватът е посочен на Страницата на публикацията IEC 60076-18 (https://webstore.iec.ch/en/publication/597). Интерпретацията се регулира отделно от IEEE C57.149, преработен като IEEE C57.149-2024 (https://standards.ieee.org/ieee/C57.149/7354/), който се отнася специално до трансформатори с маслено охлаждане.

Един анализ на честотната характеристика резултатът сам по себе си има много малко значение. Кривата става полезна само при сравнение с референтна крива: фабричния отпечатък, взет преди изпращането на единицата, другите две фази на същия трансформатор или сестринска единица, произведена според същия чертеж. Затова базовото измерване, направено в завода, има по-голяма стойност от който и да е отделен полеви тест, а прикачването на неподвързана крива към доклад не дава никакъв резултат.

 

Четене на трите честотни диапазона

Практикуващите специалисти разделят кривата на три зони, тъй като всяка зона се определя от различна част от конструкцията на трансформатора. При работа по тях в последователен ред обикновено се получава ясна картина.

Под приблизително 2 kHz отговорът се определя от магнитната верига — сърцевината и индуктивността на намагнитване. Отклоненията тук сочат проблеми със сърцевината: преместване на сърцевината, късо съединение между ламинатите, остатъчна намагнитеност, оставена от DC-тест, или късо съединение между намотка и сърцевина. Сърцевина, която се е преместила върху своята стягаща конструкция, води до нискочестотно отместване, което не се засича от никой друг рутинен тест.

Между приблизително 2 kHz и 20 kHz кривата отразява геометрията на намотките. Това е честотната област, където деформацията на намотките се проявява: радиална деформация поради хоризонтално огъване, осево преместване на дисковете, вариации в разстоянието между дисковете или частично късо съединение в секция от намотката. Устройството, което е изпитало силно външно повреждане, обикновено се проявява първо именно тук.

Над приблизително 20 kHz следата се определя от начинът на прокарване на проводниците, капацитета на изолаторите, положението на превключвателя за стъпки и заземяването на изпитателната установка. Това е също така честотният диапазон, който поражда най-много фалшиви тревоги, тъй като проводниците, подредени по различен начин в сравнение с базовото измерване, изместват следата, докато всъщност в резервоара няма никаква повреда.

Последният момент е практическият капан. Най-честата причина за докладвана деформация на намотката е извършването на изпитание с превключвателя за стъпки в различно положение спрямо базовото измерване. Втората по честота причина е заземяване, извършено в различна точка по резервоара. И двете са грешки в настройката, а не повреди на оборудването, и и двете изчезват, ако настройката бъде документирана заедно със следата.

 

Как SFRA се вписва в тестовете за съотношение, съпротива и DGA

Изпитанието SFRA не замества рутинните диагностични изпитания за трансформатори които вече извършвате. То попълва пропуските, които те оставят. При съвместно използване този набор дава оценка на състоянието, която издържа проверка, когато проектният мениджър или застрахователят започнат да задават въпроси.

Изпитание	Какво се засича	Това, което не може да регистрира
Съотношение на завоите (TTR)	Къси съединени навивки, грешна позиция на отвода, грешки в съотношението	Радиално или осево преместване на навивките
Съпротивление на намотките	Отворени вериги, лоши контакти, износване на контактите на превключвателя за отводи, сериозни повреди на навивките	Малко геометрично преместване
Съпротивление на изолацията / индекс на поляризация (PI)	Влага, замърсяване, сериозно увреждане на изолацията	Механично преместване на навивката
Анализ на разтворените газове (DGA)	Активни термични или електрически повреди, след образуване на газ	Навивка, която се е преместила, но все още не е повредена
SFRA / FRA	Промени в геометрията на намотките и сърцевината, маршрутизиране на изводите, състояние на превключвателя за отклонения	Точното местоположение на повредата без допълнително проучване

Работното правило след преходен късо съединителен ток е да се извършат тестовете за трансформационно отношение, съпротива на намотките, анализ на газовата среда (DGA) и честотна отговорност (FRA) като един пакет и да се интерпретират взаимно. Чисто трансформационно отношение при отклоняваща се FRA-крива е класическият признак на деформацията на намотките и именно тази комбинация оправдава отварянето на уреда вместо връщането му в експлоатация.

 

Кога да се извърши анализ на честотната отговорност

Пет момента от живота на трансформатора компенсират стойността на този тест, а всеки от тях трябва да бъде включен в програма за поддръжка, базирана на състоянието диагностични изпитания за трансформатори а не като реакция на възникнала неизправност.

• След преходен късо съединителен ток или при какъвто и да е инцидент, при който е действала защитата на трансформатора. Задайте тригера в стандартите си за поддръжка предварително — често използван праг е ток при късо съединение, по-висок от нивото, за което намотките са проектирани да издържат.
• При получаване на нова единица на обекта. Сравнете следата от пристигането с фабричния отпечатък, преди да приемете доставката. Ако следите се различават, вие имате документиран транспортен иск, докато камионът все още е в двора.
• След транспортиране или продължително съхранение, особено за единици, които са изминали хиляди километри по суша.
• Преди и след всяка работа, която засяга активната част: преобмотка, ремонт на резервоар, поддръжка на превключвател за стъпки, замяна на изолатор.
• По повтарящ се график за критични единици от парка — тези, чието повредяване би довело до спиране на център за обработка на данни, технологична линия в рафинерия или основна електрозахранваща система на болница.

 

 

Къде се вписва Ryan Electric: Базовата следа започва във фабриката

Базовата следа е толкова добра, колкото е записът, който стои зад нея, а този запис трябва да бъде създаден преди изпращането на единицата. В нашата изпитателна зала всяка маслен трансформатор ние произвеждаме получава измерване на честотната характеристика, взето при положението на тапа, конфигурацията на проводниците и точките за заземяване, записани в изпитателния протокол. Без този запис екипът на място след пет години няма срещу какво да сравнява и истинско деформацията на намотките изглежда точно като разлика в настройката.

Като маслено потопен трансформаторен завод в Китай, доставящ за Северна Америка, Югоизточна Азия, Близкия изток и Африка, ние произвеждаме и изпитваме в завода с площ 120 000 м², който разполага с повече от 180 комплекта производствено и изпитателно оборудване и 37 патента, свързани с проектната работа. Устройствата се подлагат на типови и рутинни изпитания според изискванията на UL, CSA, IEEE, DEKRA и IEC, а изпитателните протоколи се изпращат заедно с пратката, вместо да остават в архив в завода. От 2023 г. ние също произвеждаме чрез съвместно предприятие с Eaton, което осигурява второ независимо одобрение на документацията преди всеки продукт да напусне производствената площадка.

Това е най-важното в момента, когато имате нужда от него: връщане на уреда след повреда, спор относно транспортни щети или решение дали стареещ актив може да издържи още пет години растяща натовареност.

 

Какви въпроси да зададете, преди да приемете оферта за ремонт

Когато трансформаторът се върне след повреда и някой предложи оферта за ремонт, данните от FRA са това, което разграничава диагнозата от предположение. Винаги струва си да се зададат пет въпроса.

• Мога ли да видя базовата крива преди повредата и кривата след повредата, нанесени върху една и съща скала и по едни и същи оси?
• Беше ли записана позицията на превключвателя за отводи и беше ли тя еднаква при двете измервания?
• В коя честотна лента се наблюдава отклонението и какво физически съответства тази лента?
• Проведени ли са едновременно измервания на съотношението, съпротивлението на намотките и DGA и съвпадат ли те с резултатите от FRA?
• Ако уредът бъде върнат в експлоатация без ремонт, какви доказателства подкрепят това решение?

Доставчикът, който не може да отговори на първите два въпроса, не извършва оценка на състоянието. Той прави предположения с помощта на изпитателно оборудване.

 

Стойността на пропускането на изпитанието

Aанализ на честотната характеристика сканирането отнема минути. Подготовката, подреждането на кабелите, документирането и сравнението с базовата линия обикновено отнемат повече време от самото измерване — планирайте един до три часа на единица, включително подготовка, в зависимост от това колко лесно се достигат изолаторите.

При текущите срокове за доставка това решение има реална стойност. Изпратете ни класификацията, класа напрежение и историята на повредите, а ние ще ви покажем как изглеждат нашите протоколи от изпитания за съпоставимо устройство. маслен трансформатор и как трябва да изглежда графикът от вашето устройство във всеки честотен диапазон. Започнете с диапазона за силови трансформатори аТ https://www.ryantransformers.com/power-transformerили изпратете електронно писмо на [email protected] и нашият инженерен екип ще поеме оттам.

 

За автора

Това ръководство е подготвено от тестовия и инженерен екип на Ryan Electric въз основа на изпитания при приемане от фабриката и поддръжка при пускане в експлоатация на място за трансформатори с маслено охлаждане и сухи трансформатори, доставени за проекти в областта на електроснабдяването, центровете за обработка на данни, възобновяемите енергийни източници и промишлеността. Въпроси относно базовите линии на FRA, протоколите от изпитания или активен случай на деформация на намотка могат да бъдат изпратени на [email protected].