Dažnių atsako analizė paaiškinta: ką iš tikrųjų rodo SFRA bandymas apie transformatorių

Transformatorius gali išlaikyti vijų santykio bandymą, išlaikyti izoliacijos varžos bandymą ir vis tiek būti mechaniniu požiūriu pažeistas viduje. Apvijos gali būti pasislinkusios kelis milimetrus per gedimą, aliejus gali būti visiškai sausas, o visi įprasti rodmenys – atrodyti normaliai. Vienintelis bandymas, kuris atsako į klausimą „ar kas nors viduje perkėlėsi?“, yra dažnių atsako analizė .

Šį klausimą dabar ignoruoti brangiau nei anksčiau. Didelių galios transformatorių remonto laikai užimami labai toli į priekį, o vieneto su pasislinkusia apvija paleidimas dažniausiai baigiasi ne apvijų pakeitimu, o viso baklo šalinimu. Dabar įrodymai apie apvijų būklę tampa pirkimo sprendimu, o ne tik bandymo detalėmis.

 

 

Kodėl transformatorius gali išlaikyti visus įprastinius bandymus ir vis tiek būti pažeistas

Kai kyla artimoji gedimo srovė, tekėdama per apviją, elektromagnetinės jėgos tarp laidų didėja proporcingai šios srovės kvadratui. 25 MVA vieneto, kuriuo teka 20 kA gedimo srovė, atsiranda radialinės ir ašinės jėgos, matuojamos tonomis. Izoliacinė sistema dažnai nėra silpniausioji šioje situacijoje. Silpniausioji vieta – apvijos mechaninė konstrukcija.

Štai tas dalis, kurią dažniausiai praleidžia dauguma pirkėjų. Vijų santykio bandymas matuoja vijų skaičiaus santykį, o ne jų padėtį. Apvija gali būti radialiai deformuota į žiediškai išlinkusią formą ir vis tiek duoti santykį, kuris skiriasi nuo techninių duomenų ne daugiau kaip 0,5 procento. Apvijos varža gali pasikeisti tik keliomis šimtosios procento dalimis – tai signalas, tačiau paprastai nepakankamas patikrinti vienintelis. Ištirpusių dujų analizė reikalauja šilumos ir laiko, kol susidarytų matuojamos dujos. Visi trys metodai gali parodyti „švarius“ rezultatus viename vienete, kuris jau prarado savo mechaninį saugos rezervą.

Tada vienetas vėl įjungiamas į eksploataciją. Kratinimo ciklai veikia poslinkio patyrusį laidininką, popierinis izoliacinis sluoksnis trina prespapieriaus plokštę, o po dviejų metų pasireiškia apvijos vijų tarpusavio trumpoji jungtis. Gedimas įrašomas kaip izoliacijos senėjimas. Tikroji priežastis buvo mechaninis įvykis, kurio niekas nebuvo matavęs.

 

Ką iš tikrųjų matuoja SFRA bandymas

- Ne. SFRA bandymas transformatorių traktuoja kaip elektros tinklą ir matuoja jo atsaką labai plačiame dažnių diapazone. Į vieną apvijos terminalą įleidžiamas žemo įtampos nuoseklus sinusoidinis signalas, o atsakas matuojamas kitoje pusėje. Dažnių nuosekla vyksta nuo 20 Hz iki maždaug 2 MHz, o rezultatas – perdavimo funkcija, nubrėžta decibelais logaritminėje dažnių ašyje.

Jokia įranga neįjungiama į darbinį dažnį. Vienetas lieka neįjungtas, užžemintas ir prijungtas tik prie bandymo įrangos, todėl šis bandymas gali būti atliekamas vietoje be papildomo išjungimo laiko – tik tiek, kiek reikia perjungimui.

Matavimo pusė yra standartizuota. IEC 60076-18:2012 nustato dažnių atsako matavimo metodiką ir įrangą, kurios galima naudoti tiek gamykloje, tiek vietoje – tiek naujam, tiek dešimtmečius tarnavusiam įrenginiui; taikymo sritis nurodyta IEC 60076-18 leidimo puslapyje (https://webstore.iec.ch/en/publication/597). Interpretacija atskirai apibrėžiama IEEE C57.149 standarte, kuris buvo atnaujintas kaip IEEE C57.149-2024 (https://standards.ieee.org/ieee/C57.149/7354/), kuriame ypač aptariami aliejuje aušinami transformatoriai.

Vieną dažnių atsako analizė rezultatas patys savaime reiškia labai mažai. Grafikas tampa naudingas tik palyginus su etalonu: gamykloje prieš pristatant įrenginį gautu „pirštų atspaudu“, kitomis tomis pačiomis transformatoriaus fazėmis arba brolišku įrenginiu, pagamintu pagal tą pačią brėžinį. Todėl gamykloje gautas pradinis matavimas vertingesnis už bet kurį vieną lauko bandymą, o laisvai įterptas grafikas į ataskaitą nieko neprideda.

 

Skaitant tris dažnių juostas

Specialistai padalija kreivę į tris zonas, nes kiekvieną zoną valdo kitas transformatoriaus konstrukcijos elementas. Išnagrinėkite jas nustatyta tvarka – ir vaizdas dažniausiai tampa aiškus.

Žemiau maždaug 2 kHz dažnio atsakas priklauso nuo magnetinės grandinės – šerdies ir magnetinės induktyvumo. Šioje srityje nuokrypiai rodo šerdies problemas: šerdies judėjimą, sujungtus laminavimo lakštus, likutinę magnetizmą po nuolatinės srovės bandymo ar apvijos–šerdies trumpąjį jungimą. Šerdis, pasislinkusi nuo pritvirtinimo konstrukcijos, sukelia žemo dažnio poslinkį, kurį neaptinka joks kitas įprastinis bandymas.

Tarp maždaug 2 kHz ir 20 kHz kreivė atspindi apvijų geometriją. Tai juosta, kurioje apvijų deformacija pasireiškia: radialinė deformacija dėl žiedinio lenkimo, ašinė diskų poslinkis, diskų tarpų pokyčiai arba dalinis apvijos sekcijos trumpasis jungimas. Įrenginys, kuris patyrė stiprų perėminį trumpąjį jungimą, dažniausiai tai parodo būtent šioje juostoje.

Virš maždaug 20 kHz dažnių juostos charakteristiką lemia laidų išdėstymas, izoliacinės atramos talpa, perjungiklio padėtis ir bandymo įrangos įžeminimas. Tai taip pat dažnių juosta, kurioje dažniausiai kyla klaidingų signalų, nes laidai, išdėstyti kitaip nei etaloninio matavimo metu, pakeičia charakteristiką, nors transformatoriuje viduje nieko neįvyksta.

Šis paskutinis punktas yra praktinė spąstai. Dažniausia priežastis, dėl kurios pranešama apie apvijų deformaciją, yra bandymas, atliktas su perjungikliu, esančiu kitose pozicijoje nei etaloninio matavimo metu. Antra dažniausia priežastis – įžeminimo jungtis, padaryta kitame transformatoriaus baklo taške. Abi šios priežastys susijusios su netinkamu bandymo paruošimu, o ne su įrangos gedimu, ir abi dingsta, jei bandymo sąlygos fiksuojamos kartu su charakteristika.

 

Kaip SFRA tyrimas papildo įtampos santykio, varžos ir dujų chromatografijos (DGA) tyrimus

SFRA tyrimas nekeičia rutininių transformatorių diagnostikos tyrimų kurie jau vykdomi. Jis užpildo tuščią vietą, kurią palieka tie tyrimai. Kartu naudojant visus šiuos tyrimus gaunamas būklės vertinimas, kuris išlaiko savo patikimumą, kai projektų vadovas ar draudimo kompanija pradeda užduoti klausimus.

Išbandymas	Ką jis aptinka	Ko jis negali matyti
Apvijų santykis (TTR)	Trumpai sujungtos apvijos, neteisinga jungties padėtis, santykio klaidos	Spindulinis arba ašinis apvijų pasislinkimas
Apvijos varžą	Pertrūkusių grandinių, nepritvirtintų jungčių, jungiklio kontaktų nusidėvėjimo, rimtų apvijų pažeidimų priežastys	Mažas geometrinis pasislinkimas
Izoliacijos varža / PI	Drėgmė, užterštumas, rimta izoliacijos susilpnėjimas	Apvijų mechaninis judėjimas
Ištirpusių dujų analizė (DGA)	Aktyvūs šiluminiai ar elektriniai gedimai po dujų susidarymo	Apvijos, kurios pasislinko, bet dar nepradėjo gedimo
SFRA / FRA	Apvijų ir šerdies geometrijos, laidų vedimo bei perjungiklio padėties pokyčiai	Tikslus pažeidimo vietas be papildomos tyrimų

Darbo taisyklė po perėjimo gedimo – atlikti santykių, apvijų pasipriešinimo, DGA ir FRA tyrimus kaip vieną komplektą ir juos tarpusavyje palyginti. Švarūs santykiai su nukrypstančiu FRA grafiku yra klasikinis apvijų deformacija ir būtent ši kombinacija pateisina vieneto atidarymą vietoj to, kad jis būtų grąžintas į eksploataciją.

 

Kada reikia atlikti dažnio atsako analizę

Penkios akimirkos transformatoriaus gyvenime padengia šio tyrimo išlaidas, o kiekviena iš jų turi būti įtraukta į būklės pagrįstą transformatorių diagnostikos tyrimų programą, o ne į reakciją į kažką, kas nutiko neteisingai.

• Po perėjimo gedimo ar bet kokio kito įvykio, kai veikė transformatoriaus apsauga. Nustatykite šį aktyvinimo kriterijų savo techninės priežiūros standarte dar prieš tai prireikiant – dažnas slenkstis yra gedimo srovė, viršijanti lygį, kuriam buvo suprojektuota apvija.
• Gavus naują vienetą vietoje. Prieš priimdami pristatymą, palyginkite pristatymo seką su gamykliniu atspaudu. Jei sekos skiriasi, turite dokumentuotą vežimo reikalavimą, kol sunkvežimis vis dar yra kieme.
• Po vežimo ar ilgo laikymo, ypač vienetų, kurie keliavo sausumos keliu tūkstančius kilometrų.
• Prieš ir po bet kokio darbo, kuris paveikia aktyviąją dalį: vyniojimo, baklo remonto, jungiklio perjungimo įrenginio remonto ar izoliatorių keitimo.
• Kartotinės tvarkos pagal grafiką kritiniams parko vienetams – tiems, kurių gedimas nutrauktų duomenų salės, naftos perdirbimo gamybos linijos ar ligoninės būtinosios energijos tiekimo sistemą.

 

 

Kur įeina Ryan Electric: Bazinė seka prasideda gamykloje

Bazinė seka yra tokia pat tikslia, kokia yra užfiksuota informacija apie ją, o ši informacija turi būti sukuriama dar prieš išsiunčiant vienetą. Mūsų bandymų skyriuje kiekvienas oležiuje esantis transformatorius mes įrengiame, gaunama dažnių atsako matavimo reikšmė su įrašyta bakšto pozicija, laidų konfigūracija ir įžeminimo taškais testo ataskaitoje. Be šio įrašo, po penkerių metų lauko komanda neturi prie ko prilyginti, o tikroji apvijų deformacija atskiria tik įrengimo skirtumas.

Kaip alyvoje panardintų transformatorių gamykla kinijoje, tiekianti Šiaurės Amerikai, Pietryčių Azijai, Vidurio Rytams ir Afrikai, mes statome ir išbandome 120 000 m² ploto gamykloje su daugiau kaip 180 gamybos ir bandymų įrangos komplektų bei 37 dizaino darbų patentais. Vienetai yra tipiniai ir rutininiai bandymai pagal UL, CSA, IEEE, DEKRA ir IEC reikalavimus, o bandymų įrašai keliauja kartu su siuntimu, o ne lieka gamyklos archyve. Nuo 2023 m. mes taip pat gaminame per bendrąją įmonę su Eaton, kuri prieš kiekvieno gaminio palikimą gamyklos teritorijoje peržiūri dokumentus antrą kartą.

Tai svarbiausia tuo metu, kai to reikia: vieneto grįžimas po gedimo, ginčas dėl vežimo pažeidimų ar sprendimas, ar senėjantis įrenginys išlaikys dar penkerius metus apkrovos augimą.

 

Klausimai, kuriuos reikėtų užduoti prieš priimant remonto pasiūlymą

Kai transformatorius grįžta po gedimo ir kažkas pateikia remonto pasiūlymą, FRA duomenys atskiria diagnozę nuo spėliojimo. Kiekvieną kartą verta užduoti penkis klausimus.

• Ar galiu pamatyti prieš gedimą gautą pradinę būseną ir po gedimo gautą kreivę, abu vaizduojamus tame pačiame mastelyje ir tose pačiose ašyse?
• Ar buvo užfiksuota perjungiklio padėtis ir ar ji buvo tapati abiem matavimams?
• Kurio dažnių diapazono nuokrypis stebimas ir ką šis diapazonas fiziškai reiškia?
• Ar tuo pačiu metu buvo atlikti santykio, apvijų varžos ir DGA tyrimai ir ar jie sutampa su FRA rezultatais?
• Jei vienetas grįžta į eksploataciją be remonto, kokie įrodymai palaiko šį sprendimą?

Tiekėjas, kuris negali atsakyti į pirmuosius du klausimus, neatskaito būklės. Jis tik spėlioja naudodamas bandymų įrangą.

 

Testo praleidimo sąnaudos

Adažnių atsako analizė matavimas trunka minutes. Paruošimas, laidų tvarkymas, dokumentavimas ir palyginimas su pradine būkle dažniausiai užtrunka ilgiau nei pati matavimo procedūra – numatykite vieną iki trijų valandų laiką vienam įrenginiui, įskaitant paruošimą, priklausomai nuo to, kaip lengvai pasiekiamos izoliacinės atramos.

Dėl dabartinių pristatymo terminų šis sprendimas turi tikrąją finansinę vertę. Išsiųskite mums įrenginio klasifikaciją, įtampos klasę ir gedimų istoriją, o mes parodysime, kaip atrodo mūsų bandymų įrašai panašiam oležiuje esantis transformatorius ir kaip turėtų atrodyti jūsų įrenginio kreivė kiekviename dažnių intervale. Pradėkite nuo galios transformatorių serijos aT https://www.ryantransformers.com/power-transformerarba parašykite el. paštu [email protected], ir mūsų inžinerijos komanda tęs darbą nuo to momento.

 

Apie autorių

Šis vadovas parengtas Ryan Electric bandymų ir inžinerijos komandos remiantis gamyklinio priėmimo bandymais ir lauko paleidimo palaikymu nafta prisotintiems ir sausiems transformatoriams, tiektiems energetikos, duomenų centrų, atsinaujinančios energijos ir pramonės projektams. Klausimai dėl FRA bazinių linijų, bandymų įrašų ar aktyvaus vijų deformacijos atvejo gali būti išsiųsti el. paštu [email protected].