Frekvences reakcijas analīze skaidrota: ko patiesībā par transformatoru pastāsta SFRA tests

Transformators var iziet pagriezienu attiecības testu, iziet izolācijas pretestības testu un tomēr būt mehāniski bojāts iekšpusē. Spoles var būt pārvietojušās dažus milimetrus avārijas laikā, eļļa var būt pilnīgi sausa, un visi ikdienas mērījumi var izskatīties normāli. Viens vienīgais tests, kas atbild uz jautājumu „vai kaut kas ir pārvietojies iekšpusē tvertnē?“, ir frekvences reakcijas analīze .

Šo jautājumu ignorēt tagad ir dārgāk nekā agrāk. Remonta sloti lieliem spēka transformatoriem ir rezervēti ilgu laiku iepriekš, un vienības atkārtotu ieslēgšanu ar nobīdušos spoli parasti seko tvertnes izmešana, nevis spolu pārvijšana. Pamatota atbilde par spolu stāvokli tagad ir iegāžu lēmums, nevis testēšanas detaļa.

 

 

Kāpēc transformators var iziet visus ikdienas testus un tomēr būt bojāts

Kad tuvu esoša avārija izraisa strāvu caur tinumu, elektromagnētiskās spēki starp vadītājiem mainās proporcionāli šai strāvai kvadrātā. 25 MVA vienība, kas pārvada 20 kA avārijas strāvu, attīsta rādiālos un aksiālos spēkus, kuru lielumu mēra tonnās. Izolācijas sistēma bieži vien nav vājākais punkts šādā gadījumā. Vājākais punkts ir tinuma mehāniskā konstrukcija.

Šeit ir tā daļa, ko lielākā daļa pircēju nepamanīs. Pagriezienu attiecības tests mēra pagriezienu skaita attiecību, nevis to novietojumu. Tinums var būt rādiāli deformēts līdz gredzenveida lokanības formai un tomēr nodrošināt attiecību, kas atbilst vērtībai uz plāksnītes ar precizitāti pusprocentu. Tinuma pretestība var mainīties par daļu procenta — tas ir signāls, bet reti vien pats par sevi ir pārliecinošs. Šķīdušo gāzu analīzei nepieciešams siltums un laiks, pirms tā rada mērāmu gāzi. Visi trīs testi var rādīt rezultātus, kas liecina par normālu stāvokli, pat tad, ja vienība jau ir zaudējusi savu mehānisko drošības rezervi.

Tad vienība atgriežas ekspluatācijā. Slodzes ciklēšana ietekmē pārvietoto vadītāju, papīra izolācija berzējas pret preskartonu un pēc diviem gadiem rodas pagrieziena pret pagrieziena bojājums. Bojājumu reģistrē kā izolācijas vecošanos. Patiesā iemesla bija mehāniska notikums, ko neviens nemērīja.

 

Ko patiesībā mēra SFRA tests

Divi SFRA tests apskata transformatoru kā elektrisko tīklu un mēra tā reakciju ļoti plašā frekvences diapazonā. Zemas sprieguma svēpta sinusoidāla signāla impulsu ievada vienā tinuma terminālī un reakciju mēra otrā galā. Svēpšana notiek no 20 Hz līdz aptuveni 2 MHz, un rezultāts ir pārnese funkcija, kas attēlota decibelos pret logaritmisku frekvences asi.

Nekas nav pieslēgts barošanas frekvencei. Viens paliek bezbarošanas stāvoklī, zemēts un savienots tikai ar testa iekārtu, tāpēc testu var veikt vietēji bez nepieciešamības pēc izslēgšanas loga, izņemot pašu slēgšanas darbību.

Mērīšanas puse ir standartizēta. IEC 60076-18:2012 definē frekvences reakcijas mērījumu metodi un aprīkojumu vietā vai rūpnīcā, jauna vienība vai vienība, kas ir ekspluatācijā desmitiem gadu — darbības joma ir norādīta IEC 60076-18 publikācijas lapā (https://webstore.iec.ch/en/publication/597). Interpretāciju atsevišķi regulē IEEE C57.149, kuru pārskatīja kā IEEE C57.149-2024 (https://standards.ieee.org/ieee/C57.149/7354/), kurā īpaši apskatīti eļļā iemērktie transformatori.

Viens frekvences reakcijas analīze rezultāts pašam par sevi nozīmē ļoti maz. Trajektorija kļūst noderīga tikai salīdzinājumā ar atsauci: rūpnīcas „pirkstu nospiedumu”, ko uzņēma pirms vienības nosūtīšanas, citām divām tās pašas transformatora fāzēm vai brāļa vienībai, kas izgatavota pēc tā paša rasējuma. Tāpēc pamatvērtība, ko izmērīja rūpnīcā, ir vērtīgāka nekā jebkurš viens lauka tests, un tāpēc vienkārši ielīmēt neuzraudzītu trajektoriju ziņojumā nepanāk neko.

 

Trīs frekvences joslu lasīšana

Praktiķi sadala signāla līkni trīs zonās, jo katru zonu nosaka citāda transformatora konstrukcijas daļa. Strādājot secīgi pa šīm zonām, attēls parasti kļūst skaidrs.

Zem aptuveni 2 kHz frekvences atbildi nosaka magnētiskā ķēde — serdes un magnetizējošā induktivitāte. Novirzes šajā jomā norāda uz serdes problēmām: serdes pārvietošanos, saīsinātām laminācijām, paliekviļņu magnētismu pēc līdzstrāvas testa vai tinuma-sirds saīsinājumu. Serde, kas ir nobījusies no savas stiprinājuma konstrukcijas, rada zemas frekvences nobīdi, ko neviens cits rutīnas tests nevar noteikt.

Aptuveni no 2 kHz līdz 20 kHz frekvencē līkne atspoguļo tinuma ģeometriju. Šī ir frekvences josla, kur tinuma deformācija kļūst redzama: rādiālā deformācija no gredzenveida izliekšanās, ass virziena disku pārvietošanās, disku attāluma svārstības vai daļēji saīsināts tinuma posms. Transformators, kurš ir izturējis smagu caurstrāvas avāriju, parasti to pirmo reizi parāda šajā frekvences joslā.

Virsmā aptuveni 20 kHz frekvencijā signāla gaitu nosaka vadi, izolācijas caurules kapacitāte, tapu pārslēgēja stāvoklis un testa uzstādījuma zemējums. Tas ir arī frekvences diapazons, kurš rada visvairāk kļūdainu brīdinājumu, jo vadi, kas novietoti citādi nekā pamatmērījuma laikā, pārvieto signāla gaitu, kamēr transformatora tvertnē patiesībā nav nekādas problēmas.

Pēdējais punkts ir praktiskā lamata. Biežākais iemesls, kāpēc tiek ziņots par tinuma deformāciju, ir tests, kas veikts ar tapu pārslēgēju citā stāvoklī nekā pamatmērījuma laikā. Otrais biežākais iemesls ir zemējuma savienojums, kas izveidots citā vietā uz tvertnes. Abi gadījumi ir uzstādījuma kļūdas, nevis aprīkojuma bojājumi, un abas problēmas pazūd, ja uzstādījums tiek dokumentēts kopā ar signāla gaitu.

 

Kā SFRA iekļaujas attiecību, pretestības un DGA pārbaudēs

SFRA tests nepārvieto rutīnas transformatora diagnostiku kuru jūs jau veicat. Tas aizpilda spraugu, ko šīs pārbaudes atstāj. Kopā izmantotas, šīs pārbaudes nodrošina stāvokļa novērtējumu, kas paliek spēkā, kad projektu vadītājs vai apdrošinātājs sāk uzdot jautājumus.

Pārbaude	Ko tas atklāj	Ko tas neredz
Tinumu attiecība (TTR)	Īsas savienojuma pagriezieni, nepareiza pieslēguma pozīcija, attiecību kļūdas	Radiāla vai aksiāla tinuma pārvietošanās
Apvijuma pretestības	Atvērtas ķēdes, vaļīgi savienojumi, tapa pārslēgēja kontakta nodilums, smags pagriezienu bojājums	Mazs ģeometriskais nobīdis
Izolācijas pretestība / PI	Mitrums, piesārņojums, nopietna izolācijas degradācija	Tinuma mehāniskā pārvietošanās
Šķīdušo gāzu analīze (DGA)	Aktīvas termiskās vai elektriskās avārijas, kad gāze jau ir veidojusies	Tinums, kas ir pārvietojies, bet vēl nav izraisījis avāriju
SFRA / FRA	Mainījumi tinumu un serdes ģeometrijā, vadiem un tapu pārslēdža stāvoklī	Precīzā bojājuma atrašanās vieta bez papildu izmeklējumiem

Darba noteikums pēc caurstrāvas avārijas ir veikt attiecības, tinumu pretestības, DGA un FRA testus kā vienu komplektu un tos salīdzināt vienu ar otru. Tīra attiecība kopā ar novirzītu FRA diagrammu ir klasisks tinuma deformācija un tieši šī kombinācija pamato transformatora atvēršanu, nevis tā atgriešanu ekspluatācijā.

 

Kad veikt frekvences reakcijas analīzi

Pieci brīži transformatora dzīvē atlīdzina testa izmaksas, un katrs no tiem jāiekļauj condition-based transformatora diagnostiku programmā, nevis jāveic kā reakcija uz kaut ko nepareizi notikušu.

• Pēc caurstrāvas avārijas vai jebkura cita notikuma, kurā ieslēdzās transformatora aizsardzība. Iestatiet trigeri savā tehniskās apkopes standartā pirms tam ir nepieciešams — bieži lietots slieksnis ir avārijas strāva, kas pārsniedz līmeni, kuru tinumi bija projektēti, lai izturētu.
• Pēc jaunas vienības saņemšanas vietā. Salīdziniet piegādes pavadzīmi ar rūpnīcas pirkstu nospiedumu, pirms apstiprināt piegādi. Ja pavadzīmes atšķiras, jums ir dokumentēts transporta prasījums, kamēr kravas automašīna vēl ir uzņēmuma teritorijā.
• Pēc transportēšanas vai ilgstošas uzglabāšanas, īpaši vienībām, kas ir nobraukušas tūkstošiem kilometru pa sauszemi.
• Pirms un pēc jebkādas darbības, kas ietekmē aktīvo daļu: tinuma pārvijšana, tvertnes remonts, regulētāja pārbaude vai izmaiņas, izolācijas vāka nomaiņa.
• Regulāri kritiskajām parka vienībām — tām, kuru atteice varētu izraisīt datu zāles, rafinētavas tehnoloģiskās līnijas vai slimnīcas būtiskās elektroapgādes sistēmas izslēgšanos.

 

 

Kur iekļaujas Ryan Electric: Pamata pavadzīme sākas rūpnīcā

Pamata pavadzīme ir tik laba, cik precīza ir tās pamatā esošā ieraksta informācija, un šis ieraksts jāveido pirms vienības nosūtīšanas. Mūsu testu telpā katrs eļļas pildīts transformators mēs ražojam, tiek veikta frekvences reakcijas mērīšana ar uzrakstītu pārbaudes ziņojumā pieskāriena pozīciju, vadu konfigurāciju un zemēšanas punktus. Bez šī ieraksta laukuma komanda pēc pieciem gadiem nav ar ko salīdzināt, un patiesa tinuma deformācija izskatās tieši kā iestatījuma atšķirība.

Kā eļļā iegremdēta transformatora rūpnīca ķīnā, kas piegādā Ziemeļameriku, Dienvidaustrumu Āziju, Vidusjozu un Āfriku, mēs ražojam un testējam 120 000 m² lielā rūpnīcā ar vairāk nekā 180 ražošanas un testēšanas iekārtu komplektiem un 37 patentiem, kas atbalsta dizaina darbu. Vienības tiek tipa testētas un ikdienas testētas saskaņā ar UL, CSA, IEEE, DEKRA un IEC prasībām, un testa ieraksti ceļo kopā ar piegādi, nevis paliek rūpnīcas arhīvā. Kopš 2023. gada mēs ražojam arī caur sadarbības uzņēmumu ar Eaton, kas pirms jebkura produkta izdošanas no ražotnes nodrošina dokumentācijas pārbaudi ar otrām acīm.

Tas ir svarīgākais tieši tajā brīdī, kad tas ir nepieciešams: ierīce, kas atgriežas pēc kļūdas, strīds par transportēšanas bojājumiem vai lēmums par to, vai vecošanās aktīvs var izturēt vēl piecus gadus slodzes izaugsmes apstākļos.

 

Ko jautāt pirms pieņemt remonta piedāvājumu

Kad transformators atgriežas pēc kļūdas un kāds sniedz remonta piedāvājumu, FRA dati ir tas, kas atšķir diagnozi no minējuma. Katru reizi ir vērts uzdot piecus jautājumus.

• Vai es varu redzēt pirmskļūdas pamatlīniju un pēckļūdas diagrammu, kas uzzīmētas uz vienas un tās pašas skalas un tajās pašās asīs?
• Vai tika reģistrēts tap changer pozīcija un vai tā bija identiska abās mērījumu reizēs?
• Kurā frekvences diapazonā redzama novirze un ko šis diapazons fiziski attēlo?
• Vai vienlaikus tika veikti attiecības, tinumu pretestības un DGA testi un vai tie sakrīt ar FRA rezultātiem?
• Ja ierīce tiek atkal nodota ekspluatācijā bez remonta, kāda ir pierādījumu bāze šim lēmumam?

Piegādātājs, kurš nevar atbildēt uz pirmajiem diviem jautājumiem, nesagatavo stāvokļa novērtējumu. Viņš vienkārši min ar testēšanas aprīkojumu.

 

Testa izlaišanas izmaksas

Afrekvences reakcijas analīze mērījums aizņem minūtes. Uzstādīšana, vadu novietošana, dokumentācija un salīdzināšana ar pamatvērtību parasti prasa ilgāk nekā pats mērījums — plānojiet vienu līdz trīs stundas katram vienības elementam, ieskaitot sagatavošanu, atkarībā no tā, cik viegli pieejami izolācijas gultņi.

Ņemot vērā piegādes laikus, šis lēmums ir saistīts ar reāliem naudas izdevumiem. Nosūtiet mums ierīces klasifikāciju, sprieguma klasi un bojājumu vēsturi, un mēs jums parādīsim, kā izskatās mūsu testu reģistrācijas datu ieraksti līdzīgai eļļas pildīts transformators un kāds būtu jūsu vienības signāla grafiks katrā frekvences joslā. Sāciet ar spēktransformatoru diapazonu austrija https://www.ryantransformers.com/power-transformervai nosūtiet e-pastu uz [email protected], un mūsu inženieru komanda turpinās darbu.

 

Par autoru

Šo rokasgrāmatu sagatavoja Ryan Electric testēšanas un inženierijas komanda, balstoties uz rūpnīcas pieņemšanas testiem un lauka nodošanas atbalstu eļļā iemērktiem un sausajiem transformatoriem, kas piegādāti komunālajām, datu centru, atjaunojamās enerģijas un rūpnieciskajām projektu realizācijām. Jautājumus par FRA pamatlīnijām, testa ierakstiem vai aktīvu tinumu deformācijas gadījumu var nosūtīt uz [email protected].