Kateri parametri se testirajo pri testiranju oljnega transformatorja?

Oljni transformatorjiso kritična sredstva v elektroenergetskih sistemih. Da bi zagotovili njihovo varno, učinkovito in zanesljivo delovanje, je treba izvesti vrsto strogih testov – tako v tovarni kot med zagonom, kot tudi v celotni življenjski dobi. Ti testi preverjajo električno trdnost, mehansko celovitost, toplotno zmogljivost in stanje izolacijskega olja.

Spodaj so razloženi ključni parametri glede na testno kategorijo.

1. del: Rutinski testi (izvedeni na vsakem transformatorju)

Ti testi se izvajajo na vsaki enoti, preden ta zapusti tovarno, da potrdijo osnovno kakovost izdelave.

1. Merjenje upora navitja

Ta parameter meri enosmerni upor. Z merjenjem upora vsakega faznega navitja (tako primarnega kot sekundarnega) lahko inženirji odkrijejo ohlapne povezave, zlomljene niti, nepravilne položaje stikala ali pomembna fazna neravnovesja. Sprejemljive vrednosti morajo biti uravnotežene med fazami (običajno znotraj 2 %) in se ujemati z načrtovalnimi izračuni.

2. Razmerje napetosti in fazni zamik

Ta parameter preverja razmerje obratov. Napetost se dovede do primarnega navitja in izmeri se inducirana napetost na sekundarni strani. Preveri se tudi fazni kot med navitji. To zagotavlja, da transformator proizvaja pravilno izhodno napetost in fazno razmerje (npr. Dyn11). Napaka mora biti običajno znotraj ±0,5 %.

3. Izguba brez obremenitve in vzbujevalni tok

Izguba v prostem teku (izguba jedra) je posledica histereze in vrtinčnih tokov v jedru. Vzbujevalni tok je tok, potreben za magnetizacijo jedra. Merjenje teh parametrov pomaga odkriti napake jedra, kot so kratkotrajne laminacije ali slaba montaža. Prekomerna izguba brez obremenitve pomeni, da bo transformator nenehno izgubljal veliko energije.

4. Izguba obremenitve in impedančna napetost

Izguba obremenitve (izguba bakra) je toplota, ki jo ustvari tok, ki teče skozi navitja. Impedančna napetost določa regulacijo napetosti transformatorja in velikost okvarnih tokov. Za merjenje le-teh se sekundar kratko sklene, napetost na primarju pa se zvišuje, dokler ne steče nazivni tok.

5. Izolacijska upornost (Meggerjev preskus)

Ta parameter meri upornost enosmernega toka med navitji in med navitji in zemljo (jedro in rezervoar). Visoka izolacijska upornost (običajno >1000 MΩ za nove transformatorje) pomeni, da je izolacijski sistem suh, čist in nedotaknjen. Nizka odpornost običajno kaže na vdor vlage ali kontaminacijo.

6. Dielektrična trdnost (preskus vzdržljive napetosti)

Ta parameter preverja, koliko prenapetosti lahko prenese izolacija, ne da bi se pokvarila. Obstajata dve pogosti obliki:

Odpornost na izmenični tok ločenega vira: Preizkuša glavno izolacijo (navitja do tal in med navitji).

Odpornost na induciran AC: Preizkuša izolacijo med zavoji in med plastmi.

Za uspešnost ni potreben preboj ali okvara med preskusom.

2. del: Tipski preskusi (preverjanje načrta)

Ti testi se izvajajo na prototipu vsake zasnove, da se dokaže, da zasnova izpolnjuje vse standardne zahteve.

1. Meje dviga temperature

Ta parameter meri temperaturo navitij v stanju dinamičnega ravnovesja (izračunano z metodo spremembe upora) in zgornjega olja pod nazivno obremenitvijo. Temperatura je najpomembnejši dejavnik, ki vpliva na življenjsko dobo transformatorja – vsak dvig za 6 °C nad nazivno vrednostjo prepolovi življenjsko dobo izolacije. Standardi običajno zahtevajo, da temperatura navitja ne preseže 65 K (za izolacijo razreda A).

2. Prenosna napetost impulza strele

Ta parameter simulira udar strele v povezane vode z uporabo valovne oblike napetosti 1,2/50 µs. Visoka impulzna napetost se uporablja za testiranje, ali lahko izolacija preživi atmosferske prenapetosti. To je kritičen test za preprečevanje nenadne okvare transformatorja zaradi strele.

3. Zmogljivost vzdržljivosti kratkega stika

Ta parameter preverja, ali se navitja lahko uprejo ogromnim elektromagnetnim silam, ki nastanejo med zunanjim kratkim stikom, ne da bi se deformirala ali premaknila. Po preskusu se preverijo spremembe v uporu in reaktanci navitja, analiza frekvenčnega odziva pa se uporabi za potrditev, da ni prišlo do mehanskih poškodb.

3. del: Posebni testi (specifični za stranko ali aplikacijo)

Ti testi se izvajajo, ko je potrebno dodatno zaupanje, na primer za velike ali kritične transformatorje.

1. Raven delne izpraznitve (PD)

Ta parameter meri majhne električne razelektritve znotraj izolacijskih praznin ali na vmesnikih, izražene v pikokulonih (pC). Delna razelektritev je zgodnji opozorilni znak poslabšanja izolacije. Za nove transformatorje mora biti raven PD običajno pod 10 pC pri 1,5-kratni nazivni napetosti. Nizka raven PD pomeni, da je izolacija brez mehurčkov ali onesnaževal.

2. Dielektrični disipacijski faktor (Tan δ) in kapacitivnost

Tan δ (izgubni kot) odraža, koliko energije se izgubi v izolacijskem materialu. Kapacitivnost odraža geometrijsko strukturo izolacijskega sistema. Oba parametra sta zelo občutljiva na vlago in staranje. Naraščajoča vrednost tan δ pomeni, da je izolacija morda postala vlažna ali karbonizirana.

3. Analiza frekvenčnega odziva (FRA)

Ta parameter beleži "prstni odtis" impedance transformatorja v razponu frekvenc (običajno od 20 Hz do 2 MHz). FRA je izjemno občutljiv na mehanske premike navitij, ki jih povzročijo udarci pri transportu ali sile kratkega stika. S primerjavo tovarniških in terenskih sledi, če sledi ostanejo visoko korelirane (nad 98 %), se struktura navitja dokaže nespremenjena.

4. Impedanca ničelnega zaporedja

Ta parameter meri nasprotovanje transformatorja tokovom ničelnega zaporedja (tokovi zemeljske napake). Določa velikost enofaznega toka zemeljske napake v trdno ozemljenem nevtralnem sistemu in je bistven vhod za nastavitve zaščitnega releja.

4. del: Preskusni parametri izolacijskega olja (ključno za oljne transformatorje)

Olje deluje kot izolacija in hladilno sredstvo, zato so njegove fizikalne, kemične in električne lastnosti kritične.

1. Prebojna napetost (BDV)

To je najbolj neposreden indikator električne moči za olje. Vzorec olja se postavi med dve elektrodi v nastavljeni razdalji (običajno 2,5 mm) in napetost se dviguje, dokler ne pride do okvare. Novo olje mora imeti običajno vsaj 60 kV BDV. Nizek BDV pomeni, da olje vsebuje vlago ali prevodne delce.

2. Vsebnost vode

Vlaga je glavni sovražnik izolacijskega olja. Močno zmanjša prebojno napetost in pospeši staranje celulozne izolacije. Novo olje zahteva izjemno nizko vsebnost vode, običajno pod 10 delcev na milijon (ppm).

3. Kislinsko število (nevtralizacijska vrednost)

Ta parameter meri koncentracijo kislih spojin v olju. Ko se olje stara, kislinsko število narašča. Visoko kislinsko število lahko povzroči korozijo kovinskih komponent in pospeši razgradnjo izolacije.

4. Analiza raztopljenega plina (DGA)

To je eno najmočnejših diagnostičnih orodij. Z merjenjem koncentracij in razmerij ključnih raztopljenih plinov – vodika (H₂), metana (CH₄), etana (C₂H₆), etilena (C₂H₄), acetilena (C₂H₂), ogljikovega monoksida (CO) in ogljikovega dioksida (CO₂) – lahko inženirji prepoznajo skrite notranje napake. Na primer:

Zaznan acetilen → razelektritev obloka.

Prevladuje etilen → vroča točka visoke temperature.

Nenaden dvig vodika → delna razelektritev.

5. Medfazna napetost (IFT)

Ta parameter odraža prisotnost polarnih onesnaževalcev ali stranskih produktov staranja v olju. Novo olje ima relativno visoko mejno napetost. Ko se olje stara ali postane onesnaženo, se vrednost IFT zmanjša.

6. Plamenišče in litišče

Plamenišče meri nevarnost požara. Mineralno olje ima običajno plamenišče nad 140 °C.

Točka tečenja meri fluidnost pri nizkih temperaturah. V hladnih podnebjih je treba uporabiti olje z nizko točko vrelišča.