TECHNOLOGIE, PRODUKTY – INFORMACJE FIRMOWE
Ocena stanu transformatorów żywicznych za pomocą diagnostyki wyładowań niezupełnych przy użyciu mobilnego źródła napięcia testowego Streszczenie W związku ze zmianami zachodzącymi w sektorze energetycznym i związany z tym rozwój odnawialnych źródeł energii, liczba zainstalowanych w sieciach średniego napięcia transformatorów suchych rośnie . Urządzenia te są powszechnie stosowane w przemyśle, sektorze morskim i cywilnym. Wspólnym mianownikiem we wszystkich tych obaszarach zastosowań jest to, że zalety transformatorów suchych należy wykorzystać w odniesieniu do konkretnych miejsc instalacji. Brak oleju mineralnego jako medium izolacyjnego umożliwia stosowanie transformatorów suchych w obszarach o wysokich wymaganiach w zakresie ochrony środowiska. Ponadto obciążenie ogniowe i ryzyko powstawania silnego dymu, takie jak w tunelach lub budynkach, są zminimalizowane. Jednak brak oleju mineralnego i szczególne warunki środowiskowe również stanowią wyzwanie dla diagnozowania już działających transformatorów. Sprawdzona metoda wykonywania analizy gazu w oleju nie jest możliwa. Ponadto ograniczona przestrzeń i dostęp do obiektu testowego mogą utrudniać pomiary na miejscu. W artykule tym przedstawiono podejście do oceny stanu transformatorów suchych za pomocą pomiarów wyładowań niezupełnych. Dzięki zastosowaniu przenośnego źródła napięcia można wykonać na miejscu test jednofazowym napięciem indukowanym. W połączeniu z pomiarem wyładowań niezupełnych, stan izolacji każdego uzwojenia może być indywidualnie analizowany i oceniany. W zależności od mocy transformatora wymagana moc w trakcie testu może się znacznie różnić. Dlatego stosuje się system modułowy, który można rozszerzyć o maksymalnie dwa wzmacniacze mocy. W ten sposób można przetestować
36
transformatory o mocy do 20 MVA. Ponadto generowanie zmiennej częstotliwości może zmniejszyć zapotrzebowanie na moc bierną do minimum. W przeciwieństwie do testów laboratoryjnych w kontrolowanych warunkach, na miejscu należy spodziewać się zwiększonego poziomu zakłóceń powodowanych przez maszyny wirujące, energoelektronikę i innych odbiorców. Praktyczne przykłady pokazują, jak z jednej strony użyteczne sygnały mogą być oddzielone od impulsów zakłóceniowych za pomocą synchronicznego wieloczęstotliwościowego pomiaru WNZ (3CFRD - wykres zależności trzech częstotliwości środkowych). Z drugiej strony, różne źródła WNZ mogą być również rozdzielone w ten sposób. Ponadto omówiono kwestię wyboru możliwych kryteriów oceny starzejących się transformatorów.
1. Wprowadzenie Zastosowanie transformatorów suchych okazało się skuteczne w wielu zastosowaniach. Taki sprzęt jest często wykorzystywany w sieciach energetycznych średniego napięcia w przemyśle oraz w sektorach morskim i cywilnym, na przykład w sieciach metra. Czynnikami decydującymi o zastosowaniu transformatorów suchych są: niskie koszty serwisowania i zmniejszone ryzyko pożaru. Te ostatnie mogą mieć szczególne znaczenie dla instalacji w kompleksach budynków i tunelach. Ponadto brak oleju mineralnego jako izolacji eliminuje potrzebę stosowania mis olejowych. To sprawia, że transformatory suche są szczególnie korzystne do stosowania w turbinach wiatrowych, ponieważ są one często instalowane w obszarach o wysokich wymaganiach w zakresie ochrony wód gruntowych lub na morzu. Choć transformatory suche są mniej-
szej mocy i na mniejsze napięcia w porównaniu z ich olejowymi odpowiednikami, są one ważnym elementem zasilania elektrycznego ze względu na ich wszechstronność. W kontekście turbin wiatrowych transformatory, które są podłączone bezpośrednio do generatora turbiny, można uznać za jednostki GSU (ang. Generator step-up transformers). Pomiary diagnostyczne i oceny stanu tych jednostek mają odpowiednie znaczenie. Poniżej omówiono zastosowanie różnych procedur diagnostycznych do oceny stanu transformatorów suchych i zilustrowano je studiami przypadku. W kompleksowej ocenie stanu transformatora głównym priorytetem jest badanie głównej izolacji. Nacisk położony jest na wykonanie pomiarów w miejscu instalacji testowanego obiektu.
1.1 Pomiary diagnostyczne transformatorów suchych (żywicznych)
Podobnie jak w przypadku transformatorów olejowych, prewencyjne pomiary diagnostyczne można również wykonywać na transformatorach suchych. Ze względu na różnice w konstrukcji i zastosowaniu izolacji stałej, znaczenie poszczególnych procedur pomiarowych musi być ponownie przedyskutowane. Tradycyjne procedury pomiarów elektrycznych, takie jak rezystancja czynna uzwojenia lub pomiary impedancji zwarcia, są przydatne do określania integralności uzwojenia, nie dostarczają informacji o stanie izolacji stałej. W przypadku transformatorów olejowych analiza gazu w oleju zapewnia wstępne wskazania dotyczące potencjalnych usterek wewnętrznych, takich jak wyładowania niezupełne lub lokalne przegrzanie [1]. Dalsze środki można podjąć na podstawie oceny stężeń gazu. Ponieważ tą metodę wstępnej diagnozy nie da się wykorzystać dla transformatorów
URZĄDZENIA DLA ENERGETYKI 1/2020
