BADANIA WYSOKOCZĘSTOTLIWOŚCIOWE TRANSFORMATORÓW

Transkrypt

1 Międzynarodowa Konferencja Transformatorowa Transformator 19 Toruń, 7-9 maja 2019 r. BADANIA WYSOKOCZĘSTOTLIWOŚCIOWE TRANSFORMATORÓW Marek Florkowski, Koproracyjne Centrum Badawcze ABB Jakub Furgał, Akademia Górniczo-Hutnicza Maciej Kuniewski Autor prezentujący (AGH) Toruń, 8 Maja, 2019

2 Agenda Eksploatacja i narażenia transformatorów Procedury diagnostyczne transformatorów Metoda FRA Zjawiska rezonansowe w uzwojeniach Cel Pracy Wyniki pomiarów wybranych charakterystyk częstotliwościowych Podsumowanie

3 Przepięcia w sieciach elektroenergetyczncyh Przyczyny powstawania przepięć Wyładowania atmosferyczne Operacje łączeniowe Niektóre stany awaryjne i ich eliminacja Zjawiska rezonansu i ferrorezonansu

4 Propagacja przepięć w układach elektroenergetycznych T L r1 n0 L k1 ogr L k1 ogr T r2 ogr T r2 L k3 L k3 ogr L n0 T r1 L n1 T r2 L k3 ogr ogr L n1 ogr T r2 L k3 ogr

5 Oddziaływanie przepięć na uzwojenia transformatorów Przykładowe udary wymuszające C G HV C H uzwojenia C HL M HL LV C G C G C L C L Przepięcie przenoszone oraz wewnątrz uzwojeń L H L L u 1 (t) C G C HL C G C G u 2 (t) C G,C HL,C H,C L pojemności uzwojeń transformator M HL,L H,L L inductances

6 Skutki oddziaływania przepięć na uzwojenia transformatorów Narażanie izolacji wewnętrznej, Przyśpieszenie starzenia się izolacji, Ryzyko uszkodzenia transformatorów, Obniżenie niezawodności transformatorów, Narażanie układów izolacyjnych urządzeń podłączonych do zacisków transformatorów, Zjawiska rezonansowe w transformatorach,

7 Eksploatacja transformatorów Narażenia eksploatacyjne transformatorów Siły elektromagnetyczne zgniatanie i przemieszczanie uzwojeń Temperatura starzenie układów izolacyjnych Przełącznik zaczepów awaria przełącznika zaczepów Warstwa wewnętrzna Warstwa zewnętrzna Wypadki w transporcie przemieszczanie części aktywnych

8 Zarządzanie ryzykiem Monitorowanie stanu obiektu Time Based Maintenance (TBM) Time Based Condition Monitoring (TBCM) Condition Based Maintenance (CBM) On-line Condition Monitoring (OLCM) Procedury diagnostyczne

9 Zarządzanie ryzykiem Procedury diagnostyczne Pomiar wyładowań niezupełnych Pomiar rezystancji izolacji współczynnik absorbcji R 60 /R 15, R 300 /R 15 Analiza Gazów Rozpuszczonych(DGA) Analiza odpowiedzi częstotliwościowej (FRA)

10 Analiza odpowiedzi częstotliwościowej Podstawy metody timeline U (f) z X(f) X(f) X(f) TF(f) = X(f) U (f) z TF reference G 12 f G 1 C 1 L 1 R 1 C 12 M 12 G 34 R 2 L 2 d 0 d i d h TF actual f comparison TF f Ocena aktualnego stanu transformatora G 3 M 13 C 3 L 3 R 3 C 34 M 34 G mn R 4 L 4 M 24 H C nm

11 Analiza odpowiedzi częstotliwościowej Metody pomiaru metoda SFRA TF(ω) = U 2 (ω) U 1 (ω) metoda LVI TF(jω) = FFT(U 2 (t)) FFT(U 1 (t))

12 Cel Pracy - Analiza możliwości oceny stanu technicznego transformatorów przy użyciu metody FRA Napięcie sinusoidalne metoda SFRA, Współczynnik TFD Wybrane uszkodzenia uzwojeń, - Wykorzystanie metody SFRA w celu oceny częstotliwości rezonansowych przepięć w uzwojeniach: Przepięcia własne w uzwojeniach, Przepięcia przenoszone do innych faz,

13 Zakres wykonanych pomiarów Pomiary admitancji transadmitancji oraz stosunku napięć: Metoda SFRA, 50 Hz 1 MHz, u = 20 V pp Analizowane uszkodzenia: Bez uszkodzenia, Przesunięcia uzwojeń Przepięcia w uzwojeniach Przepięcia własne Przepięcia przenoszone

14 Badany obiekt Parametry transformatora dystrybucyjnego S n, kva 250 U n, kv 15/0,4 uzwojenie, - pierwotne wtórne (HV) (LV) Typ uzwojenia cewkowe warstwowe Liczba cewek/warstw 8 2 Średnica wewnętrzna, mm Średnica zewnętrzna, mm Liczba zwojów, Wysokość cewki, 280 mm

15 Układy pomiarowe współczynnik TFD wymuszenie Sygnał pomiarowy generator Badany obiekt Oscyloskop GPIB GPIB komputer TFD x xy (f ) Y TF x xy (f ) (f ) Y x admitancja uzwojenia TF xy transadmitancja uzwojenia

16 Wyniki pomiarów oceny uszkodzeń współczynnik TFD TFD p-ps khz khz 1 bez przesunięcia, Przesunięcie środka symetrii 2 d = 3 mm 3 d = 6 mm 4 d = 8 mm TFD s-sp

17 Wyniki pomiarów oceny uszkodzeń Admitancja Y Yp 1 bez przesunięcia, Przesunięcie środka symetrii 2 d = 3 mm 3 d = 6 mm 4 d = 8 mm Ys

18 Wyniki pomiarów oceny uszkodzeń współczynnik TF (transadmitancja) TF ps 1 bez przesunięcia, Przesunięcie środka symetrii 2 d = 3 mm 3 d = 6 mm 4 d = 8 mm TF sp

19 Ocena częstotliwości rezonansowych przepięć w uzwojeniach Charakterystyka przepięć własnych Charakterystyka przepięć przenoszonych do uzwojeń

20 Identyfikacja częstotliwości rezonansowych przepięć w uzwojeniach 1 - Admitancja uzwojenia GN, DN(zwarte) 2 - Admitancja uzwojenia DN

21 Podsumowanie Przesunięcia uzwojeń mogą być wykrywane dzięki pomiarom współczynnika TFD Przepięcia rezonansowe wewnątrz uzwojeń posiadają wartości większe niż te wynikające z aktualnej przekładni zwojowej Charakterystyki częstotliwościowe przepięć wskazują na występowanie częstotliwości rezonansowych wewnątrz uzwojeń skorelowanych z minimami i maksimami admitancji uzwojeń

22 Dziękuję za uwagę

23 Międzynarodowa Konferencja Transformatorowa Transformator 19 Toruń, 7-9 maja 2019 r. BADANIA WYSOKOCZĘSTOTLIWOŚCIOWE TRANSFORMATORÓW Marek Florkowski, Koproracyjne Centrum Badawcze ABB Jakub Furgał, Akademia Górniczo-Hutnicza Maciej Kuniewski Autor prezentujący (AGH) Toruń, 8 Maja, 2019