Diagnostika transformátor VVN

View metadata, citation and similar papers at core.ac.uk brought to you by CORE provided by DSpace at VSB Technical University of Ostrava VŠB Technická univerzita Ostrava Fakulta elektrotechniky a informatiky Katedra Elektroenergetiky Diagnostika transformátor VVN UHV transformers diagnostics 2010 Jaroslav Poíz

Prohlašuji, že jsem tuto bakaláskou práci vypracoval samostatn. Uvedl jsem všechny literární prameny a publikace, ze kterých jsem erpal. Velice dkuji svému vedoucímu práce panu Ing. Petru Bernatovi, Ph.D. za pomoc pi zpracování této práce. Jaroslav Poíz, 4.4.2010

Abstrakt V této práci jsem porovnal teoretické i praktické výsledky z diagnostiky transformátor VVn, která jsem získal studiem na vysoké škole i v praxi u mého zamstnavatele. Pro porovnání výsledk ení jsem použil nkolik praktických mení z diagnostiky transformátor VVn jmenovitých výkon 40MVA a 25MVA, výrobc Škoda, EBG a Konar. V první ásti bakaláské práce se nachází obecný teoretický rozbor o problematice diagnostiky, popis jednotlivých metod a zpsob ení. Krátce popisuji smr a trendy vývoje diagnostiky tchto netoivých stroj. V další ásti porovnávám namené veliiny u stroj rzných výrobc a údaje získané mením. Jako podklad pro porovnání mi také posloužila databáze namených hodnot transformátor z období let 2006 2010, na které jsem se podílel s kolegy svého zamstnavatele. Abstract In this work, I compared the theoretical and practical results of diagnostic transformers UHV, which I obtained university studies and practice with my employer. For comparison of results, I used some practical measurements of diagnostic EHV transformers rated 40MVA and 25MVA power, manufacturers Škoda, EBG and Konar. In the first part of this work is a general theoretical analysis of the issues of diagnosis, description of methods and systems of measurement. Briefly describe the direction and trends in diagnosis of non-rotating machines. In the next section I compare the measured values of the various manufacturers of machines and data measurements. As a basis for comparison I also served a database of measured values of transformers from the period 2006-2010, in which I participated with colleagues of his employer. Klíová slova Transformátor VVn, pevod transformátoru, diagnostika, ztrátový initel, izolaní odpor, polarizaní index, odpor vinutí, kapacita prchodky VVn transformátoru, frekvenní charakteristika, obsah vody ve vinutí. Keywords UHV transformer, transfomer ratio, diagnostics, leakage factor, insulation resistance, polarization index, the resistance of the windings, bushings UHV transformer capacity, frequency response, the water content in the windings.

Seznam použitých symbol a zkratek U n [V] jmenovité naptí U 1 [V] naptí na stran vinutí VVn U 2 [V] naptí na stran vinutí Vn I 0 [A] efektivní hodnota proudu naprázdno f [Hz] frekvence R AB [] elektrický odpor mezi vinutím A a B R AC [] elektrický odpor mezi vinutím A a C R BC [] elektrický odpor mezi vinutím B a C R f ] elektrický odpor jedné fáze R s ] stední hodnota odporu jedné fáze T x [ C] teplota vinutí transformátoru R o ] odpor vinutí pi známé teplot R x ] odpor vinutí zmený pi neznámé teplot t o [ C] známá teplota (údaj výrobce) p [ - ] pevod transformátoru tg [%] ztrátový initel] C [F] kapacita [s] asová konstanta R iz ] izolaní odpor C 50 [F] kapacita izolace zmená pi 50 Hz Pi [ - ] polarizaní index

Obsah: 1. Úvod... 2 2. Technická diagnostika..... 2 2.1 azení diagnostiky. 2 2.2 Normy a pedpisy... 3 2.3 Provozní pedpisy a legislativa 3 2.4 Trendy vývoje. 4 3. Metody diagnostiky transformátor VVN... 4 3.1 On line a off - line diagnostika. 4 3.2 Mení inného odporu vinutí... 5 3.3 Urení teploty vinutí. 6 3.4 Mení pevodu naptí naprázdno a magnetizaních proud... 6 3.5 Mení hodinového úhlu... 7 3.6 Mení ztrátového initele a kapacity, asová konstanta...... 8 3.7 Mení izolaního odporu, výpoet polarizaního indexu...... 13 3.8 Diagnostika kondenzátorových prchodek. 15 3.9 Mení frekvenních charakteristik transformátoru FRA 16 3.10 Odbry vzork izolaního oleje. 17 4. Porovnání diagnostiky jednotlivých typ transformátor VVN 18 4.1 Odpojení z provozu a zajištní transformátoru.. 18 4.2 Specifikace transformátor.... 18 4.3 Namené hodnoty inného odporu.. 19 4.4 Hodnoty pevod transformátoru a magnetizaních proud..... 19 4.5 Ztrátový initel tg a kapacita... 21 4.6 Izolaní stavy transformátor... 22 4.7 Frekvenní analýza.... 22 4.8 Diagnostika pevného dielektrika 25 4.9 Použité micí pístroje. 26 4.10 Srovnání metod a jejich použitelnost.... 27 5. Zhodnocení a závr... 28 6. Literatura 29 Seznam píloh... 30

1. Úvod Pro úspšné fungování lidské spolenosti hrají klíovou roli dokonalé informace ze všech obor její innosti. Totéž platí i pro elektrotechniku a energetiku. Základní elektrická zaízení používaná pi výrob i pem elektrické energie na jiný druh energie, která jsou svým charakterem klíová pro svt elektrotechniky, lze považovat za sériové spolehlivostní etzce, u nichž selhání jednoho prvku znamená vyazení celého zaízení z funkní innosti. A proto práv elektrotechnika potebuje vydatné a vrohodné informace o všech djích, které v její oblasti probíhají. Jedná se o informace jak o prvcích (materiálech), tak systémech (strojích a zaízeních) ve všech fázích jejich vzniku i provozního života. Dležitost a význam diagnostických informací jsou zcela nezastupitelné. Tyto potebné informace zajišuje disciplína vnující se studiu d probíhajících pi interakcích dotyných zaízení s výrobou a posléze provozními podmínkami diagnostika. Slovo diagnostika má své koeny v eckém slov diagnosis (rozpoznání, uení) a odtud tedy pochází význam slova diagnostika urení stavu. Svými výroky diagnostika ovlivuje všechny fáze výrobních inností a odhaduje píští chování diagnostikovaných objekt. 2. Technická diagnostika Technická diagnostika je proces, pi kterém se zjišuje aktuální technický stav objekt na základ objektivního vyhodnocení píznak pomocí micí techniky.metodami technické diagnostiky žeme stanovit míru degradace jednotlivých prvk a díl meného objektu, popípad stanovit výskyt závad a ástených poruch zaízení. Obtížným úkolem technické diagnostiky je najít vztah mezi rozhodujícími funkními vlastnostmi el. zaízení a nkterou mitelnou veliinou. Z míry itelné veliiny musíme pak umt usoudit na funkní schopnost zaízení a také urit, zda zmna vlastností je zpsobena zmnami struktury nebo vratným djem. 2.1 azení diagnostiky [1]Abychom alespo pibližn odhadli vývoj vlastností diagnostikovaného objektu a jeho stav v budoucnosti (technická prognostika) je dležité rovnž vt, jak se technický stav zaízení a jeho provozní vlastnosti vyvíjely do aktuálního stavu (technická genetika) a kteí degradaní initelé na j psobili, psobí a psobit budou. Vlivy pi výrob Diagnostikovaný objekt Diagnostický systém Vlivy pi provozu Aktuální stav objektu Pokyny pro údržbu Prognóza vývoj vlastností objektu Obr.1. Základní souvislost i pi diagnostice elektrických zaízení 2

Vlastním cílem diagnostiky není mení, ale prodlužování životnosti zaízení, pedcházení havárií a plánovité a úelné provádní oprav a tím minimalizace náklad na údržbu. Diagnostika pomáhá také k urování únosné hranice rizika dalšího provozu zaízení se závadou. [1] 2.2 Normy a pedpisy Každý výrobní podnik musí ve svém vlastním zájmu respektovat pravidla systému managementu jakosti zamená na podporu kvality produkt na národní úrovni dle SN EN ISO 9001:2001, pípadn respektování požadavk podle SN EN ISO 14000. Diagnostika je dále zakotvena legislativn v tchto normách: SN 60076-1 Výkonové transformátory ást 1: Všeobecn SN 60076-1 + A11 Výkonové transformátory, 1998 SN 35 1086 Metody elektromagnetických zkoušek a mení odporu vinutí stejnosmrným proudem SN 35 1082 Výkonové transformátory Metody oteplovacích zkoušek SN IEC 354 Pokyny pro zatžování výkonových transformátor, 1997 SN EN ISO 12937 Ropné výrobky Stanovení vody- Coulometrickou titraní metodou podle Karl Fischera, 2003 SN EN IEC 62021 1 Izolaní kapaliny Stanovení kyselosti potenciometrickou metodou, 2004 SN 34 6433, l.2.,sn EN 60567, IEC 60475, ISO 595-1 Odbry izolaních olej innost diagnostiky velkých netoivých stroj v energetice EZ, a.s. byla zakotvena v podnikových normách PN EZ 0005 Profylaktika elektrických stroj netoivých- výkonové transformátory a pro micí transformátory PN EZ 0007 Profylaktika elektrických stroj netoivých pístrojové transformátory vydané v oce 2000. Pro podrobnjší innost diagnostiky na velkých netoivých strojích byl vypracován pracovní postup DS_PP_0024 r.01 v roce 2009 Diagnostika elektrických zaízení VN a VVN transformátory pro jednotné plnní ádu preventivní údržby pro EZ Distribuní služby s.r.o. 2.3 Provozní pedpisy a legislativa [10] Stejn jako další výrobní technologie, dlí se i elektrozaízení z pohledu na výkon údržby do tí kategorií. Každá z kategorií zaízení má kriteriáln ocenná rizika poruchy, spojená s provozem daného zaízení. Tato kritéria jsou hodnocením pravdpodobnosti vzniku poruchy. 1. U kategorií jedna a dv se volí: a) údržba s pedem stanovenými intervaly (preventivní údržba), která je zamena na udržení funknosti zaízení mezi údržbovými cykly. Preventivní údržba má své dané postupy s preventivní výmnou díl podléhajících opotebení a s odstraováním dalších ípadných vad, zjištných pi kontrole zaízení. b) údržba dle technického stavu (prediktivní údržba), která je zamena na zásahy, provádné na základ monitorování technických parametr a hodnot odchylek, jejichž dosažení je signálem pro provedení píslušného údržbového zásahu. 2. U tetí kategorie zaízení se volí pednostn korektivní údržba. To je všude tam, kde náklady na preventivní údržbu pevyšují za srovnatelné období náklady na korekci pípadných poruch. 3

2.4 Trendy vývoje Ekonomicky efektivní použití prediktivní údržby je závislé na kvalit analýzy degradace významných parametr zaízení a zpsobu volby optimálního termínu údržbového zásahu. Informace potebné k pijetí rozhodnutí o údržbovém zásahu získáváme prostednictvím diagnostických metod izolaních systém elektrických stroj. V Diagnostickém ádu jsou transformátory rozdleny podle svého zaazení ve výrob - na vývodové, odbokové (blokové vlastní spoteby), napájení spolené vlastní spoteby a na malé distribuní transformátory. Tmto skupinám jsou pazeny etnosti odb vzork izolaního oleje na chromatografický rozbor (DGA), komplexní rozbor a etnost mení, provádných na pevné izolaci. V souasné dob se nap. u vývodových transformátor rozvoluje etnost mení na pevné izolaci v souladu s prodloužením periody odstávek výrobních blok do tzv. bžných oprav z jednoho roku na dva. Zárove se u tchto transformátor zvyšuje poet odb izolaního oleje na DGA ze dvou na ti ro. Rovnž trendy vývoje parametr izolaního oleje z komplexního rozboru a trendy hodnot z mení pevné izolace se vyhodnocují a vše se srovnává ve vzájemné interakci. Z hlediska spolehlivosti energetické soustavy jsou transformátory jedny z klíových prvk. Vlivem provozních podmínek dochází ke stárnutí jednotlivých ástí transformátor a tím i ke zmnám ležitých elektrických a mechanických vlastností. Cílem diagnostiky transformátor je ovení, zda stroj vyhovuje a spluje stanovené podmínky v souladu s pedepsanými normami, eventuáln nový stroj odpovídá zadání objednávky v plném rozsahu. Nejdležitjším faktorem pro spolehlivý chod transformátor je dobrý stav izolace vinutí. Izolace musí odolávat teplotám, mechanickému namáhání, vlhkosti, psobením agresivních látek a vodivému prachu. Je dležité také vnovat pozornost kvalit provedení vinutí, prchodkám, epínai odboek a neposlední ad také kvalitnímu pipojení silových svorek z dvodu echodových odpor. 3. Metody diagnostiky transformátor VVN 3.1 On line a off - line diagnostika Diagnostické metody dlíme do dvou skupin podle zpsobu mení na: On line diagnostiku ( jde o nepetržité sledování stavu stroj pi jejich bžném provozu) ístroje s pevnou montáží na monitorovaném objektu vasn varují ped vznikem a rozvojem poruchy, jež by mohla vést k poškození zaízení a neplánovaným výpadkm provozu. Pístroje jsou navzájem propojeny pomocí komunikaních síových rozhranní k centrálnímu poítai s vyhodnocovacím softwarem. Umožují upozornní obsluhy na potebu diagnostiky nebo nápravných opatení. Off line diagnostiku ( bžn používané zkoušky pi odstavení stroje z provozu) [9]U off - line systému se provádí diagnostikování testem, který využívá ke zjištní stavu objektu signály získané v dílích kontrolách mení generované zdrojem signálu.výsledkem jsou odezvy objektu na signál, které urují aktuální stav objektu, pemž je diagnostikovaný objekt po celou dobu testování mimo provoz. Nevýhodou je však pevn stanovená periodicita, která ne vždy vychází z aktuálního stavu zaízení a je urována dle pevn stanovených dob. Mezi výhody patí dobrá aplikovatelnost diagnostikovaných metod pi odstávce. 4

3.2 Mení inného odporu vinutí [4] Mení inného odporu se provádí na všech vinutích transformátoru jak vstupních, výstupních i terciárních zárove i s jednotlivými polohami pepínae odboek vinutí. Teplota stroje by mla být pibližn stejná jako teplota okolí. Pro mení je teba provést silové odpojení transformátoru. Velikost proudu pi mení nesmí pevýšit 0,2 násobek hodnoty jmenovitého proudu eného vinutí. Pro snížení doby ustálení proudu se doporuuje volit hodnotu proudu nejmén 2. 2 I 0 I 0 efektivní hodnota proudu naprázdno odpovídající jmenovitému naptí transformátoru Jsou li fáze trvale spojeny do hvzdy nebo trojúhelníku, míme odpor mezi jednotlivými vývody vinutí A,B,C nebo li R A-B, R A-C, R B-C. Pro výpoet stední hodnoty odporu jedné fáze (pokud jsou hodnoty namených odpor pibližn stejné) mžeme stanovit odpor jedné fáze R f ze vztahu R s 1 6 R AB R AC R BC, R 1 2 f R s pro zapojení do hvzdy, R f 3 R pro zapojení do trojúhelníku 2 s R A-C R A-C R A-B R B-C R A-B R B-C A B C A B C R A R B R C R A R B R C a) b) Obr.2 Možnosti zapojení vinutí: a) vinutí zapojené do hvzdy, b) vinutí zapojené do trojúhelníku Regulovaný zdroj proudu se pipojí na svorky vývod transformátoru, a to mezi fázi a sted nebo mezi dv fáze (podle protokolu výrobce). U regulaního transformátoru musí být zaazena odboka, uvedená v protokolu výrobce (obvykle stední). Ostatní vinutí (nikoliv ostatní fáze téhož vinutí) se spojí nakrátko, aby se snížilo riziko poškození pístroj v pípad náhlého rozpojení proudového obvodu. Vinutí, na kterém se provádí ení odporu se doporuuje spojit s kostrou stroje aby se zabránilo psobení interferencí. 5

ipojení pístroje na mené ásti obvodu musí být dokonalé, aby úbytek naptí na echodovém odporu byl zcela zanedbatelný. Po pipojení naptí a ustálení micího proudu se odeítají hodnoty naptí a proudu. Za ustálený údaj se považuje hodnota, která se po dobu 30s nezmní více než o 1%. i mení je nutno dbát, aby nedošlo k poškození micího pístroje vlivem induknosti eného vinutí. Micí obvod se nesmí náhle rozpojit a snižování micího proudu (vybíjení) musí být pozvolné. 3.3 Urení teploty vinutí [4] Teplota vinutí je údaj, dležitý pro správné vyhodnocování diagnostických metod, zejména ení izolaního odporu, kapacity a ztrátového initele. Ke hrubému stanovení teploty postaí údaj teplom, instalovaných na transformátoru. Pitom je teba si uvdomit, že se mí teplota oleje pod víkem nádoby stroje a teplot vinutí odpovídá pi ustáleném stavu. U nkterých velkých transformátor bývají instalovány dva teplomry, z nichž jeden mí teplotu oleje u dna transformátoru. V takovém pípad je pro další úvahy používána prrná hodnota údaj, odetených na obou teplomrech. Pro pesné stanovení teploty se provádí mení odporu vinutí transformátoru s následným výpotem, pro který je nutno znát údaj odporu vinutí pi známé teplot - dokumentace výrobce. Teplota vinutí transformátoru se vypoítá podle vzorce: Kde: t x R o R x t o - neznámá teplota - odpor vinutí pi známé teplot t x Rx ( R t o 235) 235 C,,, C] - odpor vinutí zmený pi neznámé teplot - známá teplota (údaj výrobce) o 3.4 Mení pevodu naptí naprázdno a magnetizaních proud [4] Stav transformátoru naprázdno znamená, že proud v sekundárním obvodu I 2 = 0. Pesto primárním vinutím protéká tzv. magnetizaní proud, jenž je nutný pro vybuzení magnetického pole v magnetickém obvodu transformátoru pi jmenovitém naptí U 1N. Mení slouží jako velmi jednoduchá a rychlá kontrola vinutí transformátoru a pepínae odboek. Pomocí tohoto mení lze odhalit závitové zkraty, perušení obvodu, poruchy na pepínai odboek i volii odboek. Postup mení s voltmetry a ampérmetry: Je nezbytn nutné provádt toto mení ješt ped pípadným pipojením transformátoru na stejnosmrné naptí napíklad pi mení odporu vinutí. Stroj se napájí na stran VVn naptím do 10% jmenovitého naptí (napíklad naptím 3 x 400 V o síovém kmitotu) ve všech fázích. Mí se magnetizaní proudy v obvodu vinutí VVn a naptí mezi všemi fázemi VVn a Vn (u tívinuových stroj) a to na všech odbokách. Alternativn lze mit fázové naptí na stran terciálního vinutí. ed mením, v jeho prhu a po jeho skonení musí být zaznamenány hodnoty napájecího naptí. Tento zpsob mení je dovolen jestliže rozdíl mezi sduženými napájecími naptími je menší 6

než 2 %. Napájecí naptí by nemlo kolísat aby mení nebylo znehodnoceno.pi mení pevodu naptí naprázdno pomocí analogových voltmetr lze kontrolovat stav pepínae odboek pi zm odboky. Pepnutí odboky (a následn zmn naptí na micím pístroji) musí být plynulé, výchylky ístroj ve všech fázích musí být obdobné a nesmí dojít k perušení obvodu (dvod pro odstavení stroje z provozu za úelem provedení údržby nebo opravy pepínae odboek). evod transformátoru je pomr naptí primárního k naptí sekundárnímu nebo potu závit obou vinutí nebo také obrácený pomr proud zmínných vinutí pi zkoušce nakrátko. U p U p pevod transformátoru [-] 1 2 U 1 - naptí na stran vinutí VVn [V] U 2 - naptí na stran vinutí Vn [V] i jednofázovém napájení trojfázových transformátor se skupinou spojení Dy a Yd se kontroluje pevod podle fázových naptí pi postupném zkratu fází. Jedna z fází napíklad A, se zapojí do zkratu spojením odpovídajících svorek daného vinutí a potom se pi jednofázovém napájení kontroluje pevod naptí naprázdno zbylé dvojice fází. Tento se pi uvedené metod zapojení rovna 2 K f pro skupinu spojení Dy pi napájení ze strany hvzdy. Pro skupinu spojení Yd pi napájení ze strany trojúhelníka se rovná 0,5 K f. Pod oznaením K f rozumíme fázový pevod naptí naprázdno. Podobným zpsobem se mí pi zkratu fází B a C. Hodnoty napájecího naptí by nemli kolísat aby mení nebylo znehodnoceno. 3.5 Mení hodinového úhlu Jedním z dležitých štítkových údaj transformátoru je úhel natoení fází, tzv. hodinový úhel. Tento údaj je dležitý pro paralelní chod transformátor. Je definován jako úhel mený od fázoru sdruženého naptí strany vyššího naptí k fázoru sdruženého naptí strany nižšího naptí ve smru chodu hodinových ruek, vyjádený v hodinách (30 = 1h). Hodinový úhel závisí na zapojení vinutí transformátoru a na oznaení jeho svorek. Zapojení vinutí transformátoru (se dvma vinutími) se udává znakem spojení, který sestává ze dvou písmen a jedné íslice. První velké písmeno udává zapojení vinutí strany vyššího naptí, druhé malé písmeno udává zapojení vinutí strany nižšího naptí a íslice udává hodinový úhel. Písmeno Y,y oznauje zapojení do hvzdy, D,d zapojení do trojúhelníka a z zapojení do lomené hvzdy, které se používá jen na stran nižšího naptí pi nerovnomrném zatížení transformátoru. Znak spojení Yd 1 znamená, že strana vyššího naptí je zapojena do hvzdy, strana nižšího naptí do trojúhelníka a hodinový úhel je jedna hodina. Nejpoužívanjší jsou hodinové úhly 0, 1 a 11, mén používané jsou 5, 6 a 7, nelze provést 3 a 9. Svorky vinutí jednotlivých fází se oznaují v abecedním poadí zleva do prava pi pohledu ze strany vyššího naptí A, B, C a na stran nižšího naptí a, b, c (alternativn se používá L1, L2, L3, zahraniní literatura uvádí U,V, W). Je-li vyveden uzel vinutí, oznauje se N nebo n a je vlevo od fázových svorek pi pohledu ze strany nižšího naptí. Postup mení pomocí voltmetru: Pro urení hodinového úhlu existuje nkolik micích metod. Jedna z nich využívá mení naptí transformátoru voltmetrem. Stroj se napájí naptím mimimáln 100 V na stran vyššího naptí ve všech fázích a propojí se svorky A a. Mí se napájecí naptí A B (kontroluje se i na svorkách 7

A B C) a dále se mí naptí na svorkách B b, B c, C c, C b, dle poteby a b. Je-li pevod íliš malý, mže se stát, že nkterý z voltmetr nebude mít dostatený rozsah. Potom je teba upravit napájecí naptí. 1 2 3 Hodinový úhel U Bb = U Cc U Bb U Bc 6 U Bb U Bc 7 U Bb > U Cb 5 U Bb = U Bc = U Cc U Bb U AB 2 U Bb = U Cc 10 U Bb U AB U Bc U AB U Bc = U AB + U ab 4 U Bb > U AB U Cb = U AB + U ab 8 U Bc < U AB U Cb < U AB + U ab 9 Tab. 1. Vyhodnocení namených hodnot naptí Výsledný hodinový úhel musí souhlasit se štítkovým údajem transformátoru. 3.6 Mení ztrátového initele a kapacity, asová konstanta [4] Velikost ztrátového initele (tg) je pímo úmrná ztrátám energie, které jsou rozptýleny v dielektriku pi jeho namáhání promnným elektrickým polem. ení ztrátového initele izolaní soustavy transformátoru a jeho kapacity má znaný význam pro posouzení jejího stavu a dalšího profylaktického sledování. Velikost ztrátového initele je ovlivnna polarizací meného dielektrika (množstvím pítomných polárních látek, nap. vody, reakních produkt stárnutí a tepelného namáhání izolace, mechanických mikroneistot), teplotou i cirkulací izolaního média. Ztrátový initel je v absolutní hodnot bezrozmrný údaj. V praxi se asto používá údaj vynásobený 10 2. Kapacita se obvykle udává v pf. ení kapacity a ztrátového initele se provádí stídavým naptím 10 kv. Pokud tomuto naptí nevyhovuje izolaní hladina meného vinutí, použije se zkušební naptí nižší, a to z ady 0,5-1-2-5 kv (nap. pro vinutí izolaní hladiny 6,3 kv použijeme micí naptí 5 kv). Z dvodu eliminace rušení se mení provádí pi obou polaritách napájecího naptí vn zdroje. Pokud je to možné doporuuje se provádt mení pi teplot stroje 30 C až 20 C pi pirozeném chladnutí stroje odstaveného z provozu. V pípad stroj s nuceným chlazením, lze k mení pistoupit až po ustálení irozených pom ve stroji, tj. nejmén 3 hodiny po vypnutí erpadel.pro pesnjší stanovení teploty stroje se doporuuje provést mení odporu vinutí. 8

ení transformátoru s dvojím vinutím: Pomocí píslušných kabel se pipojí micí mstek k transformátoru, pemž kabel VNK se zapojí na vinutí vyššího naptí a micí kabel MK na vinutí nižšího naptí. Kostra (zem) napájecího zdroje mstku se spojí s nádobou transformátoru. Promí se všechny kombinace, tj. UST, GST a GSTg (symbolický zápis V:N UST, V:N+k GST a V:k GSTg). Po zm polarity napájecího zdroje (zámna napájecích vodi L a N) se výše uvedená mení zopakují. Po zám kabel VNK a MK se mení zopakují (pi obou "polaritách", symbolický zápis N:V UST, N:V+k GST a N:k GSTg). Nakonec se kabel VNK pipojí na ob vodiv spojená vinutí a provede se mení GSTg (pi obou "polaritách", symbolický zápis V+N:k). Kombinace UST (Ungrounded Specimen Test), pro mení na neuzemnném objektu: VNK Scheringv stek G (HV GUARD) V CV:N k 1) í se kapacita a ztrátový initele vinutí V proti N. MK (INPUT A) N 2) Kostra (zem) je uzemnná. VNK Scheringv stek G (HV GUARD) MK (INPUT A) CV:k V N CV:N k Kombinace GST (Grounded Specimen Test), pro ení na uzemnném objektu: 1) Vinutí N je mstkem spojeno s kostrou. 2) í se tedy kapacita a ztrátový initele vinutí V proti N zárove s kapacitou V proti k. VNK CV:k V Kombinace GSTg (Grounded Specimen Test with guarding), pro mení na uzemnném objektu: Scheringv stek G (HV GUARD) MK (INPUT A) N k 1) í se kapacita a ztrátový initele vinutí V proti k. 2) Vinutí N je na nulovém potenciálu virtuáln vytvoeném stkem. Obr. 3. Schémata zapojení pro mení kapacity a ztrátového initele transformátoru s dvojím vinutím v zapojeních V:N, V:N+k a V:k. 9

Hodnoty ztrátového initele a kapacity se vypotou z namených hodnot pi obou "polaritách" podle vzorc: tg C tg C tg C1C2 1 1 2 2 C C C 2 1 2, kde index 1 oznauje hodnoty zmené pi základní polarit a index 2 hodnoty zmené pi opané polarit. Z provedených mení získáme následující soubor výsledk: ipojení kabel Kombinace Kapacita Ztrátový initel Kabel VNK na vinutí V a kabel MK na vinutí N UST GST GSTg C V:N C V:N+k C V:k tg V:N tg V:N+k tg V:k Kabel VNK na vinutí N a kabel MK na vinutí V UST GST GSTg C N:V C N:V+k C N:k tg N:V tg N:V+k tg N:k Kabel VNK na vinutí V+N GSTg C V+N:k tg V+N:k Tab. 2. Jednotlivá zapojení a kombinace mení ztrátového initele transformátoru s dvojitým vinutím Jestliže pro namené hodnoty pibližn platí následující vztahy lze usuzovat na správnost provedeného mení: C CNV, VN : : CVN : CVk : CV: N k, CVk : CNk : CV Nk :. Pro namené hodnoty ztrátového initele platí vztah: tg tg : V : N N V. Tedy pro každé pipojení kabel u nhož se mí všechny ti kombinace, tj. UST, GST a GSTg musí platit: CGST CUST CGSTg, tg GST tg C tg C CUST CGSTg UST UST GSTg GSTg. 10

ení transformátoru s trojím vinutím: Jedná se zde pedevším o transformátory s vyvedeným terciálním vinutím ipojení kabel Kombinace Kapacita Ztrátový initel Kabel VNK na vinutí V a kabel MK na vinutí S+N (vinutí S a N spojena) Kabel VNK na vinutí S a kabel MK na vinutí V+N (vinutí V a N spojena) Kabel VNK na vinutí N a kabel MK na vinutí V+S (vinutí V a S spojena) Kabel VNK na vinutí V+S a kabel MK na vinutí N (vinutí V a S spojena) Kabel VNK na vinutí V+S+N (vinutí V, S a N spojena) UST GST GSTg UST GST GSTg UST GST GSTg UST GST GSTg C V:S+N C V:S+V+k C V:k C S:V+N C S:V+N+k C S:k C N:V+S C N:V+S+k C N:k C V+S:N C V+S:N+k C V+S:k tg V:S+N tg V:S+V+k tg V:k tg S:V+N tg S:V+N:k tg S:k tg N:V+S tg N:V+S:k tg N:k tg V+S:N tg V+S:N+k tg V+S:k GSTg C V+S+N:k tg V+S+N:k Tab. 3. Jednotlivá zapojení a kombinace mení ztrátového initele transformátoru s trojitým vinutím Stejn jako u dvouvinuových transformátor musí pro každé pipojení kabel u nhož se í všechny ti kombinace, tj. UST, GST a GSTg platit: CGST CUST CGSTg, tg GST tg C tg C CUST CGSTg UST UST GSTg GSTg. Jestliže pro namené hodnoty pibližn platí následující vztahy lze usuzovat na správnost provedeného mení: C C C C C C Vk : Sk : Nk : Nk : VSk : V S Nk :, CVk : CSk : CV Sk :, C : C :. VSN NVS Pro namené hodnoty ztrátového initele platí vztah: tg tg : V S : N N V S. ení transformátoru s jedním vinutím: 11

Napíklad kompenzaní tlumivky a reaktory ipojení kabel Kombinace Kapacita Ztrátový initel Kabel VNK na vinutí V GSTg C V:k tg V:k Tab. 4. Zapojení a pro mení ztrátového initele transformátoru s jedním vinutím Výpoet asové konstanty Hodnota asové konstanty se vypote podle vztahu: Riz 60 C 50 (s), kde R iz60 - izolaní odpor odetený v ase 60 sekund po zapojení micího naptí, C 50 - kapacita izolace zmená pi 50 Hz. asová konstanta se vypote samostatn pro všechna zapojení, u nichž byl men jak izolaní odpor, tak i kapacita. Absolutní velikost asové konstanty není závislá na geometrických rozmrech vinutí stroje, což v praxi znamená možnost objektivního vyhodnocení stavu izolaní soustavy bez ohledu na výkon a typ stroje. Ztrátový initel je výrazn teplotn závislá veliina (s rostoucí teplotou stroje se zhoršuje hodnota ztrátového initele) viz. pevodní tabulka z výatku normy ANSI / IEEE, C 57.12.90 1980. Teplota meného objektu T ( C) Koeficient pro pepoet K 10 0,80 15 0,90 20 1,00 25 1,12 30 1,25 35 1,40 40 1,55 45 1,75 50 1,95 55 2,18 60 2,42 65 2,70 70 3,00 Tab. 5. Pevodní tabulka pro minerální olej jako izolaní kapalinu Vztah pro pepoet ztrátového initele na 20 C: tg tg / mt K, Kde: 20 tg 20 = tg pro 20 C tg = tg namený pi teplot T mt T = teplota meného objektu K = koeficient pro pepoet 12

3.7 ení izolaního odporu, výpoet polarizaního indexu [4] ení izolaního odporu je jednou z nejstarších technik ovování stavu izolaní soustavy transformátor a zhášecích tlumivek. Proud protékající izolaní soustavou má ti složky: kapacitní proud je vyvolán vnitním odporem zdroje, zaniká velice rychle v okamžiku, kdy piložíme na zkoušený pedmt plné naptí absorpní proud je zpsoben polarizací dielektrika, vodivostní proud (svodový) je proud protékající izolací (zpsobuje inné ztráty v izolaci). I 100 Kapacitní proud 10 Celkový proud Vodivostní proud 1 Absorpní proud 0,1 1 10 t (s) Obr. 4. Proudy protékající dielektrikem po pipojení stejnosmrného naptí. Polarizaní index p i je veliinou charakterizující stav izolace (pítomnost vlhkosti v izolaci) a stanoví se z asové závislosti prhu izolaního odporu. Stanovuje se jednominutový polarizaní index p i60. ení izolaního odporu se provádí stejnosmrným naptím 1 až 5 kv, pemž doporuená hodnota je 2,5 kv. Hodnota piloženého stejnosmrného naptí by nemla být vyšší než 0,5 násobek hodnoty zkušebního naptí kmitotu 50 Hz. Pokud je to možné doporuuje se provádt mení pi teplot stroje 30 až 20 C pi pirozeném chladnutí stroje odstaveného z provozu. ení transformátoru s dvojím vinutím: Záporný pól micího pístroje se pipojí na vinutí V, kladný na kostru (nádobu transformátoru). S kostrou (zemí) se spojí rovnž vinutí N. S piložením naptí se zárove zane mit as. Hodnoty izolaního odporu se odeítají po 15 a 60 sekundách (symbolický zápis zapojení V:N+k). Stejn se postupuje po pepojení na vinutí N (vinutí V se ukostí, symbolický zápis zapojení N:V+k). 13

Nakonec se provede mení izolaní odporu obou vinutí proti koste k (záporný pól se piloží na ob spojená vinutí, kladný pól se spojí s kostrou, symbolický zápis zapojení V+N:k).Mezi jednotlivými meními je 3-minutový vybíjecí interval, který je teba písn dodržovat, aby nedošlo ke zkreslení namených hodnot vlivem zbytkového náboje. -Rx V IZOLACE k x+rx N Obr.5. Schéma zapojení pro mení izolaního odporu dvouvinuového stroje v zapojení V:N+k ení transformátoru s trojím vinutím: -R x V Zápis mených zapojení: 1) V:S+N+k IZOLACE +R N S k 2) S:V+N+k 3) N:V+S+k 4) V+S+N:k 5) V+S:N+k Obr. 6. Schéma zapojení pro mení izolaního odporu trojvinuového stroje V:S+N+k Jednominutový polarizaní index se vypote ze vztahu: p i60 kde, R R iz60 iz15 R iz15 - izolaní odpor v M odetený v ase 15 sekund po pipojení micího naptí, R iz60 - izolaní odpor v M odetený v ase 60 sekund po pipojení micího naptí. Izolaní odpor je výrazn teplotn závislá veliina. S rostoucí teplotou stroje klesá hodnota izolaního odporu. 14

3.7 Diagnostika kondenzátorových prchodek [4]Velikost ztrátového initele je pímo úmrná ztrátám energie rozptýlené v dielektriku pi jeho namáhání promnným elektrickým polem. Jestliže budou tyto ztráty, jež se pemují v teplo, dostate velké, pak mže dojít pi souasném psobení tepla od vinutí k tepelnému narušení jak izolaní soustavy prchodky, tak i vodie a k následné destrukci prchodky. Pro posouzení stavu izolaní soustavy kondenzátorové prchodky v provozu se mí kapacita a ztrátový initel.hodnoty ztrátových initel nových prchodek namené u výrobce a po instalaci prchodky do transformátoru musí být stejné a jsou referenními hodnotami pro všechna další diagnostická mení. Pi meních se krom velikosti namených hodnot vyhodnocuje jejich asová závislost (trend) a tak zvaná napová závislost. Je to velmi dležitý parametr pro hodnocení navlhlosti dielektrického systému kondenzátorové prchodky. Kapacita je velmi dležitý údaj pro sledování izolaního stavu. Zmna kapacity signalizuje vážnou poruchu uvnit izolaní soustavy (napíklad prraz mezi polepy prchodky). Kapacita se na rozdíl od hodnot ztrátového initele, který se mže vlivem teploty a absorbované vlhkosti uvnit izolaní soustavy mnit, kapacita prchodky pi naptích, která picházejí pi provozních meních v úvahu, se nesmí u nových prchodek lišit od hodnoty udané výrobcem o hodnotu vyšší, než ±1% vodní hodnoty, zmené u výrobce. Mení kapacity se provádí zpravidla pi mení ztrátového initele a pokud není použit automatický mstek, stanoví se pi mení s použitím klasického Scheringova zapojení ze vztahu: kde C 1 je mená kapacita izolaního uspoádání, C n je kapacita použitého kapacitního normálu, R 3 je odpor ve vtvi mené kapacity, R 4 je odpor v normálové vtvi mstku. C C R n R 1 4 3 Obr.7 Schéma zapojení micího obvodu pi mení ztrátového initele kondenzátorových prchodek 15

3.8 ení frekvenních charakteristik transformátoru FRA Metoda frekvenních charakteristik FRA je urena k detekci poruch vinutí transformátor, jakými jsou nap. mezizávitový zkrat nebo deformace vinutí. Je založena na skutenosti, že každé vinutí transformátoru pedstavuje urité uskupení mezizávitových kapacit, kapacit vinutí k zemi, vzájemných a vlastních indukností a odporu vinutí. Toto uskupení je charakterizováno svojí frekvenní charakteristikou, tedy závislostí útlumu naptí na frekvenci. Každý mezizávitový zkrat nebo deformace vinutí, které znamenají uritou zmnu nkteré kapacity nebo induknosti, se projeví zmnou prhu frekvenní charakteristiky. Detekce tchto zmn je pedmtem metody frekvenních charakteristik. Tato metoda dokáže detekovat tyto druhy závad: pídavné závity na magnetickém jáde nebo spojce, mezizávitové zkraty, perušená vinutí, vadné uzemnní jádra, zhroucení vinutí, zlomené nebo ztracené svorky, mechanické poškození vinutí, mechanické poškození jádra, uvolnné závity a stárnutí. Aktuální mení se porovnává se souborem referenních mení (pedchozí mení). Pro ení je vhodné transformátor odpojit od vedení a dodržet vždy shodné podmínky pro porovnávaná ení (stejná poloha pepínae odboek, totéž zapojení všech vinutí, podobné rozmístní micích kabel apod.). Odpovídající VF obvod vinutí transformátor pedstavuje komplexní R-L-C len - dvojbran. Zmená frekvenní odezva (penosová funkce) tohoto prvku je unikátní, podobn jako otisk prstu. Pokud opakované mení ukazuje odchylku, znamená to, že došlo ke zm v geometrii vinutí. Dokonce i velmi malé posuny nebo deformace vinutí zpsobují itelné zmny mené penosové funkce, což je zeteln detekovatelné. U mení frekvenních charakteristik je vyžadováno citlivé ení naptí. Aby bylo dosaženo co nejpesnjších výsledk, je nutné minimalizovat ovlivnní a vazby mezi kabely. Metody porovnávání Diagnostika FRA sestává z mení impedance vinutí transformátoru v širokém rozsahu frekvencí a porovnání výsledk tchto mení se souborem referenních mení. V ideálním pípad jsou jako referenní mení brána pedchozí mení stejných vinutí stejného transformátoru. Pokud nejsou dostupná, mohou být získána z mení jiné fáze stejného transformátoru, pokud je jistota, že toto vinutí není poškozeno nebo z jiného transformátoru stejného typu. Porovnání probíhá obvykle srovnáním pouhým okem. Pi vizuálním srovnávání, vloží autor výsledky do grafu s logaritmickolineární stupnicí. Oba srovnávané soubory mení jsou vloženy do stejných os. Pokud jsou k dispozici také další mení, mohou být také pidána ke srovnání. Pi vizuálním srovnávání soubor mení jsou klíové indikátory poškození zmny celkového tvaru grafu, vytvoení nových rezonanních frekvencí nebo eliminace stávajících, velké posuny existujících rezonanních frekvencí. [6] Obr. 8. Typy porovnávání frekvenní analýzy transformátoru 16

3.9 Odbry vzork izolaního oleje [7] Odbm vzork izolaních olej, jejich uskladnní a doprav do laboratoe je nutno novat náležitou pozornost. V opaném pípad i pi pelivém provedení jednotlivých zkoušek lze snadno získat zkreslené, nereprodukovatelné výsledky, které mohou vést k chybným závm o jakosti izolaního oleje. Pi nevhodném odbru, skladování a doprav že dojít k navlhnutí oleje, k desorpci rozkladových plyn nebo naopak k nasycení vzdušnými plyny, k fyzikáln-chemickým zmnám a pod. Vzorky izolaních olej se odebírají pokud možno bez pístupu vzduchu injekní stíkakou, pomocí vzorkovací trubice, do láhve. Odbrové nádoby (injekní stíkaky, vzorkovnice i láhve) je nutno peliv oznait, je nutno vyplnit štítkové údaje o stroji, jeho stavu v dob odbru, všech pedchozích úpravách izolaního systému i o vlastním odbru. epravní nádoby se nesmí vystavovat úinkm sluneního záení, prudkým zmnám teploty a je teba je co nejrychleji dopravit do laboratoe. Zpracování vzork se doporuuje provést do 5 dn, stanovení vody co nejdíve, nejpozdji do 3 dn po odbru. Metody pro komplexní rozbor vzorku izolaního oleje Barva kapalných izolant Hustota izolaního oleje Viskozita izolaního oleje Bod vzplanutí Obsah vody v oleji íslo kyselosti Mezipovrchové naptí na rozhranní voda kapalina Usazeniny a rozpustné kaly Elektrická pevnost izolaního oleje Vnitní rezistivita Ztrátový initel a relativní permitivita Plynová chromatografie izolaního oleje Tato metoda využívá fyzikálnchemických d, ke kterým dochází v dsledku negativních tepelných, elektrických i kombinovaných jev pi vzniku poruchových stav v izolaním systému stroje, které se projevují tvorbou plyn, nazývaných rozkladové. K uvedeným typm závad mže dojít kdykoliv a protože se jedná o nepímou metodu, umožující detekci vzniklých plyn, je úkolem posoudit prostednictvím složení a množství plyn, závažnost na provozuschopnost. Mezi sledované plyny patí zejména: N 2..Dusík O 2..Kyslík H 2..Vodík CO 2...Kysliník uhliitý CO Kysliník uhelnatý CH 4...Metan C 2 H 6..Etan C 2 H 4..Etylén 17

4. Porovnání diagnostiky jednotlivých typ transformátor VVN Tato ást práce se bude popisovat praktické profylaktické mení transformátor VVn podle metodiky [4] a za pomocí výše uvedených metod bude provedena základní diagnostika stravu stroj a jejich vyhodnoceni. 4.1 Odpojení z provozu a zajištní transformátoru Pro bezpené provedení diagnostiky transformátoru musí být stroj uvolnn z provozu a vypnut výkonovým spínaem ze strany VVn i Vn. Dále je provedeno vypnutí odpojova, ípadn vytažení vozíku vypínae na stran Vn a zajištní proti náhodnému zapnutí nap. vypnutím jistie pohonu odpojovae nebo uzavením kohoutu pro vzduchového ovládání. Zkoušekou pro píslušná naptí se odzkouší beznapový stav a provede montáž zkratovacích souprav pímo u místa práce, tedy ped prchodkami na víku nádoby transformátoru. Páskou se vymezí dané pracovišt a umístí výstražné tabulky. Vedoucí práce (osoba znalá s vyšší kvalifikací minimáln s paragrafem.7 dle vyhlášky 50/78 sb.) evezme pracovišt od osoby, která provedla zajištní a tato osoba pesví vedoucího práce o zajištném pracovišti dotykem holé ruky na živé ásti zajištného pracovišt. Poté se seznámí vedoucí práce se zpsobem zajištní a ástech rozvodny které zstávají pod naptím a pevezme Píkaz B podpisem Seznámí své kolegy se zajištním pracovišt, ti potvrzují svým podpisem seznámení s obsahem Píkazu B a zpsobem zajištní pracovišt. 4.2 Specifikace transformátor Pro praktické mení jsem vybral transformátory výrobc Škoda, ELIN a EBG. Jedná se o výkonové transformátory umístné na hladin 110kV. Jsou vybaveny silovým epínaem odboek na stran 110 kv a vinutí stroj je umístno v olejové náplni, která plní funkce izolaní i chladící. Výrobní íslo: O929802 154 408 N 4935102 Typ: 9 ER 31 M - 0 DOR 56000/90E DOR 56000 / 90 E Zapojení: Yn yn 0 / d YN yn 0 / d Yn yn 0 / d Výkon: 25000 kva 40000 kva 40000 kva evod naptí: 110 / 35 kv 110 / 35 kv 110 / 35 kv Výrobce: ŠKODA ELIN EBG Rok výroby: 1998 1998 2002 Tab. 6. Specifikace transformátor jednotlivých výrobc 18

4.3 Namené hodnoty inného odporu Na silové prchodky transformátoru umístím micí kabely microohmetru Tettex 2292. Pro ení inného odporu se používá zapojení se tymi vodii, eliminuje se tím vliv pívodních vodi a kontakt. Proud z proudových svorek se zavádí jedním párem vodi, úbytek naptí se mí druhým párem. Napové svorky umístím až za proudové svorky. Postupn provedu mení všech fází proti vyvedenému nulovému vodii na stran VVn, poté Vn. ODPOR VINUTÍ ŠKODA VVn R (m) Vn R (m) L 1 - N 659,23 l 1 - n 52,7 L 2 - N 665,36 l 2 - n 52,8 L 3 - N 669,92 l 3 - n 53,4 ODPOR VINUTÍ ELIN VVn R (m) Vn R (m) L 1 - N 643,45 l 1 - n 53,4 L 2 - N 645,67 l 2 - n 54,3 L 3 - N 657,93 l 3 - n 53,6 ODPOR VINUTÍ EBG VVn R (m) Vn R (m) L 1 - N 468,05 l 1 - n 45,7 L 2 - N 468,31 l 2 - n 45,7 L 3 - N 470,31 l 3 - n 45,9 Microohmetr Tettex 2292 Rozsah: 0.1.. 20 k Rozlišení: 0.1 esnost: ± 0.05 % rdg ±0.05 % full-scale Výkon : 2.5 kw Rozsah proudu: 0.. 50 A Testovací naptí: 50 VDC Tab. 7. inný odpor vinutí Obr.9. Microohmetr 2292 inný odpor [ odchylka od referenní hodnoty hodnota kritérium hodnocení opatení < 2% 1 bez závad žádné 2-5% 2 zhoršený stav Plynová chromatografie, pouze nouzový provoz > 5% 4 havarijní stav Plynová chromatografie, neprovozovat Kritéria platí pro 20 C Tab. 8. kriteria hodnocení inného odporu 4.4 Hodnoty pevod transformátoru a magnetizaních proud Provedu odpojení fází silové ásti transformátoru z prchodek Vn i VVn vetn vyvedeného vodie N (zapojení transformátoru je YN yn 0) a zajistím proti dotyku na nádobu stroje nebo prchodku. Zapojím mící svorky pevodomru Tettex 2791 podle píslušné hladiny naptí a fází na silové prchodky. Pomocí ovládacích tlaítek silové regulace transformátoru na stran VVn navolím poátení odboku.1 a provedu mení. 19

ístroj automaticky zaznamená zmené hodnoty vetn magnetizaních proud. Navolím odboku.2 a takto budu postupovat až po odboku.17. Silová regulace transformátoru je vybavena koncovými spínai na odboce.1 a.17, nemže tedy dojít v pípad špatné volby ovládacího tlaítka k nežádoucímu poškození. Po úspšném mení provedu demontáž kabel. Tab. 9. Namené hodnoty pevod transformátor Pro vyhodnocení namených hodnot bude použita Tab. 10. V tomto pípad namených hodnot nevznikla žádná anomálie, mohu tak tedy konstatovat, že silový pepína odboek nemá pechodový odpor na žádné ze sedmnácti odboek. Kontrola pevodu [%] - odchylka od referenní hodnoty hodnota kritérium hodnocení opatení < 0,5% 1 bez závad žádné 0,5-1% 2 zhoršený stav Chromatografie, Diagnostika ve zkrácené lh > 1% 4 havarijní stav Plynová chromatografie, neprovozovat Tab. 10. kriteria hodnocení pevodu transformátor 20

4.5 Ztrátový initel tg a kapacita Pro mení ztrátového initele musím provést propojení všech fází s vyvedeným nulovým vodiem na stran VVn, to samé provedu i na stran Vn. Silový vysokonapový kabel pipojím na stranu VVn, snímací na stranu Vn. Pro mení ztrátového initele proti zemi pipojím svorku na nádobu stroje v míst uzemnní ( mící svorku musím pipojit ped izolaní podložky pro kostrovou ochranu). Kombinace jednotlivých zapojení je popsána v kapitole 3.6 - Mení ztrátového initele a kapacity, asová konstanta. ZTRÁTOVÝ INITEL tg A KAPACITA transformátoru ŠKODA zapojení tg tg [%] tg 20 C [%] C [nf]. U [kv] VVn - Vn 0,0031 0,31 0,2604 5,337 nf 10 VVn - Vn+k 0,0039 0,39 0,3276 8,399 nf 10 VVn - k 0,0052 0,52 0,4368 3,062 nf 10 ZTRÁTOVÝ INITEL tg A KAPACITA KAPACITA transformátoru ELIN zapojení tg tg [%] tg 20 C [%] C [nf]. U [kv] VVn - Vn 0,0031 0,31 0,2604 5,337 nf 10 VVn - Vn+k 0,0039 0,39 0,3276 8,399 nf 10 VVn - k 0,0052 0,52 0,4368 3,062 nf 10 ZTRÁTOVÝ INITEL tg A KAPACITA transformátoru EBG zapojení tg tg [%] tg 20 C [%] C [nf]. U [kv] VVn - Vn 0,0021 0,21 0,2100 9.729 10 VVn - Vn+k 0,0025 0,25 0,2500 13.27 10 VVn - k 0,0034 0,34 0,3400 3.538 10 Tab. 11. kriteria hodnocení ztrátového initele tan Zaízení MIDAS 2881G používá pro diagnostiku touto metodou vysoké naptí 10 kv DC, musí se proto dbát na písnou bezpenost práce. Také v tomto pípad transformátory vyhovly kriteriím v Tab. 11. Ze zmených hodnot vyplývá výborný stav stroj. Ztrátový initel - tan [%] hodnota kritérium hodnocení opatení < 2,5% 1 bez závad žádné 2,5-5% 2 zhoršený stav pokud kriterium Ri < 1 = Diag. ve zkrácené lh, Chrom. > 5% 4 havarijní stav pokud kriterium Ri >1 = neprovozovat, filtrovat, Chrom. Kritéria platí pro 20 C Tab. 12. kriteria hodnocení ztrátového initele tan 21

4.6 Izolaní stavy transformátor Diagnostiku izolaního stavu transformátoru zmím pomocí pístroje Teraohmmetr Tettex 5478. Mricí naptí zvolím 2,5 kv a postupn pepojuji svorky mezi vinutím VVn, Vn a kostrou transformátoru. Pístroj dokáže vypoítat polarizaní index pi micích asech t = 15s a t = 60s. IZOLANÍ ODPOR ŠKODA zapojení t=15s M t=60s M pi U (kv) VVn - k 91500 147000 1,61 2,5 VVn-Vn 112000 175000 1,56 2,5 Vn - k 87900 150000 1,71 2,5 IZOLANÍ ODPOR ELIN zapojení t=15s M t=60s M pi U [kv] VVn - k 13200 40600 3,076 2,5 VVn-Vn 24800 35800 1,444 2,5 Vn - k 18000 27600 1,533 2,5 IZOLANÍ ODPOR EBG zapojení t=15s M t=60s M pi U [kv] VVn - k 33200 60300 1,82 2,5 VVn-Vn 28100 50500 1,80 2,5 Vn - k 19200 30600 1,59 2,5 Tab. 13. Zmené hodnoty izolaních stav transformátoru Z namených hodnot v Tab. 13. dobrý izolaní stav stroj s polarizaním indexem vyšším jak hodnota 1 a korespondujícím s diagnostickou metodou mení ztrátového initele tg Izolaní odpor R 60 [M hodnota kritérium hodnocení opatení >1000 1 bez závad žádné 1000-750 2 zhoršený stav kriterium Tan (%) >1 = Diag. ve zkrácené lh, Chrom. < 750 4 havarijní stav kriterium Tan (%) >1 = neprovozovat, filtrovat, Chrom. Kritéria platí pro 20 C Tab.14. kriteria hodnocení izolaních stav 4.7 Frekvenní analýza ístrojem FRA Tettex 5310 vyhodnotím porovnáváním graf zda nedošlo ke zm nebo posunu vnitních ástí transformátor vlivem velkého proudového namáhání nebo zkrat. Tyto grafy by se mli v ideálním pípad lišit minimáln. 22

Obr. 9. Frekvenní charakreristika vinutí VVn transformátoru ELIN Obr. 10. Frekvenní charakreristika vinutí Vn transformátoru ELIN 23

Obr. 11. Frekvenní charakreristika vinutí VVn transformátoru ŠKODA Obr. 12. Frekvenní charakreristika vinutí Vn transformátoru ŠKODA 4.8 Diagnostika pevného dielektrika 24

Voda obsažená v olejové náplni transformátoru má neblahý vliv psobením na papírovou izolaci vinutí stroje. Zpsobuje chemické reakce a degradaci papírové izolace. Pomocí pístroje RVM Tettex 5462 budu zjišovat procentní obsah vody v izolaci a kritickou teplotu pro zaátek tvorby vzduchových bublin, které by zapinily pípadné psobení plynového (Bucholzova) relé. Obr. 13. Analýza vody ve vinutí transformátoru ELIN Obr. 14. Analýza vody ve vinutí transformátoru ŠKODA 25

Jako kritérium pro vyhodnocení diagnostiky pevného dielektrika jsem použil Tab. 15. Z hodnot obsaženýh v této tabulce lze usuzovat, že míra navlhnutí papírové izolace je nízká a kritická teplota má vysokou hodnotu, což odpovídá dobrým fyzickým stavm mrených transformátor. Obsah vody [%] hodnota kritérium hodnocení opatení < 2% 1 bez závad žádné 2-5% 2 zhoršený stav Chromatografie, Diagnostika ve zkrácené lh > 5% 4 havarijní stav Plynová chromatografie, neprovozovat Tab. 15. kriteria hodnocení obsahu vody v papírové izolaci 4.9 Použité micí pístroje [6] evodomr Tettex 2791 Budící naptí: 1 V, 10 V, 40 V and 100 V; automatický nebo manuální výbr Budící proud: max. 1 A (10 ma na 1 V) Automatický micí systém Tettex MIDAS 2881G icí jednotka Rozsah Rozlišení esnost Ztrátový initel tan 0.. 100 0.0001 ± 0.5 % rdg ± 0.0001 (0.. 10 000%) (0.01%) (± 0.5 % rdg ±0.01%) iník cos 0.. 1 0.0001 ± 0.5 % rdg ± 0.0001 (0.. 100%) (0.01%) (± 0.5 % rdg ±0.01%) initel jakosti 0.01.. 10000 0.0001 ± 0.5% rdg ± 0.0001 Rozsah kapacitní reaktance pi 50Hz 6.5 pf.. 56 nf @ 15kV 0.01 pf ± 0.3 % rdg ± 0.3 pf 8.1 pf.. 88 nf @ 12kV 1.2 nf.. 13 uf @ 80V Rozsah indukního odporu pi 50Hz 140 H.. 1600 kh @ 15kV 0.1 mh ± 0.5 % rdg ± 0.5 mh 112 H.. 1280 kh @ 12kV 0.75 H.. 8.5 kh @ 80V Zkušební naptí 15 kv (12 kv) 1 V ± 0.3 % rdg ± 1 V 2 Testovací proudový výstup A & B 30uA.. 15 A 0,1 ua ± 0.3 % rdg ± 1 ua Testovací frekvence 15.. 400 Hz 0.01 Hz ± 0.1 % rdg ± 0.1 Hz Microohmetr Tettex 2292 Rozsah: 0.1.. 20 k Rozlišení: 0.1 esnost: ± 0.05 % rdg ±0.05 % full-scale Výkon : 2.5 kw Rozsah proudu: 0.. 50 A Testovací naptí: 50 VDC Teraohmetr Tettex 5478 Rozsah mení odporu : 0.01 M 5 T ± 5 % rdg ± 3 dig. Rozsah kapacitní reaktance : 0 50 F ± 5 % rdg ± 2 dig. Svodový proud : 0 1.4 ma ± 3 % rdg ± 3 dig. Zkušební rozsah naptí: 0 5500 V ± 3 % rdg ± 40 V Rozsah naptí AC/DC : 0 600 V ± 3 % rdg ± 3 V Frekvenní rozsah: 45 65 Hz ± 0.2 Hz Polarizaní index: 0 99.9 ± 5 % rdg ± 2 dig. Testovací naptí: 250 V 5000 V ± 3 % rdg ± 3 V 26

FRA Tettex 5310 Frekvenní rozsah: 10 Hz.. 10 MHz, možnost volby Výstupní naptí: max. 12 Vpeak - peak na 50 W, max. 24 Vpeak-peak na 1 MW Vstupní impedance: volitelná 50 W nebo 1 MW Výstupní impedance: 50 W esnost: ± 0.1 db, zero calibrated Dynamický rozsah: >100 db icí body: max. 2000 RVM Tettex 5462 Rozsah mení: 50...2000 V DC Proudová zatižitelnost (stálá): 5 ma Max. zkratový proud: 200 ma, 100 ms Rozsah nabíjení a vybíjení t C, t D 10 ms... 99 999 s Rozsah mení odporu: 1 M... 1000 G 4.10 Srovnání metod a jejich použitelnost Diagnostika izolaních ástí Životnost transformátoru je limitována pedevším životností papírové izolace vinutí, jejíž mechanická pevnost se postupn zmenšuje. Životnost papírové izolace je obvykle podstatn kratší než životnost ostatních konstrukních prvk. Zde mžeme použít metody pro ení kapacity a ztrátového initele tg na izolaních systémech elektrických prvk, dále ení izolaního odporu, který patí mezi nejstarší diagnostické metody v profylaktice výkonových transformátoru. Do této kategorie mžeme zahrnout i diagnostiku pevného dielektrika pro spolehlivé urení vlhkosti papírové izolace transformátor, která má velký vliv na degradaci papírové izolace a tedy i životnost celého transformátoru. Diagnostika vinutí transformátoru Jedním ze základních elektrických mení na transformátorech je mení pevodu vinutí a jeho polarity a magnetizaních proud. Jako další metoda urující stav vinutí je metoda mení inného odporu vinutí, která umožuje nejen zjištní odporu konkrétního vinutí, ale i zkratu, rozpojení vinutí, závitových zkrat nebo problém spojených s pepínaem odboek. Diagnostika mechanických zmn v transformátoru Metoda pomocí frekvenní analýzy umožuje detekci odchylek v mechanickém uspoádání transformátoru. V pípad porovnání s referenním mením je možno s tém 100% jistotou potvrdit nebo vylouit zmny v zapojení a poloze jednotlivých ástí nap. pi transportu stroje z výrobního závodu, pi rekonstrukcích stání transformátoru, nebo v provozu po zkratovém namáhání. Diagnostika olejové nápln transformátoru Disproporce mezi životností papírové izolace a ostatních konstrukních ástí se zna zvtšuje, není-li ošetována olejová nápl transformátoru. Mezi stárnutím oleje a papíru totiž existuje vzájemná závislost: produkty rozkladu oleje jsou absorbovány papírem a naopak, což urychluje proces jejich stárnutí. Jestliže není zestárlá olejová nápl ped ukonením své životnosti vymna, pop. zregenerována, urychluje se nevratná degradace papírové izolace, a tedy rychleji nastává následná havárie transformátoru. Provozovatel transformátoru mže bhem jeho provozu pímo zabezpeovat údržbu v podstat pouze olejové nápln. Pitom však životnost olejové nápln je asi 27