Skrytá vada spoje vinutí zjištěná u zvyšovacího transformátoru generátoru o výkonu 32 MVA po 23 letech provozu
Po více než dvou desetiletích provozu došlo u zvyšovacího transformátoru generátoru s výkonem 32 MVA u významné severoamerické energetické společnosti k vybavení Buchholzova relé, což signalizovalo hromadění plynů uvnitř transformátoru.
Analýza rozpuštěných plynů (DGA) provedená o dva týdny později potvrdila abnormální stav transformátorového oleje. Hladina vodíku se výrazně zvýšila a blížila se hodnotě 1000 ppm, přičemž stouply i koncentrace metanu a oxidu uhelnatého. Skladba plynů poukazovala na poruchový mechanismus zahrnující jak přítomnost elektrických výbojů, tak lokální přehřívání uvnitř transformátoru.
Podobné situace představují pro techniky odpovědné za posuzování stavu transformátorů známý problém. Monitorovací systémy mohou poskytnout jasný důkaz, že se uvnitř děje něco abnormálního, ale nemusí nutně odhalit místo nebo závažnost problému. Před bezpečným opětovným uvedením do provozu musí technici určit, zda porucha postupuje, a identifikovat zasaženou část transformátoru.
Ke zjištění příčiny tohoto abnormálního stavu provedla uvedená společnost několik elektrických diagnostických testů pro výkonové transformátory.
Elektrické diagnostické zkoušky
Během šetření byly provedeny tři elektrické zkoušky:
- měření transformačního poměru (TTR)
- měření odporu vinutí (WR)
- měření impedance nakrátko (SCI)
Každé z těchto měření vyhodnocuje jiný aspekt stavu transformátoru. Společná interpretace výsledků poskytuje jasnou představu o elektrické integritě vinutí, stavu vnitřních spojů a mechanické konstrukci transformátoru.
Testy byly provedeny pomocí systému pro testování transformátorů TAU3, který umožňuje technikům provádět z jedné platformy více diagnostických měření transformátorů a porovnávat výsledky v rámci stejného šetření.
Naměřené hodnoty převodového poměru byly u všech tří fází v normě, což potvrdilo, že elektrická vazba mezi vinutími zůstala v pořádku.
Měření odporu vinutí však odhalilo jiný stav.
Na straně vysokého napětí byly hodnoty odporu dobře vyvážené a vykazovaly mezi fázemi odchylku pouze 0,17 procenta. Na straně nízkého napětí však měření ukázala mezi vinutími X1 a X2 odchylku odporu 5,39 %.
Směrnice IEEE sice připouštějí za určitých okolností rozdíly blížící se pěti procentům, zkušení technici však obvykle očekávají, že rozdíly odporu mezi fázemi zůstanou při měření za stejné teploty kolem dvou procent.
Výsledky naznačovaly, že abnormální stav pravděpodobně souvisí s připojením vinutí nízkého napětí.
Tento závěr podpořilo i měření impedance nakrátko. Měření impedance rovněž přineslo abnormální výsledky, což posílilo předpoklad, že transformátor má mechanickou vadu nebo vadu ve spoji.
V této fázi šetření údaje z monitoringu a výsledky elektrických zkoušek ukazovaly na vyvíjející se problém uvnitř transformátoru, ale k ověření bylo nutné provést vnitřní kontrolu.
Vnitřní kontrola a skutečná příčina
Za účelem zjištění příčiny neobvyklých naměřených hodnot byl vypuštěn transformátorový olej a byla provedena prohlídka aktivní části transformátoru.
Příčina problému byla okamžitě zřejmá.
Lisovaný spoj vinutí X1 a průchodky X1 nebyl při výrobě řádně zajištěn. Spojení vodiče bylo možné oddělit rukou a vykazovalo jasné známky přehřátí a degradace oleje.
Tento uvolněný spoj zvyšoval přechodový odpor v obvodu. Vznikající teplo způsobilo vývin plynů, který byl detekován při analýze rozpuštěných plynů, a vedlo k nerovnováze fází zjištěné při měření odporu vinutí.
Poškozené části vodiče byl odstraněny a nahrazeny novými komponentami. Vzhledem k tomu, že zasažená část vinutí byla poškozena přehřátím, bylo při opravě nutné použít delší úsek vodiče.
Interpretace diagnostických výsledků
Toto šetření poukazuje na to, jak důležité je při posuzování stavu transformátoru brát v úvahu jak údaje z monitorování, tak výsledky elektrických zkoušek transformátorů.
Analýza rozpuštěných plynů poskytla první indikaci, že se uvnitř transformátoru vyvíjí abnormální stav. Elektrické měření pak pomohlo zúžit okruh možných příčin problému identifikací významné nerovnováhy v odporu vinutí nízkého napětí.
Na základě porovnání výsledků několika diagnostických měření technici zjistili, že příčinou poruchy nebyl rozsáhlý defekt izolace, ale problém se spojem uvnitř vinutí transformátoru.
Poučení pro šetření poruch transformátorů
Z tohoto šetření vyplývá několik praktických poučení.
Monitorovací systémy, jako jsou Buchholzova relé a analýza rozpuštěných plynů, poskytují cenné včasné varování před vznikajícími vnitřními stavy. Tyto systémy však obvykle pouze signalizují výskyt poruchy, aniž by určily její přesné místo.
Elektrické zkoušky, jako je měření odporu vinutí, patří i nadále k nejúčinnějším diagnostickým nástrojům pro odhalování problémů se zapojením nebo mechanických závad ve vinutích transformátorů. I relativně malé nesrovnalosti v odporu mohou naznačovat vznikající problémy, které zatím nemusí být patrné pomocí jiných diagnostických metod.
A konečně, provedení několika doplňkových testů v rámci stejného šetření umožňuje technikům interpretovat výsledky v širším kontextu. Moderní systémy pro testování transformátorů, jako je například TAU3, umožňují efektivní měření převodového poměru, odporu vinutí a impedance a přímé porovnání výsledků při zkoumání abnormálního chování transformátoru.
V tomto případě kombinace monitorovacích údajů, elektrických zkoušek a vnitřní prohlídky nakonec odhalila výrobní vadu, která zůstávala uvnitř transformátoru skrytá více než dvě desetiletí.
Pokračování šetření
Tento článek popisuje, jak pomocí monitorování dat a elektrických zkoušek technici odhalili skrytou závadu ve spojení vinutí ve zvyšovacím transformátoru generátoru.
Chcete-li se s tímto šetřením seznámit podrobněji, včetně úplných výsledků testů, snímků z inspekce a podrobností o opravách, stáhněte si kompletní případovou studii. Můžete se také seznámit s testovacím systémem transformátorů Megger TAU3 použitým při šetření a zjistit, jak podporuje efektivní diagnostické testování transformátorů v terénu.
