Analizzatori di risposta in frequenza (SFRA) serie FRAX

L'SFRA e il DFR sono test completamente diversi. L'SFRA esamina qualsiasi tipo di cambiamento meccanico all'interno del trasformatore, mentre il DFR viene utilizzato per determinare l'umidità presente nella cellulosa (isolamento solido) dei trasformatori di potenza riempiti con olio. I due test hanno applicazioni molto diverse.

Si ottengono i dettagli diagnostici più significativi in un'analisi SFRA confrontando i test correnti con i test precedenti o le "impronte" iniziali di un trasformatore. Pertanto, si consiglia di eseguire l'SFRA sui nuovi trasformatori durante la messa in funzione o, se l'unità è già operativa, il prima possibile, quando il trasformatore è in buone condizioni. L'SFRA è diventata un'analisi molto popolare anche durante il trasporto di un trasformatore nel suo sito. È possibile effettuare uno "sweep" in fabbrica prima della spedizione del trasformatore e ancora una volta presso il sito al momento della ricezione per verificare che non si siano verificati danni durante il trasporto. Per la validità di un confronto diretto tra i risultati, è necessario emulare tutti gli aspetti del test originale, compresi i test con le boccole per test o trasporto installate e con il trasformatore riempito di olio (o meno).

Sì, ogni test fornirà informazioni diverse sul trasformatore. I test del fattore di potenza e DFR sono volti ad analizzare l'isolamento dei trasformatori. I test del rapporto di spire e della resistenza dell'avvolgimento rivelano le condizioni degli avvolgimenti. L'SFRA fornisce informazioni rilevanti sull'integrità meccanica del trasformatore e contribuisce a determinare se un trasformatore ha subito danni meccanici. Ogni test elettrico eseguito fornisce maggiori informazioni e i test nel complesso offrono un quadro ottimale dello stato del trasformatore. Spesso, una "seconda opinione" derivante da due o più test effettuati sul medesimo componente può contribuire a confermare la presenza di un potenziale problema.

Per l'SFRA:non è necessario seguire un ordine particolare per i test SFRA di circuito aperto e cortocircuito. Tuttavia, per aumentare l'efficienza, è possibile eseguire i test in un ordine che consenta di ridurre al minimo le sostituzioni dei puntali, ad esempio, dopo aver eseguito un test di circuito aperto ad alta tensione di H1-H3, è possibile portare rapidamente in corto gli avvolgimenti lato basso ed eseguire il test di cortocircuito ad alta tensione su H1-H3. Da qui, i puntali possono essere portati su H2-H1 per eseguire il test di cortocircuito ad alta tensione, quindi rimuovere i cortocircuiti per eseguire il test di circuito aperto ad alta tensione su H2-H1, terminando con i test di circuito aperto e cortocircuito su H3-H2. Questo ordine di test permette di risparmiare tempo anziché passare da un collegamento ad alta tensione all'altro tra tutti e sei i test, in particolare nel caso di trasformatori di tensione più alti in cui non è possibile raggiungere facilmente i terminali. È molto più facile applicare e rimuovere i cortocircuiti sul lato basso del trasformatore piuttosto che cambiare più volte i collegamenti sul lato alto.Per i test elettrici completi:I test della corrente di eccitazione e SFRA devono essere eseguiti per primi e i test della resistenza dell'avvolgimento per ultimi. Tale raccomandazione ha l'obiettivo di evitare che il magnetismo residuo derivante dal test di resistenza dell'avvolgimento influisca sui risultati degli altri test. Tuttavia, non è necessario preoccuparsi della sequenza di test se il set di test della resistenza dell'avvolgimento può smagnetizzare il trasformatore in modo efficiente dopo il test. Si può sostenere che esiste un vantaggio nel portare il nucleo di un trasformatore a uno stato di magnetizzazione costante (tramite una funzione di smagnetizzazione effettiva di uno strumento di test) all'inizio di una sequenza di test successiva che include i test della corrente di eccitazione e SFRA.

Sì, l'SFRA è un test molto sensibile in grado di rilevare piccole modifiche fisiche o meccaniche all'interno del trasformatore. Pertanto, l'eventuale presenza di collegamenti aggiuntivi al trasformatore, ad esempio il bus, può modificare significativamente la risposta (in particolare nelle frequenze più alte). L'isolamento completo del trasformatore contribuisce a garantire i risultati più ripetibili e un'analisi migliore.

In un mondo ideale, durante la messa in funzione del trasformatore, dovrebbero essere testati tutti i commutatori, ovvero ogni posizione del DETC con l'OLTC impostato sulla sua posizione nominale e tutte le posizioni del commutatore dell'OLTC con il DETC impostato nella posizione di funzionamento. Ciascuna posizione del commutatore richiede 15 sweep per un trasformatore a due avvolgimenti, quindi questa operazione diventa rapidamente poco pratica con tempo e risorse limitati. La raccomandazione generale è di posizionare il DETC nella sua posizione di funzionamento ed eseguire i 15 sweep standard con l'OLTC in posizione completamente sollevata; ciò garantisce che tutte le spire dell'avvolgimento sull'OLTC siano comprese nella misurazione. Oltre a ciò, gli sweep sono spesso ripetuti quando l'OLTC si trova nella posizione nominale. Quando l'OLTC si trova nella posizione nominale, è necessario iniziare dal commutatore "sollevato". Effettuando misurazioni SFRA in entrambe le posizioni OLTC, ossia completamente sollevato e nominale, si avrà un quadro generale del trasformatore con l'OLTC completamente inserito e non inserito.Nota: quando si effettuano misurazioni SFRA, è importante annotare le posizioni del commutatore utilizzate durante il test per future analisi e valutazioni.

Collegamenti e messa a terra corretti sono fondamentali per la riuscita di un test SFRA. Assicurarsi che la pressione del morsetto sia sufficiente per il collegamento ai terminali del trasformatore e utilizzare i principi di messa a terra intrecciata più breve. In presenza di vernice o corrosione sui punti di collegamento, pulirli o verificare che i morsetti siano penetrati attraverso di essi. Inoltre, è possibile eseguire un controllo del circuito di messa a terra per assicurarsi che i collegamenti dei cavi di messa a terra e la messa a terra del trasformatore siano su un punto comune. È possibile eseguire un controllo del circuito di massa premendo il pulsante "GLD" sugli strumenti FRAX 101 e 150 o controllare manualmente con un ohmmetro, se l'unità SFRA non dispone di questa funzione. Problemi di collegamento e messa a terra scadenti si manifestano generalmente nelle frequenze più alte (circa 500 kHz e superiori). Si consiglia di controllare i collegamenti ed eseguire nuovamente gli sweep se questi variano significativamente in questo intervallo di frequenza rispetto alle misurazioni precedenti.

Sì. Se il nucleo è magnetizzato, gli sweep del test di circuito aperto subiranno variazioni negli intervalli di frequenza più bassi. In genere, lo sweep si sposta verso l'alto e verso destra. Gli effetti della magnetizzazione sui risultati dell'SFRA sono i motivi per cui è importante eseguire test SFRA prima di eseguire un test di resistenza dell'avvolgimento CC, se previsto. Se ciò non è possibile, è necessario smagnetizzare il trasformatore prima di eseguire un test SFRA.

La preparazione e la configurazione corrette dei test sono essenziali per qualsiasi test elettrico. I test SFRA, in particolare, sono estremamente sensibili a piccoli cambiamenti meccanici all'interno del trasformatore, il che significa che qualsiasi cambiamento nella configurazione può influenzare la risposta. Pertanto, è necessario prestare molta attenzione ai collegamenti, alle pratiche di test e ai preparativi per garantire risultati ripetibili. Effettuare sempre collegamenti solidi nella stessa posizione, seguire il principio della messa a terra intrecciata più breve e assicurarsi che il trasformatore si trovi nelle stesse condizioni quando testato, incluse le posizioni del commutatore, le boccole e il livello dell'olio. È necessario prendere nota di tutte le modifiche al trasformatore rispetto al test precedente. Prendere sempre nota delle posizioni del commutatore del trasformatore durante l'esecuzione del test e, se applicabile, della posizione in cui il commutatore è stato spostato.

Sì, dopo la riparazione di un trasformatore, questo viene considerato come nuovo. Pertanto, le misurazioni precedenti potrebbero differire dalle misurazioni attuali. A questo punto, il trasformatore deve essere rimesso in servizio e deve essere generata una nuova impronta SFRA.

Sì. I risultati dei test SFRA, se eseguiti correttamente e in condizioni simili (messa a terra corretta, stessa posizione del commutatore e collegamenti simili), sono paragonabili. I fattori che possono influire sui risultati dei test includono magnetismo residuo e pratiche di messa a terra scadenti. Il software FRAX di Megger può importare in modo univoco i risultati precedenti da qualsiasi set di test di altri produttori e confrontare i risultati. I modelli FRAX 101 e FRAX 150 possono anche regolare la tensione in uscita in modo che corrisponda ai prodotti legacy di altri produttori che non utilizzavano un segnale di ingresso di 10 V p-p.

Quando si seleziona "file" nel menu principale del software FRAX, sono disponibili le opzioni "Import" (Importa) ed "Export" (Esporta). Sono disponibili diversi formati alternativi per la selezione (CIGRE, csv, txt, Doble).

Gli sweep SFRA a circuito aperto dipendono dalla tensione nelle frequenze più basse a causa dell'impedenza magnetizzante del trasformatore. Pertanto, lo sweep varierà con il variare della tensione. Una volta che lo sweep si sposta sulle frequenze medie, dove viene completamente influenzato dagli avvolgimenti, le curve si allineano indipendentemente dalla tensione. Nei casi in cui si desidera confrontare i risultati con gli sweep meno recenti a tensioni diverse, si consiglia di eseguire il test alla tensione precedente e quindi di eseguire nuovamente il test con la tensione di picco predefinita di 10 V utilizzata dal FRAX.

Sui modelli FRAX101 e 150, il livello di tensione in uscita può essere regolato dal valore standard/predefinito da 10 V a 12 V e fino a 0,1 V modificando una riga di comando in un file nella directory FRAX. Il nome del file è "connectioncommands.txt" e la sua posizione predefinita è C:\Program Files\Megger\FRAX. Per regolare la tensione in uscita, aprire il file in Blocco note e aggiungere il comando "gen:gainx=k" al file. K è un fattore per l'impostazione della tensione e per impostazione predefinita è impostato su k = 1 per 10 Vpeak. Ad esempio, per impostare la tensione in uscita su 2,828 Vpeak (2 V RMS), modificare il valore in k = 0,2828. Questo valore deve essere compreso tra 1,2 e 0,01. Salvare le modifiche e uscire. Per attivare la nuova impostazione, è necessario disconnettersi e riconnettersi al FRAX.

Lo standard IEEE C57.149 afferma che "Un'ampia differenza di temperatura, in genere di molto superiore a 10 ºC, tra due misurazioni influenzerà leggermente la risposta alle frequenze più alte."Per scopi pratici, l'effetto della temperatura sulle misurazioni SFRA è molto ridotto e può essere ignorato purché non vi sia una variazione di temperatura considerevole tra i due tracciati a confronto.

È necessario eseguire un totale di 30 test diversi.

1. 12 test di circuito aperto, uno su ciascun avvolgimento (4 avvolgimenti x 3 fasi = 12 test)
2. 18 test di cortocircuito:

• 9 test (dal lato alto con tre avvolgimenti secondari in cortocircuito alla volta)
• 6 test (dal lato X con altri due avvolgimenti secondari in cortocircuito alla volta)
• 3 test (dal lato Y con l'ultimo avvolgimento secondario in cortocircuito)

In questi casi, lo standard IEEE C57.152 consiglia di eseguire tutti i test elettrici, inclusi il fattore di potenza e l'SFRA. Un test del fattore di potenza può rivelare una variazione delle condizioni di isolamento e della capacità, mentre un tracciato SFRA consente di diagnosticare eventuali problemi o guasti associati agli avvolgimenti del trasformatore.

Non esistono linee guida di settore per l'uso dell'SFRA basate sui valori nominali VA di un trasformatore. In teoria, è possibile eseguire l'SFRA su trasformatori di qualsiasi dimensione (o avvolgimenti, come i motori). Se i test successivi vengono eseguiti in condizioni simili, è possibile confrontare e analizzare i risultati. Altri test elettrici come il rapporto di trasformazione dei trasformatori (TTR), la corrente di eccitazione e i test di isolamento CC forniranno anche informazioni preziose sui trasformatori più piccoli.

Sì. L'SFRA esamina la risposta della complessa rete RLC all'interno di un trasformatore. È possibile effettuare misurazioni di base o di riferimento su trasformatori a secco e confrontare i risultati negli anni. Per i trasformatori a secco, è necessario essere consapevoli dell'effetto che le capacità di messa a terra possono avere sui tracciati. Inoltre, la risposta sul lato basso può presentare lievi deviazioni a causa dei bassi livelli di segnale. Un piano di messa a terra molto buono produrrà più misurazioni ripetibili.

I test di circuito aperto e cortocircuito tradizionali vengono generalmente eseguiti in fabbrica per determinare l'assenza di carico del trasformatore e le perdite di rame. Il produttore utilizza in genere fonti uguali al "valore nominale" del trasformatore durante l'esecuzione di questi test. Determinando l'assenza di carico e le perdite di rame, è possibile scomporre i diversi componenti in un circuito equivalente di un trasformatore.Sebbene condividano nomi e collegamenti simili, i test di circuito aperto e cortocircuito SFRA sono completamente diversi. Il test di circuito aperto SFRA esamina la risposta elettrica del nucleo e dell'avvolgimento, mentre il test di cortocircuito SFRA isola la risposta dell'avvolgimento del trasformatore. Questi test vengono eseguiti a una bassa tensione di 10 V p-p, ma aiutano a restringere le aree in cui potrebbe verificarsi un problema.

Secondo lo standard IEEE C57.149, il test con olio è il metodo preferito e più comune per l'analisi della risposta in frequenza. Prestare attenzione alla sicurezza quando si esegue il test su un trasformatore senza olio, in modo da non applicare tensioni eccessive. La presenza dell'olio modifica la risposta alle frequenze. I risultati con e senza olio causano variazioni nei tracciati SFRA. Di seguito è riportato un estratto delle linee guida IEEE:"Per le nuove apparecchiature, ciò potrebbe richiedere l'esecuzione di due test SFRA dopo la ricezione dell'apparecchiatura presso la destinazione finale; 1) un test con il trasformatore nella configurazione di spedizione; 2) un test con il trasformatore assemblato e riempito di olio come richiesto per il test della resistenza d'isolamento, da utilizzare come dati di base per test futuri. Se non si sospettano danni da spedizione, il test nella configurazione di spedizione potrebbe non essere necessario come test di ricezione".Spesso, il produttore riempie e scarica il trasformatore prima della spedizione. È necessario conoscere le condizioni in cui il produttore ha eseguito un test SFRA prima della spedizione dalla fabbrica. L'IEEE afferma inoltre che:"Se l'apparecchiatura deve arrivare a destinazione priva di olio, la configurazione di spedizione deve specificare che verrà sottoposta a test prima e dopo il trasferimento senza olio. Se l'apparecchiatura deve essere spedita dopo aver scaricato l'olio, è necessario testarla prima del trasferimento senza olio. In questo caso, testare l'unità prima della spedizione senza olio e prima del primo riempimento potrebbe non essere adeguato e causare falsi guasti dovuti a olio residuo trattenuto negli avvolgimenti o all'ulteriore scarico dell'olio dall'avvolgimento durante le settimane di spedizione. Se l'apparecchiatura deve essere spedita con olio, deve essere completamente riempita per i test pre e post-trasferimento. Se l'apparecchiatura deve essere spedita parzialmente riempita, deve essere testata con lo stesso livello di olio, o preferibilmente dopo l'aggiunta di olio. Garantire che l'olio si trovi allo stesso livello prima e dopo il trasporto per i trasformatori parzialmente riempiti può essere difficile e talvolta porta a valutazioni errate."