Analizzatori di risposta in frequenza (SFRA) serie FRAX
Permette di rilevare anche le più piccole variazioni elettromeccaniche presenti nel trasformatore
Permette di selezionare e deselezionare con facilità più scansioni e serie di scansioni per confrontare le misurazioni tra fasi o tra misurazioni storiche e correnti. L'analisi avanzata e le formule personalizzate consentono di prendere decisioni efficaci in merito a ulteriori analisi diagnostiche e alla disposizione dei trasformatori
Gli strumenti FRAX pesano solo 1,8 kg comprese le batterie, con dimensioni di 25 cm x 17 cm x 5 cm, a seconda del modello. Facile da trasportare in una pratica custodia che ospita i cavi e lo strumento di verifica
I punti di collegamento con codifica a colori e i connettori grandi con morsetto a C e trecce di massa regolabili garantiscono collegamenti uniformi indipendentemente da chi utilizza l'apparecchiatura, eliminando virtualmente le variazioni nelle curve dovute ai problemi di collegamento
Misurazioni SFRA (Sweep Frequency Response Analysis) a norma IEC 60076-18, IEEE C57.149 e molto altro
Risoluzione dei problemi
Scollegare il cavo USB dallo strumento FRAX e dal PC, verificare la presenza di eventuali corpi estranei nei cavi o nelle porte di collegamento, quindi effettuare nuovamente i collegamenti. Avviare il software FRAX. Collegarsi allo strumento selezionando "Connect" (Connetti) dal menu "File", facendo clic sul pulsante "Connect" (Connetti) sul lato destro della finestra o utilizzando il tasto F7. Se i collegamenti sono impostati correttamente, il nome della finestra cambierà da "FRAX (Disconnected)" (strumento scollegato) a "FRAX (Connected)" (strumento collegato). Se la connessione non funziona, viene visualizzato un messaggio di errore che suggerisce cosa fare. La selezione del numero di porta consigliato con accanto un simbolo verde risolve generalmente i problemi di connessione.
Lo strumento FRAX 101 è dotato di un'antenna Bluetooth di classe 1 integrata e viene fornito con un adattatore Bluetooth USB di classe 1 per il computer. Si consiglia di utilizzare sempre questo adattatore poiché la maggior parte dei PC è dotata solo di Bluetooth di classe 2, una tecnologia con raggio d'azione limitato e non adatta agli ambienti con sottostazioni. Per installare l'adattatore Bluetooth, installare il software in dotazione prima di inserirlo nel PC. Se si inserisce l'adattatore prima di installare il software, potrebbe essere necessario disinstallare e reinstallare il software e/o il driver Bluetooth. Quando ci si collega allo strumento FRAX per la prima volta, è necessario accendere lo strumento FRAX 101 e aggiungere un nuovo dispositivo Bluetooth nel menu di Windows. Lo strumento dovrebbe apparire come Megger FRAX 101, con codice di associazione "0000". Dopo aver completato l'associazione, è possibile collegarsi allo strumento FRAX 101 tramite il software FRAX.
Si consiglia di utilizzare l'adattatore Bluetooth in dotazione con lo strumento FRAX 101 poiché il Bluetooth integrato in un PC ha un raggio d'azione limitato e non è adatto per gli ambienti con sottostazioni. Nelle sottostazioni rumorose, è utile stabilire una connessione allo strumento FRAX quando lo strumento è vicino al PC. A questo punto, è possibile spostarlo sul trasformatore o più lontano se necessario. È più facile mantenere una connessione una volta stabilita che effettuare una prima connessione su distanze maggiori. Inoltre, se l'antenna USB Bluetooth è inserita in una porta USB diversa sul PC, è possibile che la porta COM utilizzata dal Bluetooth per la connessione venga commutata. Verificare la porta COM prima del collegamento.
Una bassa tensione di uscita si verifica solitamente quando è presente un cortocircuito tra il morsetto del generatore di segnale e il morsetto di misurazione. Controllare tutti i collegamenti e i punti di collegamento per assicurarsi che non siano presenti collegamenti a massa o cortocircuiti indesiderati.
Occorre controllare la continuità e l'integrità dei puntali per test prima dell'uso. Il modo migliore per verificare l'integrità dei puntali e il corretto funzionamento dell'apparecchiatura è eseguire il test di autodiagnosi FRA utilizzando un oggetto di test standard. Questo controllo è particolarmente utile per verificare le apparecchiature di test FRA, poiché in genere non esiste un modo intuitivo per sapere se l'apparecchiatura di test fornisce risultati corretti durante le misurazioni sul campo. Incluso nel set di test FRAX viene fornito lo strumento FTB 101 per la verifica sul campo. Oltre al test di autodiagnosi mediante FTB 101, è possibile eseguire un test automatico di cortocircuito (morsetti a C grandi collegati tra loro e morsetti di massa piccoli collegati tra loro) e un test di autodiagnosi di circuito aperto (morsetti isolati e non collegati) che aiutano a individuare la presenza di eventuali problemi. Il grafico seguente mostra una risposta tipica per i test di cortocircuiti, FTB 101 e di circuiti aperti.
Nota: quando si esegue un test di autodiagnosi per cortocircuiti, sul software FRAX viene visualizzata una finestra a comparsa con il valore di bassa tensione in uscita. È sufficiente fare clic su "OK" e procedere con il test.
Interpretazione dei risultati del test
È utile comprendere l'aspetto di ciascuna risposta SFRA prima di eseguire queste misurazioni. In questo modo, è possibile riconoscere quando la risposta di una misurazione differisce rispetto al valore previsto. In questi casi, è possibile che la causa sia un errore nella preparazione del test, ad esempio una messa a terra scadente o collegamenti non corretti. Se si riconosce questa situazione mentre si è ancora sul campo, è possibile ripetere il test dopo aver controllato nuovamente i collegamenti e la fase di preparazione. In caso di dubbi sulla validità delle misurazioni, eseguire una rapida verifica del set di test (fare riferimento al test di verifica dello strumento nella sezione della risoluzione dei problemi). È inoltre necessario eseguire un test del circuito di messa a terra con lo strumento FRAX premendo il pulsante "GLD" prima di iniziare ciascun test sul trasformatore per verificare che siano stati effettuati collegamenti a terra validi.
Le impostazioni del segnale di uscita SFRA variano tipicamente da 20 Hz a 2 MHz inclusi e permettono di verificare l'integrità dell'intero trasformatore. È possibile eseguire quattro tipi principali di test SFRA.
- Auto-ammettenza con circuito aperto: il segnale viene applicato a un'estremità di un avvolgimento e la risposta viene misurata sull'altra estremità. Tutti gli altri collegamenti sono lasciati flottanti (se è presente un avvolgimento stabilizzante DELTA, questo deve rimanere in cortocircuito ma non collegato a massa). Vengono eseguiti sei test su un trasformatore a due avvolgimenti, tre sul lato alto e tre sul lato basso. Il test del circuito aperto esamina le caratteristiche dell'avvolgimento e del nucleo del trasformatore, le prese e i collegamenti.
- Auto-ammettenza con cortocircuito: il segnale viene applicato a un'estremità di un avvolgimento e la risposta viene misurata sull'altra estremità. Vengono eseguite tre prove, una su ciascun avvolgimento lato alto, mentre i tre avvolgimenti lato basso sono in cortocircuito tra loro. Questo test si concentra sugli avvolgimenti. Cortocircuitando gli avvolgimenti sul lato basso, si stanno cortocircuitando gli effetti del nucleo sul test. La valutazione dei test di cortocircuito e circuito aperto consente di determinare se la variazione della curva è dovuta a guasti nel nucleo o negli avvolgimenti.
- Test capacitivo tra avvolgimenti: il segnale viene applicato a un terminale sull'avvolgimento lato alto e la risposta viene misurata sul terminale corrispondente dell'avvolgimento lato basso. Vengono eseguiti tre di questi test, uno per ogni fase/avvolgimento. Questo test si concentra sulla capacità tra gli avvolgimenti e aiuta a rilevare le deformazioni radiali.
- Test induttivo tra avvolgimenti: è simile al test capacitivo tra avvolgimenti con la differenza che le estremità opposte di ciascun avvolgimento su cui viene applicato il segnale, ed effettuata la misurazione, sono collegate a massa. Questo test si concentra sull'induttanza di entrambi gli avvolgimenti.
Poiché il trasformatore può essere modellato come un circuito RLC complesso, ogni trasferimento avrà una risposta univoca. Tuttavia, ci saranno alcuni elementi comuni basati sulla progettazione del trasformatore. Non esiste un intervallo di frequenza impostato che corrisponda ai componenti del trasformatore, ma sono previsti alcuni intervalli generali. I seguenti intervalli di risposta della frequenza per un test di circuito aperto su un trasformatore sono i più comuni:
- La risposta alle frequenze più basse, circa 20 Hz - 10 kHz, è dominata dal nucleo del trasformatore. Tuttavia, gli avvolgimenti influiranno su questa sezione della risposta.
- Quando si passa alle frequenze medie da 2 kHz a 500 kHz, gli avvolgimenti influiscono maggiormente sulla risposta.
- Alle frequenze più alte a partire da poche centinaia di migliaia di Hz fino a 1 - 10 MHz e oltre, le prese e i collegamenti del trasformatore costituiranno la maggior parte della risposta. Tuttavia, poiché la frequenza supera 1 MHz sui trasformatori con potenza superiore a 72,5 kV e 2 MHz sui trasformatori con potenza inferiore a 72,5 kV, la configurazione e i collegamenti dello strumento avranno un'influenza più significativa sulla risposta. Queste sono linee guida generali e l'influenza dei componenti può variare al di fuori di queste frequenze.
I risultati del test SFRA vengono valutati utilizzando un'analisi comparativa. I risultati del test SFRA di riferimento possono avere una o tutte le forme riportate di seguito ed elencate in ordine di maggiore importanza.
Test precedenti eseguiti sullo stesso trasformatore Questo è l'approccio più affidabile per interpretare i risultati dei test SFRA. Le deviazioni tra le curve SFRA sono facili da rilevare e spesso indicano un problema. Per questo motivo, è opportuno ottenere risultati standard dai test SFRA condotti su un trasformatore quando si trova in buone condizioni note, ad esempio durante la messa in funzione, per avere un riferimento futuro affidabile con cui effettuare analisi comparative. Per una corretta interpretazione, le condizioni di prova, ad esempio la posizione dei commutatori, il tipo di test SFRA e qualsiasi preparativo particolare, devono essere le stesse per la misurazione di riferimento e la misurazione ripetuta.
Test eseguiti su un trasformatore con stesso design Con questo approccio è necessaria la massima attenzione, poiché piccole deviazioni tra le tracce non indicano necessariamente un problema. Questo approccio richiede inoltre la conoscenza del trasformatore sottoposto al test.
Quando si valutano o si confrontano i risultati dei trasformatori con stesso design, è necessario assicurarsi che siano il più simili possibile. Confrontando trasformatori con le stesse specifiche ma prodotti da aziende diverse o anche dalla stessa azienda in anni diversi, si possono ottenere tracce molto diverse. Si noti anche che solo perché lo stesso produttore costruisce due trasformatori con le stesse potenze nominali, separati magari da una sola cifra nel numero di serie, (ad esempio, trasformatori per generatori monofase o trasformatori trifase multipli forniti nello stesso ordine), ciò non garantisce che la struttura delle unità sia la stessa. Detto questo, quest'ultimo è il gruppo di trasformatori ideale per le analisi comparative quando si utilizza questo approccio.
Se le tracce sono molto simili, si può essere ragionevolmente certi che i trasformatori siano in buone condizioni. Se le tracce variano leggermente, le differenze nelle letture possono riflettere una differenza nella struttura o un problema effettivo nei trasformatori.
Test eseguiti su fasi di avvolgimento e boccole con design identico Questo approccio è il più impegnativo, in quanto piccole deviazioni tra le tracce possono essere del tutto normali. Ad esempio, confrontando le risposte SFRA delle due fasi esterne di un trasformatore trifase. La risposta di fase intermedia (centrale) in genere differisce dalle risposte delle fasi esterne, in particolare nella regione centrale delle risposte dei test di circuito aperto. Man mano che la scansione aumenta di frequenza e l'avvolgimento inizia a dominare la risposta, la traccia di ciascuna fase imita l'altra e, in alcuni casi, appare identica. Fatta questa premessa, potrebbe non esserci simmetria tra le fasi dell'avvolgimento esterno.
Nonostante le difficoltà, il metodo di confronto delle fasi è una diagnostica eccezionalmente approfondita per i test SFRA di cortocircuito. Per questi test, tutte e tre le risposte di cortocircuito devono essere quasi identiche. Una vista ingrandita della parte lineare del roll-off induttivo non deve rivelare una differenza superiore a 0,1 dB tra le tre tracce e il roll-off deve essere all'incirca -20 dB/decade. I collegamenti difettosi (ovvero l'aumento della resistenza) influiscono sulle risposte dei test SFRA di cortocircuito alle frequenze più basse (ad esempio, 20 Hz). Per questo motivo, in questi casi potrebbe essere necessario controllare il trasformatore con test di resistenza dell'avvolgimento CC.
La figura seguente mostra la risposta tipica di un test di circuito aperto ad alta tensione (HV), un test di circuito aperto a bassa tensione (LV) e un test di cortocircuito ad alta tensione, rispettivamente, su un trasformatore DELTA-WYE a due avvolgimenti:
Quando si confrontano nuove tracce con una traccia di riferimento, uno dei seguenti casi può indicare una potenziale modifica meccanica:
- Variazioni di risonanza (ad es. valori molto alti o molto bassi)
- Ulteriore risonanza
- Differenza di intensità
- complessiva
Per una spiegazione più dettagliata dei test SFRA e di come interpretare i risultati, richiedere una copia del nostro bollettino SFRA sulla gestione dei trasformatori sotto tensione.
