Analizatory częstotliwości z przemiataniem serii FRAX

Najistotniejsze szczegóły diagnostyczne w analizie SFRA uzyskuje się poprzez porównanie bieżących testów z poprzednimi testami lub początkowymi parametrami transformatora. Dlatego też zaleca się przeprowadzanie testów SFRA na nowych transformatorach podczas przekazania do eksploatacji lub — gdy urządzenie jest już w użyciu — jak najszybciej, gdy wiadomo, że transformator znajduje się w dobrym stanie. Analiza SFRA stała się również bardzo popularna w przypadku transportu transformatora do miejsca instalacji. „Przemiatanie” można przeprowadzić w fabryce przed wysyłką transformatora, a następnie ponownie sprawdzić w miejscu instalacji, czy podczas transportu nie doszło do żadnych uszkodzeń. Aby bezpośrednie porównanie wyników było wiarygodne, należy naśladować wszystkie aspekty pierwotnego testu, w tym testowanie z zainstalowanymi tulejami testowymi lub transportowymi oraz z transformatorem wypełnionym olejem (lub nie).  

Tak, każdy test dostarcza różnych informacji na temat transformatora. Testy współczynnika mocy i DFR pozwalają sprawdzić izolację transformatora. Testy przekładni i rezystancji uzwojenia ujawniają stan uzwojeń. Analiza SFRA dostarcza istotnych informacji na temat integralności mechanicznej transformatora i może pomóc w ustaleniu, czy transformator uległ uszkodzeniom mechanicznym. Każdy przeprowadzony test elektryczny daje nieco lepszy ogląd, a razem tworzą one wyraźny obraz stanu transformatora. Niekiedy „druga opinia” z dwóch lub więcej testów na tym samym elemencie może pomóc w potwierdzeniu podejrzewanego problemu. 

W przypadku SFRA:  W przypadku testów SFRA przerwy w obwodzie i zwarcia nie obowiązuje szczególna kolejność. Jednak w celu zwiększenia wydajności testy można wykonywać w kolejności, która pomoże zminimalizować zmiany w przewodach, np. po przeprowadzeniu testu przerwy w obwodzie wysokiego napięcia na H1-H3 można szybko zewrzeć uzwojenia strony niskiej i wykonać test zwarcia wysokiego napięcia na H1-H3. Następnie przewody można przełączyć na H2-H1 w celu przeprowadzenia testu zwarcia wysokiego napięcia, po czym usunąć zwory w celu przeprowadzenia testu przerwy w obwodzie wysokiego napięcia na H2-H1, a na koniec wykonać testy przerwy w obwodzie i zwarcia na H3-H2. Taka kolejność testów pozwoli zaoszczędzić czas dzięki ograniczeniu zmian w połączeniach wysokiego napięcia pomiędzy wszystkimi sześcioma testami. Ma to szczególne znaczenie w przypadku transformatorów wysokiego napięcia, w których dostęp do zacisków może być utrudniony. Znacznie łatwiej jest nakładać i zdejmować zwory po stronie niskiej transformatora niż wielokrotnie zamieniać połączenia po stronie wysokiej.W celu przeprowadzenia kompletnych testów elektrycznych:  Testy prądu wzbudzenia i analizę SFRA należy wykonać jako pierwsze, a testy rezystancji uzwojenia jako ostatnie. Zalecenie to ma na celu wyeliminowanie wpływu magnetyzmu szczątkowego z testu rezystancji uzwojenia na wyniki innych badań. Jednak nie trzeba martwić się o sekwencję testów, jeśli zestaw testowy rezystancji uzwojenia umożliwia skuteczne rozmagnesowanie transformatora po zakończeniu testu. Uważa się, że warto doprowadzić rdzeń transformatora do spójnego stanu magnetyzacji (poprzez skuteczną funkcję demagnetyzacji w przyrządzie testowym) na początku kolejnej sekwencji testowej, która obejmuje prąd wzbudzenia i testy SFRA.

Tak, SFRA to bardzo czuły test, który może wychwytywać niewielkie zmiany fizyczne lub mechaniczne wewnątrz transformatora. W związku z tym stosowanie dodatkowych połączeń z transformatorem, np. magistrali, może znacząco zmienić reakcję (szczególnie w wyższych częstotliwościach). Całkowite odizolowanie transformatora pomoże zapewnić najbardziej powtarzalne wyniki i najlepszą analizę.  

W idealnych warunkach, podczas przekazania transformatora do eksploatacji można przeprowadzić testy wszystkich odczepów, tj. każda pozycja DETC z ustawieniem OLTC w pozycji nominalnej oraz wszystkie pozycje odczepów OLTC z ustawieniem OLTC w pozycji serwisowej. Przy każdej pozycji odczepu wymagającej 15 operacji przemiatania dla transformatora z dwoma uzwojeniami szybko staje się to niepraktyczne z powodu ograniczeń czasu i zasobów. Ogólnym zaleceniem jest ustawienie przełącznika DETC w pozycji roboczej i wykonanie standardowych 15 operacji przemiatania przy całkowicie podniesionym przełączniku OLTC. Zapewnia to pomiar wszystkich zwojów w uzwojeniu przełącznika OLTC. Ponadto operacje przemiatania są często powtarzane przy OLTC w pozycji nominalnej. W przypadku ustawienia OLTC w pozycji nominalnej należy podchodzić od „podniesionego” odczepu. Wykonując pomiary SFRA w pozycji całkowicie podniesionej i nominalnej OLTC, można uzyskać ogólny obraz transformatora z całkowicie włączonym i nie włączonym OLTC.  Uwaga: podczas wykonywania pomiarów SFRA należy zawsze zwracać uwagę na pozycje odczepów, w których test został wykonany, w celu wykorzystania w przyszłości i przeprowadzenia analiz.   

Prawidłowe połączenia i uziemienie mają kluczowe znaczenie dla pomyślnego testu SFRA. Należy zapewnić wystarczający docisk do zacisków transformatora i stosować zasadę jak najkrótszego oplotu uziemienia. Jeśli w punktach połączeń znajduje się farba lub występują ślady korozji, należy je oczyścić lub sprawdzić, czy zaciski się przez nie przebiły. Dodatkowo można przeprowadzić kontrolę pętli uziemienia, aby upewnić się, że połączenia przewodu uziemiającego i uziemienia transformatora znajdują się we wspólnym punkcie. Kontrolę pętli uziemienia można wykonać, naciskając przycisk „GLD” na przyrządach FRAX 101 i 150, ewentualnie ręcznie przy użyciu omomierza, jeśli dany moduł SFRA nie zawiera tej funkcji. Problemy z uziemieniem i połączeniem występują zazwyczaj w najwyższych częstotliwościach (około 500 kHz i powyżej). Zaleca się sprawdzenie połączeń i ponowne przeprowadzenie przemiatania, jeśli operacje przemiatania znacznie różnią się w tym zakresie częstotliwości w porównaniu z poprzednimi pomiarami. 

Tak. Przemiatanie podczas testu przerwy w obwodzie zmienia się w niższych częstotliwościach, jeśli rdzeń jest namagnesowany. Przemiatanie zazwyczaj przesuwa się w górę i w prawo. Ze względu na wpływ magnetyzacji na wyniki analizy SFRA ważne jest wykonanie testów SFRA przed testem rezystancji uzwojenia DC (jeśli jest on planowany). Jeśli nie jest to możliwe, przed wykonaniem testu SFRA należy rozmagnesować transformator.   

Przy każdym teście elektrycznym niezbędne jest prawidłowe przygotowanie i ustawienie testu. Testy SFRA są szczególnie wrażliwe na niewielkie zmiany mechaniczne w transformatorze, co oznacza, że każda zmiana w konfiguracji może mieć wpływ na reakcję. Dlatego należy zwracać szczególną uwagę na połączenia, praktyki testowe i przygotowania, aby zapewnić powtarzalne wyniki. Zawsze należy wykonywać połączenia stałe w tym samym miejscu, przestrzegając zasady jak najkrótszego oplotu uziemienia i upewniając się, że transformator podczas testu znajduje się w takich samych warunkach dotyczących pozycji przełącznika odczepów, tulei oraz poziomu oleju. Należy zwrócić uwagę na wszystko, co zmieniło się w transformatorze od czasu poprzedniego testu. Podczas testu należy zawsze zwracać uwagę na pozycje odczepów transformatora oraz, w stosownych przypadkach, pozycję, z której odczep został przełączony.  

Tak, transformator po modyfikacji to zasadniczo nowy transformator, zatem jego poprzednie pomiary będą się różnić od bieżących pomiarów. W takim momencie transformator należy ponownie przekazać do eksploatacji, a ponadto konieczne jest określenie nowych parametrów początkowych analizy SFRA.  

Tak. Jeśli testy SFRA są wykonywane prawidłowo i w podobnych warunkach (prawidłowe uziemienie, ta sama pozycja odczepu i podobne połączenia), ich wyniki są porównywalne. Czynniki, które mogą mieć wpływ na wyniki testu, to m.in. magnetyzm szczątkowy oraz niewłaściwe uziemienie. Oprogramowanie FRAX firmy Megger umożliwia import poprzednich wyników z dowolnego zestawu testowego innego producenta i porównanie wyników. Modele FRAX 101 i FRAX 150 umożliwiają również regulację napięcia wyjściowego, aby dopasować je do starszych produktów innych producentów, które nie stosowały sygnału wejściowego 10 V p-p.  

Po wybraniu opcji „File” (Plik) w głównym menu oprogramowania FRAX dostępna jest opcja „Import” (Importuj) oraz „Export” (Eksportuj). Dostępnych jest kilka formatów alternatywnych (CIGRE, csv, txt, Doble). 

Operacje przemiatania SFRA w obwodzie otwartym są zależne od napięcia przy niższych częstotliwościach ze względu na impedancję magnesującą transformatora. W związku z tym przemiatanie zmienia się wraz ze zmianą napięcia. Gdy przemiatanie przejdzie do średniego zakresu częstotliwości, gdzie na przemiatanie w pełni wpływają uzwojenia, krzywe będą się pokrywać niezależnie od napięcia. W takich przypadkach, gdy wyniki mają być porównywane ze starszymi operacjami przemiatania przy różnych napięciach, zaleca się przeprowadzenie testu przy poprzednim napięciu, a następnie ponowne wykonanie testu przy domyślnym napięciu szczytowym 10 V, które jest wykorzystywane przez urządzenie FRAX.  

W modelach FRAX101 i 150 poziom napięcia wyjściowego można regulować w zakresie od standardowego/domyślnego 10 V w górę do 12 V i w dół do 0,1 V poprzez odpowiednią zmianę wiersza polecenia w pliku znajdującym się w katalogu FRAX. Nazwa pliku to „connectioncommands.txt”, a jego domyślna lokalizacja to C:\Program Files\Megger\FRAX. Aby dostosować napięcie wyjściowe, otwórz plik w Notatniku i dodaj do pliku polecenie „gen:gainx=k”. K oznacza współczynnik ustawienia napięcia i jego domyślna wartość wynosi k = 1 dla 10 Vpeak. Aby na przykład ustawić napięcie wyjściowe 2,828 Vpeak (2 V RMS), zmień wartość na k = 0,2828. Wartość musi mieścić się w przedziale od 1,2 do 0,01. Zapisz zmiany i zakończ. Aby uaktywnić nowe ustawienie, należy zakończyć połączenie i ponownie połączyć się z FRAX. 

Test przerwy w obwodzie podczas analizy SFRA wykazuje reakcję rdzenia i uzwojeń, natomiast test zwarcia podczas analizy SFRA wykazuje tylko reakcję uzwojeń. Każdy zakres częstotliwości odpowiada różnym elementom transformatora i jest to miejsce, w którym problem z danymi komponentami występowałby w zapisie analizy SFRA. Poniżej przedstawiono niektóre ogólne zakresy częstotliwości.

• Od 20 Hz do 2 kHz: deformacja rdzenia głównego, przerwa w obwodzie, zwarcia w obwodzie, magnetyzm szczątkowy
• Od 10 kHz do 20 kHz: element uzwojenia zbiorczego, impedancja bocznika
• Od 20 kHz do 400 kHz: deformacja w uzwojeniach głównych
• Od 400 kHz do 1 MHz: odczep uzwojenia

Uwaga: każdy transformator będzie wykazywał określone reakcje, a powyższe zakresy służą wyłącznie do celów ogólnych. W przypadku uzwojeń o parametrach znamionowych poniżej 72 kV IEC zaleca przeprowadzenie testu do częstotliwości 2 MHz. 

IEEE C57.149 stwierdza, że „duża różnica temperatur, zwykle znacznie powyżej 10°C, pomiędzy dwoma pomiarami będzie nieznacznie wpływać na reakcję przy wyższych częstotliwościach”.W zastosowaniach praktycznych wpływ temperatury na pomiary SFRA jest bardzo mały i można go zignorować, o ile nie występuje znaczna różnica temperatur pomiędzy dwoma zapisami porównawczymi. 

Konieczne byłoby przeprowadzenie łącznie 30 różnych testów.

• 12 testów przerwy w obwodzie, po jednym na każde uzwojenie (4 uzwojenia x 3 fazy = 12 testów)
• 18 testów zwarcia:
• 9 testów (po stronie wysokiej z kolejno zwieranymi trzema stronami wtórnymi)
• 6 testów (po stronie X z kolejno zwieranymi dwiema stronami wtórnymi)
• 3 testy (po stronie Y ze zwartą ostatnią stroną wtórną) 

W takich przypadkach IEEE C57.152 zaleca przeprowadzenie wszystkich testów elektrycznych, w tym testów współczynnika mocy, a także analizy SFRA. Test współczynnika mocy może wykazać zmianę stanu izolacji i pojemności elektrycznej, natomiast analiza SFRA pomaga zdiagnozować wszelkie problemy lub usterki związane z uzwojeniami transformatora. 

SFRA i DFR to zupełnie inne testy. SFRA analizuje wszelkie zmiany mechaniczne wewnątrz transformatora, natomiast DFR służy do określenia wilgoci obecnej w celulozie (izolacja stała) transformatorów mocy wypełnionych olejem. Oba testy mają bardzo różne zastosowania. 

Nie ma wytycznych branżowych dotyczących stosowania analizy SFRA w oparciu o wartości VA transformatora. Teoretycznie testy SFRA można przeprowadzić na transformatorze dowolnej wielkości (lub w uzwojeniach, takich jak silniki). Jeśli kolejne testy są wykonywane w podobnych warunkach, wyniki można porównywać i analizować. Inne testy elektryczne, takie jak test przekładni transformatora (TTR), prądu wzbudzenia i izolacji DC, również dają cenne informacje na temat mniejszych transformatorów.  

Tak. SFRA analizuje reakcję złożonej sieci RLC wewnątrz transformatora. Można wykonywać pomiary wartości wyjściowych lub referencyjnych na transformatorach suchych i porównywać wyniki w ciągu lat. W przypadku transformatorów suchych należy pamiętać o wpływie, jaki mogą mieć pojemności uziemienia na uzyskane zapisy. Ponadto reakcja po stronie niskiej może wykazywać niewielkie odchylenia ze względu na niski poziom sygnału. Bardzo dobra płaszczyzna uziemienia zapewni bardziej powtarzalne pomiary.  

Tradycyjne testy przerw w obwodzie i zwarcia są zazwyczaj przeprowadzane w fabrykach w celu określenia braku obciążenia transformatora i strat w miedzi. Podczas tych testów producent często używa źródeł równych „wartości znamionowej” transformatora. Określając brak obciążenia i straty w miedzi, można rozwiązać różne komponenty w równoważnym obwodzie transformatora.  Mimo że mają one podobne nazwy i połączenia, testy przerw w obwodzie i zwarć SFRA zasadniczo różnią się od siebie. Test przerwy w obwodzie SFRA analizuje reakcję elektryczną rdzenia i uzwojenia, a test zwarcia SFRA pozwala wyizolować reakcję uzwojenia transformatora. Testy te są wykonywane przy niskim napięciu 10 V p-p, ale pomagają zawęzić obszary, w których może występować problem. 

Zgodnie z normą IEEE C57.149 najbardziej popularną i preferowaną metodą analizy charakterystyki częstotliwościowej jest testowanie z użyciem oleju. Podczas testowania transformatora bez oleju należy uwzględnić zasady bezpieczeństwa, aby nie stosować nadmiernych napięć. Obecność oleju powoduje zmianę charakterystyki częstotliwościowej. Wyniki z olejem i bez oleju powodują zmiany w zapisach analizy SFRA. Poniżej przedstawiono fragment wytycznych IEEE.„W przypadku nowego sprzętu może to wymagać wykonania dwóch testów FRA po dostarczeniu sprzętu do miejsca docelowego: 1) jeden test z transformatorem w konfiguracji transportowej; 2) drugi test z transformatorem zmontowanym i wypełnionym olejem, zgodnie z wymaganiami dla badania rezystancji izolacji, w celu wykorzystania jako dane wyjściowe do przyszłych testów. Jeśli nie podejrzewa się uszkodzeń transportowych, test w konfiguracji fabrycznej może nie być wymagany jako test odbioru”.Często producent napełnia i opróżnia transformator przed wysyłką. Przed wysyłką z fabryki należy zapoznać się z warunkami, w jakich producent przeprowadził test SFRA. IEEE stwierdza ponadto, że:„Jeśli sprzęt ma być dostarczony bez oleju, konfiguracja transportowa powinna określić, że będzie testowany przed i po ruchu bez oleju. Jeśli sprzęt ma zostać dostarczony po spuszczeniu oleju, przed przemieszczeniem należy go przetestować bez oleju. Testowanie urządzenia przed wysyłką w tym przypadku bez oleju i przed pierwszym napełnieniem może nie być wystarczające i prowadzić do fałszywych usterek spowodowanych pozostałościami oleju w uzwojeniach lub dodatkowym wyciekiem oleju z uzwojenia w ciągu tygodni transportu. Jeśli sprzęt ma być dostarczony z olejem, powinien być całkowicie napełniony podczas testów przed i po ruchu. Jeśli sprzęt ma być transportowany jako częściowo napełniony, należy go przetestować z tym samym poziomem oleju lub preferencyjnie po dodaniu oleju. Zapewnienie, że olej jest na tym samym poziomie przed i po transporcie częściowo napełnionych transformatorów może być trudne i niekiedy prowadzi do nieprawidłowych ocen”.