FRAX-seriens analysatorer av svepfrekvensrespons

Du får den viktigaste diagnosinformationen i en SFRA-analys genom att jämföra aktuella tester med tidigare tester eller en transformators ursprungliga ”fingeravtryck”. Därför rekommenderar vi att du utför SFRA på nya transformatorer vid driftsättning, eller så snart som möjligt om enheten redan är i drift när transformatorn är i gott skick. SFRA har också blivit mycket populärt när en transformator transporteras till platsen för drift. Ett ”svep” kan göras på fabriken före leverans av transformatorn och en gång till på platsen för drift när den tas emot för att kontrollera att inga skador uppstått under transporten. För att kunna göra en direkt jämförelse mellan resultaten måste du emulera alla aspekter av det ursprungliga testet, inklusive testning med installerade test- eller transportbussningar och med transformatorn fylld med olja (eller inte).  

Ja, varje test ger olika uppgifter om transformatorn. Effektfaktor- och DFR-tester tittar på transformatorns isolering. Tester av varvförhållande och lindningsmotstånd visar lindningarnas skick. SFRA ger viktig information om transformatorns mekaniska integritet och kan hjälpa dig att avgöra om en transformator har fått mekaniska skador. Varje elektriskt test du utför ger dig lite mer information och tillsammans är de en bra bild av transformatorns skick. Ibland kan ett ”andra utlåtande” från två eller flera tester på samma komponent hjälpa dig att bekräfta ett misstänkt problem. 

För SFRA:  Ingen särskild ordning måste följas vid test med öppen krets och kortslutning i SFRA. För att öka effektiviteten kan det dock vara bra att köra testerna i en ordning som hjälper dig att minimera ledningsändringar, t.ex. när du har kört ett HV-test med öppen krets på H1–H3 kan du snabbt kortsluta den låga sidans lindningar och köra HV-testet med kortslutning på H1–H3. Härifrån kan du växla ledningarna till H2–H1 för att utföra ett HV-test med kortslutning, sedan ta bort kortslutningarna för att utföra HV-testet med öppen krets på H2–H1 och avsluta med att mäta H3–H2 med tester med öppen krets och kortslutning. Med den här testordningen kan du spara tid istället för att du måste växla HV-anslutningarna mellan alla sex testerna, särskilt när det gäller transformatorer med högre spänning där det inte är så lätt att nå terminalerna. Det är mycket enklare att applicera och ta bort kortslutningar på transformatorns låga sida än att byta den höga sidans anslutningar flera gånger.För fullständiga elektriska tester:  Test av excitationsström och SFRA-test ska utföras först och test av lindningsmotstånd sist. Detta rekommenderas för att förhindra att kvarvarande magnetism från testerna av lindningsmotstånd påverkar resultaten av de andra testerna. Du behöver dock inte oroa dig för testsekvensen om ditt test av lindningsmotstånd effektivt kan avmagnetisera transformatorn efter testet. Man kan hävda att det finns en fördel med att föra en transformatorkärna till ett bestående magnetiseringstillstånd (via ett testinstruments effektiva avmagnetiseringsfunktion) i början av en efterföljande testsekvens som inkluderar test av excitationsström och SFRA-test. 

Ja, SFRA är ett väldigt känsligt test som kan fånga upp små fysiska eller mekaniska förändringar i transformatorn. Därför kan responsen avsevärt ändras (särskilt i de högre frekvenserna) om det finns eventuella extra anslutningar till transformatorn, t.ex. bussen. Genom att helt isolera transformatorn säkerställer du de mest repeterbara resultaten och den bästa analysen.  

I en perfekt värld skulle du testa vid alla uttag vid driftsättning av transformatorn, dvs. DETC:ns alla positioner med OLTC inställd på nominellt läge och OLTC:s alla uttagspositioner med DETC inställd på sitt serviceläge. Men eftersom varje uttagsposition kräver 15 svep för en transformator med två lindningar blir detta snabbt opraktiskt med tanke på tids- och resursbegränsningar. Den allmänna rekommendationen är att placera DETC i dess serviceläge och utföra 15 standardsvep med OLTC i helt upplyft läge. Detta säkerställer att alla lindningsvarv på OLTC finns med i mätningen. Dessutom upprepas svepen ofta med OLTC i nominellt läge. När OLTC placeras i nominellt läge bör du närma dig från det ”upplyfta” uttaget. Genom att göra SFRA-mätningar i både helt upplyft och nominellt OLTC-läge får du en generell bild av transformatorn med OLTC helt inkopplad och inte inkopplad.  Obs! När du utför SFRA-mätningar ska du alltid notera de uttagspositioner där testet gjordes för framtida referens och analys.   

Korrekt anslutning och jordning är av största vikt för ett lyckat SFRA-test. Se till att du har tillräckligt klämtryck på anslutningarna till transformatorns uttag och använd principen med den kortaste flätade jordningstråden. Om det finns färg eller korrosion på anslutningspunkterna ska du rengöra eller kontrollera att klämmorna har trängt igenom detta. Dessutom kan du utföra en kontroll av jordslingor för att säkerställa att jordledningens anslutningar och transformatorns jord är på samma plats. Du kan utföra en kontroll av jordslingan genom att trycka på GLD-knappen på instrumenten FRAX 101 och 150 eller kontrollera detta manuellt med en ohmmeter om din SFRA-enhet inte har den här funktionen. Dåliga jordnings- och anslutningsproblem visas vanligen på de högsta frekvenserna (ungefär 500 kHz och högre). Vi rekommenderar att du kontrollerar anslutningar och utför svepet igen om svepen varierar avsevärt inom detta frekvensområde jämfört med tidigare mätningar. 

Ja. Testsvep med öppen krets förändras i de lägre frekvenserna om kärnan är magnetiserad. Svepet flyttas vanligtvis upp och åt höger. Magnetiseringens effekter på SFRA-resultaten är anledningen till att det är viktigt att utföra SFRA-tester före ett test av DC-lindningsmotstånd om det är planerat. Om det här inte är möjligt bör du avmagnetisera transformatorn innan du utför ett SFRA-test.   

Korrekt förberedelse och konfiguration är viktigt vid alla elektriska tester. SFRA-tester är i synnerhet känsliga för små mekaniska förändringar i transformatorn, vilket innebär att alla ändringar i konfigurationen kan påverka responsen. Därför bör du vara mycket noga med anslutningarna, testrutinerna och förberedelserna för att säkerställa reproducerbara resultat. Utför alltid solida anslutningar på samma plats, följ principen med den kortaste, flätade jordningstråden och se till att transformatorn är i samma förhållanden när den testas, inklusive lindningskopplarpositioner, bussningar och oljenivå. Du bör notera allt som har förändrats på transformatorn sedan föregående test. Notera alltid transformatorns uttagspositioner när testet utförs och, om tillämpligt, den position som uttaget övergick till.  

Ja, när en transformator har byggts om är den i princip en ny transformator, så dess tidigare resultat skiljer sig från dess aktuella resultat. I det här läget måste transformatorn tas i drift igen och ett nytt SFRA-fingeravtryck måste tas.  

Ja. SFRA-testresultat är jämförbara när de utförs korrekt och under liknande förhållanden (korrekt jordning, samma uttagsposition och liknande anslutningar). Faktorer som kan påverka testresultaten inkluderar kvarvarande magnetism och dålig jordning. Meggers FRAX-programvara kan importera tidigare resultat från andra tillverkares testsatser och jämföra resultat. FRAX 101 och FRAX 150 kan även justera utgångsspänningen så att den matchar äldre produkter från andra tillverkare som inte använde en ingångssignal med 10 V-toppspänning.  

När du väljer ”File” (Arkiv) under FRAX-programvarumenyn finns alternativen ”Import” (Importera) och ”Export” (Exportera). Det finns flera alternativa format att välja (CIGRE, csv, txt, Doble). 

SFRA-svep med öppen krets är spänningsberoende i de lägre frekvenserna på grund av transformatorns magnetiseringsimpedans. Därför varierar svepet när spänningen ändras. När svepet rör sig in i mellanfrekvenserna, där lindningarna påverkar svepet helt, är kurvorna i linje oberoende av spänningen. I de fall där du vill jämföra resultat med äldre svep vid olika spänningar rekommenderar vi att du kör testet vid den tidigare spänningen och sedan utför testet igen med den standard 10 V-toppspänning som FRAX använder.  

På FRAX101 och 150 kan utgångsspänningsnivån justeras från standard på 10 V upp till 12 V och ned till 0,1 V genom att man ändrar en kommandorad i en fil i FRAX-katalogen. Filnamnet är ”connectioncommands.txt” och standardplatsen är C:\Program Files\Megger\FRAX. Om du vill justera utgångsspänningen öppnar du filen i Notepad och lägger till kommandot ”gen:gainx=k” i filen. K är en faktor för att ställa in spänningen och är som standard k = 1 för 10 V toppspänning. Om du till exempel vill ställa in utgångsspänningen på 2,828 V toppspänning (2 V RMS) ändrar du värdet till k = 0,2828. Värdet måste vara mellan 1,2 och 0,01. Spara ändringarna och avsluta. Du måste koppla från och återansluta till FRAX för att aktivera den nya inställningen. 

Ett SFRA-test med öppen krets visar responsen på kärnan och lindningarna, medan ett SFRA-test med kortslutning endast visar responsen på lindningarna. Varje frekvensområde motsvarar olika komponenter i transformatorn och det är där ett problem med respektive komponent skulle visa sig i SFRA-kurvan. Några generella frekvensområden visas nedan.

• 20 Hz till 2 kHz: Deformering av huvudkärna, öppna kretsar, kortslutna varv, kvarvarande magnetism
• 10 kHz till 20 kHz: Bulklindningskomponent, shuntimpedans
• 20 kHz till 400 kHz: Deformering inom huvudlindningarna
• 400 kHz till 1 MHz: Uttagslindning

Obs! Varje transformator har specifika responsvärden och områdena ovan är endast avsedda som generell referens. För lindningar med lägre märkström än 72 kV rekommenderar IEC att testet körs upp till 2 MHz. 

I IEEE C57.149 anges att en ”stor temperaturskillnad, vanligtvis mycket mer än 10 ºC mellan två mätningar, påverkar responsen något vid högre frekvenser”.För praktiska ändamål är effekten av temperatur på SFRA-mätningar väldigt liten och kan ignoreras så länge det inte finns någon betydande temperaturvariation mellan de två jämförelsekurvorna. 

Du måste köra totalt 30 olika tester.

1. 12 tester med öppen krets, ett på varje lindning (4 lindningar x 3 faser = 12 tester)
2. 18 tester med kortslutning:

• 9 tester (från den höga sidan med tre sekundära enheter kortslutna en åt gången)
• 6 tester (från X-sidan med andra två sekundära enheter kortslutna en åt gången)
• 3 tester (från Y-sidan med den sista sekundära enheten kortsluten) 

I sådana fall rekommenderar IEEE C57.152 att alla elektriska tester utförs, inklusive effektfaktor och SFRA. Ett effektfaktortest kan avslöja en förändring i isoleringens skick och kapacitans, medan en SFRA-kurva hjälper till att diagnostisera eventuella problem eller fel som är förknippade med transformatorlindningarna. 

SFRA och DFR är helt olika tester. SFRA undersöker alla typer av mekaniska förändringar inuti transformatorn, medan DFR används för att avgöra fukthalten i cellulosa (fast isolering) i oljefyllda krafttransformatorer. De två testerna har väldigt olika tillämpningar. 

Det finns inga branschriktlinjer för användning av SFRA baserat på en transformators VA-klassning. I teorin kan du utföra SFRA på transformatorer av alla storlekar (eller lindningar, t.ex. motorer). Om efterföljande tester utförs under liknande förhållanden kan resultaten jämföras och analyseras. Andra elektriska tester som transformatorns varvförhållande (TTR), excitationsström och DC-isoleringstest ger också värdefull information om mindre transformatorer.  

Ja. SFRA tittar på responsen från det komplexa RLC-nätverket i en transformator. Du kan utföra baslinje- eller referensmätningar på torrisolerade transformatorer och jämföra resultat under åren. För torrisolerade transformatorer måste du vara medveten om vilken effekt jordkapacitanser kan ha på kurvorna. Dessutom kan responsen på den låga sidan ha små avvikelser på grund av låga signalnivåer. Ett riktigt bra basplan ger mer repeterbara mätningar.  

Traditionella tester med öppen krets och kortslutning utförs vanligen i fabriker för att fastställa transformatorns tomgångs- och kopparförluster. Tillverkaren använder vanligtvis källor som är likvärdiga transformatorns märkvärde när de här testerna utförs. Genom att fastställa tomgångs- och kopparförluster kan du lösa de olika komponenterna i en motsvarande transformatorkrets.  Även om de har liknande namn och anslutningar är SFRA-test med öppen krets och kortslutning totalt olika. SFRA-testet med öppen krets tittar på den elektriska responsen från kärnan och lindningen, och SFRA-testet med kortslutning isolerar transformatorns lindningsrespons. Dessa tester körs med låg spänning på 10 V-toppspänning men hjälper dig att begränsa de områden där ett problem kan finnas. 

Enligt IEEE C57.149 är testning med olja den vanligaste och föredragna metoden för frekvensresponsanalys. Säkerheten ska beaktas vid test av en transformator utan olja så att inte för hög spänning tillämpas. Förekomst av olja förändrar frekvensresponsen. Resultat med och utan olja orsakar variationer i SFRA-kurvorna. Nedan finns ett utdrag ur IEEE-riktlinjerna:”För ny utrustning kan detta kräva att två FRA-tester utförs efter att utrustningen tagits emot på slutdestinationen: 1) ett test med transformatorn i leveranskonfiguration, och 2) ett test med transformatorn monterad och oljefylld enligt kraven för isoleringsmotståndstest. Dessa ska användas som baslinjedata för framtida testning. Om inga transportskador misstänks kanske testet i leveranskonfigurationen inte är nödvändigt som ett mottagandetest”.Ofta fyller och tömmer tillverkaren transformatorn före leverans. Du bör känna till de villkor under vilka tillverkaren utförde ett SFRA-test före leverans från fabriken. IEEE uppger dessutom att:”Om utrustningen ska levereras utan olja ska transportkonfigurationen specificera att den ska testas innan och efter förflyttning utan olja. Om utrustningen ska transporteras efter att oljan tappats ur ska den testas innan maskinen förflyttas utan olja. Testning av enheten före leverans i det här fallet utan olja och före första påfyllningen kanske inte är tillräcklig och kan leda till falska defekter på grund av att kvarvarande olja finns i lindningarna eller på grund av ytterligare oljeavtappning från lindningen under transportveckorna. Om utrustningen ska levereras med olja ska den fyllas helt för testning både före och efter förflyttning. Om utrustningen ska levereras delvis fylld ska den testas med samma oljenivå eller företrädesvis efter att olja har fyllts på. Det kan vara svårt att se till att oljan är på samma nivå före och efter transport för delvis fyllda transformatorer, och det kan ibland leda till felaktiga bedömningar.”