IDAX-serien med analysatorer för isoleringsdiagnostik

DFR står för dielektrisk frekvensrespons. Testet kallas även FDS (frekvensdomänspektroskopi). DFR är en mätteknik där kapacitans och förluster (uttryckt som förlustfaktor/Tan Delta eller effektfaktor) mäts över flera frekvenser för att bedöma isoleringstillståndet i testobjekt, t.ex. krafttransformatorer, bussningar och instrumenttransformatorer.  DFR-tekniken är en etablerad testprocedur i laboratorier som i en innovativ insats från Megger har anpassats för användning på fältet med IDAX-sortimentet av instrument. I transformatorer, bussningar och instrumenttransformatorer är problem bara ibland synliga under förhållanden där det är lätt att utföra diagnostiska tester (vanligtvis vid omgivningstemperatur och nätfrekvens). Problem exponeras dock oftast bäst vid högre temperaturer eller närmare objektens driftsgränser.  Tyvärr är det varken enkelt eller effektivt att kontrollera temperaturen i en fälttestmiljö. Styrkan hos ett DFR-test är att Tan Delta eller effektfaktor utgör grunden för dess mätningar. Tan Delta eller effektfaktor är främst en funktion av isoleringssystemsgeometri, åldrande biprodukter, fukt, vätskeisoleringskonduktivitet, frekvens och temperatur. Med kunskap om dessa relationer kan vi bedöma åldrande biprodukter, fukt och konduktivitet i frekvensdomänen via DFR i stället för i temperaturdomänen som är mycket svårare att kontrollera.  DFR gör det därför enkelt att hitta problem i isoleringen under praktiskt uppnådda förhållanden på fältet.

DFR-testkurvor tillhandahålls för alla mätningar. Beroende på tillgång rapporteras ytterligare separata testresultat. En transformatorrapport inkluderar till exempel fukthalten i transformatorns fasta isolering, ledningsförmågan hos dess flytande isolering och transformatorns totala isoleringsvärde för Tan Delta eller effektfaktor på 50/60 Hz. Vid testning av en bussning rapporteras den procentuella förlustfaktorn eller effektfaktorvärdet vid tre olika frekvenser. 

Nej, det är väldigt annorlunda. DFR-testning är en serie Tan Delta-tester som utförs över en rad olika frekvenser. De frekvenser som används är mycket lägre än de som används för SFRA, vanligtvis 1 MHz (millihertz!) till 1 kHz. Resultaten visas vanligen som en kurva för kapacitans- eller förlustfaktor/effektfaktor. Vid användning tillsammans med isoleringsmodellering ger de ovärderlig information om skicket på transformatorns isoleringssystem, särskilt fukthalten i cellulosaisoleringen och oljeledningsförmågan.  

De mättekniker som används liknar varandra men som namnet antyder har smalbands-DFR-mätningar ett avsevärt mer begränsat frekvensområde, vanligtvis från omkring 1 Hz till 500 Hz. Resultaten analyseras också direkt i stället för med modelleringstekniker. Det tar mycket mindre tid att utföra ett smalbands-DFR-test än ett fullständigt DFR-test – cirka två minuter jämfört med uppåt tjugo minuter eller mer. Smalbandstestet ger dock inte den beräknade fukthalten för cellulosaisoleringen. Ett smalbands-DFR-test indikerar dock problem tidigare än traditionella effektfaktor-/Tan Delta-tester som endast utförs vid strömfrekvens. Testet bekräftar också att till synes bra effektfaktor-/Tan Delta-värden verkligen är bra och gör det möjligt att fastställa transformatorns enskilda temperaturkorrigeringsfaktor (ITC). 

Ett traditionellt svar kan ha varit att ta ett prov på oljan från transformatorerna och fastställa provets fukthalt genom analys av upplöst gas (DGA) eller Karl Fischer-titreringsmetoden. Detta tillvägagångssätt har dock några brister. Den ena är att oljeinnehållet i en typisk HV-strömtransformator är litet, så upprepad provtagning för att övervaka fuktinträngning i CT:n under en viss tid är inte praktiskt. En annan begränsning är att DGA- och Karl Fischer-testerna avgör oljans fukthalt men de kan inte ge korrekt information om fukthalten i den fasta isoleringen (vanligen papper) i CT:n, som ofta är inblandad i termisk rusning som leder till katastrofala fel. Ett bättre alternativ för att fastställa fukthalten i HV-strömtransformatorer är att använda dielektriskt frekvensomfång (DFR). 

En av de viktigaste tillämpningarna för IDAX är att fastställa fukthalten i transformatorns isolering. Fukt i isoleringen påskyndar åldringsprocessen avsevärt. Fukt kan orsaka bubblor mellan lindningar, och resultera i katastrofala fel. IDAX ger tillförlitliga fuktbedömningar med ett test. Du kan utföra testet vid många temperaturer. Det kan ta upp till 20 minuter eller mer, beroende på testobjektets skick och temperatur. 

Beslut om underhåll (eller utbyte) gällande en transformator ska underbyggas av enhetens isoleringstillstånd och förväntade belastning. Genom att bara lägga till några få år i drift till den förväntade livslängden för en transformator (eller generator, eller kabel) genom att optimera dess arbetsförhållanden baserat på tillförlitliga diagnostikdata kan utrustningens ägare spara mycket pengar.En transformatorägare kan också använda FDS-teknik för att bedöma skicket och åldrandet hos isoleringen i bussningar, CT:er, VT:er och andra komponenter. Många pågående forskningsprojekt på institut och universitet över hela världen tillför erfarenhet och värde till användare av IDAX. 

Fukt som ackumuleras i en krafttransformators isolerande system påverkar flera egenskaper:

• Begränsar belastningskapaciteten eftersom högre fuktighetsnivåer sänker temperaturen då bubblor bildas.
• Sänker oljans dielektriska styrka, vilket har en direkt inverkan på isoleringsegenskaperna.
• Får cellulosaisoleringen att åldras, vilket minskar dess mekaniska styrka som följd.

DFR med IDAX är den enda tillförlitliga metoden för att fastställa fuktigheten i krafttransformatorer utan att de behöver tas ur drift eller tas isär. Normalt kan Tan Delta/effektfaktortester med en frekvens ge felaktiga resultat på grund av temperaturpåverkan, och oljeanalysen är otillförlitlig eftersom fukt huvudsakligen förekommer i den fasta isoleringen. I en krafttransformatortillämpning använder IDAX en unik tvåmaterialmodell och ITC för att exakt beräkna luftfuktighet, oljeledningsförmåga och Tan Delta/effektfaktor. 

Fuktintrång är ett relativt vanligt problem med bussningar och strömtransformatorer som kan få katastrofala konsekvenser. Bussningsfel är orsaken till 17 % av alla transformatorfel och upp till 70 till 80 % av alla transformatorbränder. En felaktig bussning kan också explodera och eventuellt skada hela ställverket.Att utföra traditionella Tan Delta- eller effektfaktortester vid nätfrekvens är inte tillräckligt, eftersom sådan testning kan ge falskt positiva resultat. Det är bara genom DFR som du kan du få tillgång till den verkliga statusen för en bussning eller en instrumenttransformator. Utöver att fånga upp höga fuktnivåer har DFR lyckats detektera spår av partiella urladdningar i HV- och EHV-bussningar. 

När du kan utföra en hel mätning med endast läget FDS (frekvensdomänspektroskopi) får du en bättre och mer tillförlitlig mätning. En frekvensdomänmetod som snabbar upp mättiden uppnås genom att flera frekvenser tillämpas samtidigt och mätdata extraheras från de tillämpade frekvenserna samtidigt. Eftersom spänningsnivån för varje frekvens måste minskas är mätningarna lite känsligare för AC-störningar, men DC-störningar påverkar inte mätningarna. Denna flerfrekvensmetod är bättre än den äldre metoden att kombinera FDS med PDC, vilken är känsligare för AC-störningar och även ganska känslig för DC-störningar.Tidsbesparingarna med flerfrekvensmetoden är betydande. Om du till exempel använder tre frekvenser samtidigt minskar mättiden med cirka 40 %. 

Vid testning av lågkapacitansobjekt som bussningar och strömtransformatorer ger IDAX tillsammans med VAX020 en testspänning på upp till 2 kV, vilket ger ett utmärkt signal/brus-förhållande och mätningar på upp till 1 kHz. En unik ITC-version för ett enskilt material för testresultaten till en referenstemperatur oavsett testobjektets temperatur. IDAX har stöd för OIP, RIP, RBP, OIP CT och användardefinierade material.Med 20/30 kV-förstärkarna (VAX220) kan IDAX användas för att bedöma status för XLPE-kablar. Frekvenssvep utförs vid 25 %, 50 %, 75 % och 100 % av servicefas-till-jordspänning, och genom att jämföra DFR-kurvor kan vattenträdbildning detekteras. DFR gör det möjligt att skilja den karakteristiska responsen från vattenträd från påverkan av tillbehör och krypströmmar. 

Den mest använda spänningsnivån är 140 V RMS, vilket är tillräckligt för att mäta transformatorns CHL-isolering i de flesta förhållanden. I situationer där det finns en hög störningsnivå eller vid mätning av CH eller CL (i en transformator), reaktorer, bussningar och strömtransformatorer (CT:er) ger en 140 V RMS-signal inte ett tillräckligt högt mätsignal-till-brus-förhållande för att ge meningsfulla resultat. En högre testspänning, som IDAX 322:s 1 400 V RMS/2 000 toppspänning, förbättrar mätnoggrannheten och rekommenderas i dessa fall. 

Fördelen med att ha två tillgängliga mätsystem i ett instrument är den unika fördelen med att kunna testa två kapacitanser samtidigt. IDAX kan till exempel testa två HV-bussningar samtidigt. Den kan också samtidigt mäta en trelindad transformators bägge lindade isoleringssystem, t.ex. CLH och CLT.Inget annat instrument kan utföra samtidig mätning i frekvensdomänen. I vissa tvåkanaliga instrument delar båda kanalerna en enda amperemeter. Med dessa instrument utförs antingen hälften så många mätningar (dvs. mindre noggrannhet) eller så får man ingen tidsbesparing jämfört med att göra två separata tester.