Dold defekt lindningsanslutning upptäcktes i en 32 MVA GSU-transformator (Generator Step-Up Transformer) efter 23 års användning
Efter att en 32 MVA GSU-transformator använts i över 20 år vid en större nordamerikansk anläggning utlöstes dess Buchholz-relä, vilket tydde på att gas ansamlats i den.
En analys av lösta gaser som utfördes två veckor senare bekräftade onormala förhållanden i transformatoroljan: vätgasnivåerna hade ökat avsevärt och närmade sig 1 000 miljondelar och dessutom ökade metan- och kolmonoxidkoncentrationen. Gasmönstret var tecken på fel med både elurladdningsaktiviteter och lokal överhettning i transformatorn.
Den typen av situationer är en välkänd utmaning för tekniker som är ansvariga för att bedöma transformatortillstånd. Övervakningssystem kan ge tydliga tecken på att något onormalt utvecklas i transformatorer men ger inte alltid information om var det finns problem eller hur allvarliga de är. Innan det gick att driftsätta transformatorn igen var teknikerna tvungna att avgöra om felet förvärrades och identifiera vilka delar av transformatorn som var påverkade.
För att förstå källan till det onormala tillståndet utförde man ett antal eldiagnostiktest för strömtransformatorer.
Eldiagnostiktest
Tre eltest utfördes under undersökningen
- omsättningsförhållande
- lindningsmotstånd
- kortslutningsimpedans.
De testen används till att utvärdera olika delar av transformatortillståndet. När man tolkar dem tillsammans ger de information om elintegriteten för lindningarna, tillståndet för interna anslutningar och den mekaniska strukturen för transformatorer.
Teknikerna använde transformatortestsystemet TAU3 för att utföra testen, vilket gjorde det möjligt för dem att utföra flera olika diagnostikmätningar från en enda plattform och jämföra resultat under samma undersökning.
Testresultatet för omsättningsförhållanden var inom de godkända gränserna för alla tre faser, vilket bekräftade att elförhållandet mellan lindningarna var korrekt.
Lindningsmotståndsmätningarna avslöjade något annat.
På högspänningssidan var motståndsvärdena välbalanserade med endast 0,17 % differens mellan faserna men på lågspänningssidan fanns det en motståndsobalans på 5,39 % mellan lindning X1 och X2.
Även om det är tillåtet med differenser på upp till 5 % enligt IEEE-vägledningen förväntar sig erfarna tekniker vanligtvis att fas-till-fas-motståndsdifferensen är närmare 2 % när mätningarna görs vid samma temperatur.
Resultaten var tecken på att det onormala tillståndet troligtvis var associerat med lågspänningslindningarna.
Kortslutningsimpedanstest stödde den slutsatsen. Resultaten av impedansmätningarna var också onormala, vilket förstärkte misstanken om att det fanns ett mekaniskt eller anslutningsrelaterat fel i transformatorn.
I det här skedet av undersökningen tydde övervakningsdata och resultaten av eltesten på att det fanns ett begynnande problem i transformatorn men för att kunna bekräfta det var man tvungen att utföra en intern inspektion.
Intern inspektion och grundorsak
För att bekräfta källan till de onormala mätningarna tömde man ut transformatoroljan och inspekterade den aktiva delen av transformatorn.
Orsaken till problemet blev omedelbart uppenbar:
den veckade krimpfog som anslöt lindning X1 till genomföring X1 hade inte fäst ordentligt vid tillverkningen. Det gick att dra isär ledaranslutningen för hand och den visade tydliga tecken på överhettning och nedbrytning av olja.
Den här lösa anslutningen ökade motståndet i lindningskretsen. Den resulterande värmen genererade gassignaturen som identifierats under analys av lösta gaser och orsakade den motståndsobalans som observerats under lindningsmotståndsmätningarna.
Teknikerna tog bort den skadade ledarsektionen och beställde nya komponenter. Eftersom den berörda delen av lindningen skadats av överhettningen krävdes en längre ledarsektion under reparationen.
Tolka diagnostikresultat
Den här undersökningen framhäver vikten av att tolka både övervakningsdata och resultat av eltransformatortest vid bedömning av transformatortillstånd.
Analys av lösta gaser gav det första tecknet på att det fanns begynnande onormala förhållanden i transformatorn. Eltestning hjälpte sedan till att begränsa den sannolika orsaken till problemet genom att identifiera en avsevärd obalans i lågspänningslindningsmotståndet.
Genom att korrelera resultaten från flera diagnostikmätningar kunde teknikerna fastställa att felet berodde på ett anslutningsproblem i transformatlindningen i stället för ett mer omfattande isolationsfel.
Lärdomar för undersökning av transformatorfel
Det finns flera praktiska lärdomar av den här undersökningen.
Övervakningssystem som Buchholz-relän och analys av lösta gaser ger värdefulla tidiga varningar om begynnande interna problem men den typen av system anger vanligtvis bara att det finns fel och inte exakt plats.
Eltest, som lindningsmotståndsmätningar är fortfarande ett av de mest effektiva diagnostikverktygen för att identifiera anslutningsproblem och mekaniska defekter i transformatorlindningar. Även relativt små motståndsobalanser kan vara tecken på begynnande problem som inte kan visas genom andra diagnostikmetoder.
Genom att utföra flera kompletterande test under samma undersökning kan teknikerna tolka resultaten i sammanhang. Moderna transformatortestsystem, som TAU3, kan användas för effektiva mätningar av omsättningsförhållande, lindningsmotstånd och impedans och för direkt jämförelse av resultat vid undersökning av onormalt transformatorbeteende.
I det här fallet avslöjade kombinationen av övervakningsdata, eltest och en intern inspektion ett tillverkningsfel som varit dolt i transformatorn i över tjugo år.
Fortsätt undersökningen
Den här artikeln innehåller information om hur övervakning av data och eltestning hjälpte tekniker att identifiera en dold defekt i lindningsanslutningen i en GSU-transformator.
Om du vill ha en mer information om undersökningen, inklusive fullständiga testresultat, inspektionsbilder och reparationsdetaljer, hämtar du hela fallstudien. Du kan även ta en titt på transformatortestsystemet Megger TAU3 som användes under undersökningen för att få information om hur det stöder effektiva transformatordiagnostiktest på fältet.
