Diagnostyka transformatorów

Spis treści

I. WSTĘP 4

II. Transformatory 5

II.1. Budowa i zasada działania 5
II.2. Podział transformatorów 9
II.2.1. Transformatory energetyczne 10
II.2.2. Transformatory małej mocy 13
II.2.3. Transformatory specjalne 15
II.3. Analiza pracy transformatorów. 17
II.3.1. Stany pracy 17
II.3.2. Praca równoległa 22
II.3.3. Praca ekonomiczna transformatora 24
II.3.4. Nagrzewanie i chłodzenie transformatorów 25

III. Konwencjonalne metody diagnostyki transformatorów. 28

III.1. Badania oleju 29
III.2. Badanie uzwojeń 34
III.2.1. Pomiar rezystancji uzwojeń 35
III.2.2. Badania izolacji uzwojeń 37
III.3. Pomiary przekładni transformatora 42
III.3.1. Metoda dwóch woltomierzy 43
III.3.2. Metoda Kompensacyjna 45
III.3.3. Metoda prądu stałego 45
III.4. Badanie podobciążeniowego przełącznika zaczepów 46
III.5. Badanie obwodu magnetycznego. 49
III.5.1. Próba zwarcia – straty w miedzi. 50
III.5.2. Próba stanu jałowego – straty w żelazie. 53
III.5.3. Prądy magnesujące. 56

IV. Niekonwencjonalne badania transformatorów-badania akustyczne i wibracyjne 58

IV.1. Metody akustyczne. 58
IV.1.1. Metoda emisji akustycznej 63
IV.2. Metody wibracyjne. 68
IV.3. Systemy monitoringu przy pomocy kamery termowizyjnej 72
IV.3.1. Badania rozkładu temperatury na powierzchni rdzenia transformatora 75
IV.3.2. Badania rozkładu temperatury na powierzchni uzwojeń transformatora 77
IV.3.3. Badania rozkładu temperatur na powierzchniach kadzi transformatora 78
IV.3.4. Badania rozkładu temperatury na powierzchni zacisków przyłączeniowych 81

V. Przykładowa charakterystyka pomiarowo-badawcza transformatora 83

V.1.1. Przedmiot badań 83
V.1.2. Przedstawienie celu i zakresu badań 83
V.1.3. Wyniki pomiarów 84
V.1.4. Wyniki pomiarów 96

VI. Wnioski końcowe. 97

VII. Literatura 99

I. WSTĘP

Praca zawiera analizę właściwości transformatora jako maszyny elektrycznej w oparciu m.in. o jego charakterystyki stanu jałowego i stanu zwarcia, oraz praktyczne wykonanie pomiarów tych charakterystyk. Przedstawione zostały badania konwencjonalne, opierające się na badaniu: oleju, uzwojeń, przekładni transformatora oraz obwodu magnetycznego, jak również badania przeprowadzane bez konieczności wyłączania transformatora (wibroakustyczne i termowizyjne).

Badania diagnostyczne pozwalają wykryć pogarszający się stan techniczny transformatora, co pozwala zapobiec niespodziewanemu zakłóceniu w jego pracy oraz awarii wynikających ze zmian w jego wnętrzu.

Badania okresowe przeprowadzane przy wyłączonym transformatorze z ruchu, okazują się kłopotliwe, ponieważ wyłączenie z ruchu takiego podstawowego transformatora może powodować w elektrowniach ograniczenia w produkcji energii elektrycznej, a zakładach przesyłowych duże trudności w dostawie tej energii do odbiorcy. Dlatego z rozwojem nowych metod badawczych, można wprowadzać inne metody kontroli stanu technicznego transformatora, które ograniczają częstotliwość wyłączania transformatora a nawet czynią ją niepotrzebną.

Porównanie wartości podstawowych parametrów otrzymanych z badań eksploatacyjnych z wynikami badań fabrycznych pozwala na wyciągnięcie wniosków o stanie urządzenia, a ich analiza jest podstawą decyzji co do dalszej przydatności eksploatacyjnej (przekazania do remontu lub wycofania z eksploatacji).

Poprawnie przeprowadzona diagnostyka transformatora umożliwia przegląd wewnętrzny i niezbędną naprawę w wybranym czasie planowanego wyłączenia, co daje możliwość przygotowania jednostki rezerwowej, zmniejszając straty wynikające z rozwoju zniszczeń oraz kosztu nie dostarczonej energii.