Ποιες παράμετροι ελέγχονται στη δοκιμή μετασχηματιστή τύπου λαδιού;

Μετασχηματιστές τύπου λαδιούαποτελούν κρίσιμα στοιχεία στα συστήματα ηλεκτρικής ενέργειας. Για να διασφαλιστεί ότι λειτουργούν με ασφάλεια, αποτελεσματικότητα και αξιοπιστία, πρέπει να εκτελεστούν μια σειρά αυστηρών δοκιμών—τόσο στο εργοστάσιο όσο και κατά τη θέση σε λειτουργία, καθώς και καθ' όλη τη διάρκεια ζωής τους. Αυτές οι δοκιμές επαληθεύουν την ηλεκτρική αντοχή, τη μηχανική ακεραιότητα, τη θερμική απόδοση και την κατάσταση του μονωτικού λαδιού.

Παρακάτω, οι βασικές παράμετροι επεξηγούνται ανά κατηγορία δοκιμής.

Μέρος 1: Δοκιμές ρουτίνας (που εκτελούνται σε κάθε μετασχηματιστή)

Αυτές οι δοκιμές πραγματοποιούνται σε κάθε μονάδα πριν φύγει από το εργοστάσιο για να επιβεβαιωθεί η βασική ποιότητα κατασκευής.

1. Μέτρηση αντίστασης περιέλιξης

Αυτή η παράμετρος μετρά την αντίσταση DC. Μετρώντας την αντίσταση κάθε περιέλιξης φάσης (πρωτεύουσας και δευτερεύουσας), οι μηχανικοί μπορούν να ανιχνεύσουν χαλαρές συνδέσεις, σπασμένους κλώνους, λανθασμένες θέσεις αλλαγής βρύσης ή σημαντικές ανισορροπίες φάσης. Οι αποδεκτές τιμές πρέπει να εξισορροπούνται μεταξύ των φάσεων (συνήθως εντός 2%) και να ταιριάζουν με τους υπολογισμούς σχεδιασμού.

2. Λόγος τάσης και μετατόπιση φάσης

Αυτή η παράμετρος επαληθεύει την αναλογία στροφών. Εφαρμόζεται τάση στο πρωτεύον τύλιγμα και μετράται η επαγόμενη τάση στη δευτερεύουσα πλευρά. Ελέγχεται επίσης η γωνία φάσης μεταξύ των περιελίξεων. Αυτό διασφαλίζει ότι ο μετασχηματιστής παράγει τη σωστή σχέση τάσης εξόδου και φάσης (π.χ. Dyn11). Το σφάλμα τυπικά απαιτείται να είναι εντός ±0,5%.

3. Απώλεια χωρίς φορτίο και ρεύμα διέγερσης

Η απώλεια χωρίς φορτίο (απώλεια πυρήνα) προκαλείται από υστέρηση και δινορεύματα στον πυρήνα. Το ρεύμα διέγερσης είναι το ρεύμα που απαιτείται για να μαγνητίσει τον πυρήνα. Η μέτρηση αυτών των παραμέτρων βοηθά στον εντοπισμό βασικών ελαττωμάτων, όπως βραχυκυκλωμένα ελάσματα ή κακή συναρμολόγηση. Η υπερβολική απώλεια χωρίς φορτίο σημαίνει ότι ο μετασχηματιστής θα σπαταλά σημαντική ενέργεια συνεχώς.

4. Απώλεια φορτίου και τάση σύνθετης αντίστασης

Η απώλεια φορτίου (απώλεια χαλκού) είναι η θερμότητα που παράγεται από το ρεύμα που διαρρέει τις περιελίξεις. Η τάση σύνθετης αντίστασης καθορίζει τη ρύθμιση της τάσης του μετασχηματιστή και το μέγεθος των ρευμάτων σφάλματος. Για τη μέτρησή τους, το δευτερεύον βραχυκυκλώνεται και η τάση στο πρωτεύον αυξάνεται μέχρι να ρέει το ονομαστικό ρεύμα.

5. Αντίσταση μόνωσης (Δοκιμή Megger)

Αυτή η παράμετρος μετρά την αντίσταση DC μεταξύ περιελίξεων και μεταξύ περιελίξεων προς έδαφος (πυρήνας και δεξαμενή). Η υψηλή αντίσταση μόνωσης (συνήθως >1.000 MΩ για νέους μετασχηματιστές) υποδηλώνει ότι το σύστημα μόνωσης είναι στεγνό, καθαρό και άθικτο. Η χαμηλή αντίσταση συνήθως υποδηλώνει εισροή υγρασίας ή μόλυνση.

6. Διηλεκτρική αντοχή (αντοχή στη δοκιμή τάσης)

Αυτή η παράμετρος επαληθεύει πόση υπέρταση μπορεί να αντέξει η μόνωση χωρίς να χαλάσει. Υπάρχουν δύο κοινές μορφές:

Αντοχή AC ξεχωριστής πηγής: Δοκιμάζει την κύρια μόνωση (περιελίξεις προς το έδαφος και μεταξύ περιελίξεων).

Αντοχή σε επαγόμενο AC: Δοκιμάζει τη μόνωση ενδιάμεσης στροφής και μεταξύ των στρωμάτων.

Δεν απαιτείται flashover ή βλάβη κατά τη διάρκεια της δοκιμής για ένα πέρασμα.

Μέρος 2: Δοκιμές τύπου (Επαλήθευση σχεδίασης)

Αυτές οι δοκιμές πραγματοποιούνται σε ένα πρωτότυπο κάθε σχεδίου για να αποδειχθεί ότι ο σχεδιασμός πληροί όλες τις τυπικές απαιτήσεις.

1. Όρια αύξησης θερμοκρασίας

Αυτή η παράμετρος μετρά τη θερμοκρασία σταθερής κατάστασης των περιελίξεων (υπολογισμένη με τη μέθοδο αλλαγής αντίστασης) και το πάνω λάδι υπό ονομαστικό φορτίο. Η θερμοκρασία είναι ο μοναδικός πιο σημαντικός παράγοντας που επηρεάζει τη διάρκεια ζωής του μετασχηματιστή—κάθε αύξηση 6°C πάνω από την ονομαστική τιμή μειώνει στο μισό τη διάρκεια ζωής της μόνωσης. Τα πρότυπα απαιτούν συνήθως η αύξηση της θερμοκρασίας περιέλιξης να μην υπερβαίνει τους 65 K (για μόνωση κατηγορίας Α).

2. Τάση αντοχής κεραυνών

Αυτή η παράμετρος προσομοιώνει ένα χτύπημα κεραυνού στις συνδεδεμένες γραμμές χρησιμοποιώντας μια κυματομορφή τάσης 1,2/50 µs. Εφαρμόζεται μια υψηλή τάση παλμού για να ελεγχθεί εάν η μόνωση μπορεί να επιβιώσει σε ατμοσφαιρικές υπερτάσεις. Αυτή είναι μια κρίσιμη δοκιμή για την αποφυγή ξαφνικής βλάβης του μετασχηματιστή λόγω κεραυνού.

3. Ικανότητα αντοχής σε βραχυκύκλωμα

Αυτή η παράμετρος επαληθεύει εάν οι περιελίξεις μπορούν να αντισταθούν στις τεράστιες ηλεκτρομαγνητικές δυνάμεις που δημιουργούνται κατά τη διάρκεια ενός εξωτερικού βραχυκυκλώματος χωρίς παραμόρφωση ή μετατόπιση. Μετά τη δοκιμή, ελέγχονται οι αλλαγές στην αντίσταση της περιέλιξης και στην αντίδραση και χρησιμοποιείται ανάλυση απόκρισης συχνότητας για να επιβεβαιωθεί ότι δεν έχει σημειωθεί μηχανική βλάβη.

Μέρος 3: Ειδικές δοκιμές (Συγκεκριμένα για τον πελάτη ή την εφαρμογή)

Αυτές οι δοκιμές εκτελούνται όταν απαιτείται πρόσθετη εμπιστοσύνη, όπως για μεγάλους ή κρίσιμους μετασχηματιστές.

1. Επίπεδο μερικής εκφόρτισης (PD)

Αυτή η παράμετρος μετρά τις μικροσκοπικές ηλεκτρικές εκκενώσεις μέσα σε κενά μόνωσης ή σε διεπαφές, εκφρασμένες σε picocoulombs (pC). Η μερική εκφόρτιση είναι ένα πρώιμο προειδοποιητικό σημάδι φθοράς της μόνωσης. Για νέους μετασχηματιστές, το επίπεδο PD συνήθως απαιτείται να είναι κάτω από 10 pC σε 1,5 φορές την ονομαστική τάση. Ένα χαμηλό επίπεδο PD σημαίνει ότι η μόνωση είναι απαλλαγμένη από φυσαλίδες ή ρύπους.

2. Συντελεστής διηλεκτρικής διάχυσης (Tan δ) και χωρητικότητα

Το Tan δ (γωνία απώλειας) αντανακλά πόση ενέργεια χάνεται στο μονωτικό υλικό. Η χωρητικότητα αντανακλά τη γεωμετρική δομή του συστήματος μόνωσης. Και οι δύο παράμετροι είναι ιδιαίτερα ευαίσθητες στην υγρασία και τη γήρανση. Μια αυξανόμενη τιμή tan δ δείχνει ότι η μόνωση μπορεί να έχει υγρανθεί ή να έχει ανθρακωθεί.

3. Ανάλυση απόκρισης συχνότητας (FRA)

Αυτή η παράμετρος καταγράφει το "δακτυλικό αποτύπωμα" της σύνθετης αντίστασης του μετασχηματιστή σε ένα εύρος συχνοτήτων (συνήθως 20 Hz έως 2 MHz). Το FRA είναι εξαιρετικά ευαίσθητο στη μηχανική κίνηση των περιελίξεων που προκαλείται από κρούσεις μεταφοράς ή δυνάμεις βραχυκυκλώματος. Συγκρίνοντας ίχνη εργοστασίου και πεδίου, εάν τα ίχνη παραμένουν σε υψηλό βαθμό συσχετισμένα (πάνω από 98%), η δομή περιελίξεων αποδεικνύεται αμετάβλητη.

4. Αντίσταση μηδενικής ακολουθίας

Αυτή η παράμετρος μετρά την αντίθεση του μετασχηματιστή σε ρεύματα μηδενικής ακολουθίας (ρεύματα ρήγματος γης). Προσδιορίζει το μέγεθος του μονοφασικού ρεύματος σφάλματος γείωσης σε ένα σταθερά γειωμένο ουδέτερο σύστημα και αποτελεί ουσιαστική είσοδο για τις ρυθμίσεις του ρελέ προστασίας.

Μέρος 4: Παράμετροι δοκιμής μονωτικού λαδιού (κρίσιμες για μετασχηματιστές τύπου λαδιού)

Το λάδι λειτουργεί τόσο ως μόνωση όσο και ως ψυκτικό, επομένως οι φυσικές, χημικές και ηλεκτρικές του ιδιότητες είναι κρίσιμες.

1. Τάση διάσπασης (BDV)

Αυτός είναι ο πιο άμεσος δείκτης ηλεκτρικής ισχύος για το λάδι. Ένα δείγμα λαδιού τοποθετείται μεταξύ δύο ηλεκτροδίων σε ένα καθορισμένο διάκενο (συνήθως 2,5 mm) και η τάση αυξάνεται μέχρι να συμβεί διάσπαση. Το νέο λάδι απαιτείται συνήθως για να έχει BDV τουλάχιστον 60 kV. Ένα χαμηλό BDV υποδηλώνει ότι το λάδι περιέχει υγρασία ή αγώγιμα σωματίδια.

2. Περιεκτικότητα σε νερό

Η υγρασία είναι ο κύριος εχθρός του μονωτικού λαδιού. Μειώνει απότομα την τάση διάσπασης και επιταχύνει τη γήρανση της μόνωσης της κυτταρίνης. Το νέο λάδι απαιτεί εξαιρετικά χαμηλή περιεκτικότητα σε νερό, συνήθως κάτω από 10 μέρη ανά εκατομμύριο (ppm).

3. Αριθμός οξέος (Τιμή εξουδετέρωσης)

Αυτή η παράμετρος μετρά τη συγκέντρωση όξινων ενώσεων στο λάδι. Καθώς το λάδι γερνάει, ο αριθμός των οξέων αυξάνεται. Ένας υψηλός αριθμός οξέος μπορεί να διαβρώσει μεταλλικά εξαρτήματα και να επιταχύνει την υποβάθμιση της μόνωσης.

4. Ανάλυση διαλυμένων αερίων (DGA)

Αυτό είναι ένα από τα πιο ισχυρά διαγνωστικά εργαλεία. Με τη μέτρηση των συγκεντρώσεων και των αναλογιών βασικών διαλυμένων αερίων - υδρογόνο (H2), μεθάνιο (CH4), αιθάνιο (C2H6), αιθυλένιο (C2H4), ακετυλένιο (C2H2), μονοξείδιο του άνθρακα (CO) και διοξείδιο του άνθρακα (εσωτερικά δοχεία απόκρυψης CO2). Για παράδειγμα:

Εντοπίστηκε ακετυλένιο → εκκένωση τόξου.

Κυρίαρχο αιθυλένιο → hot spot υψηλής θερμοκρασίας.

Ξαφνική άνοδος υδρογόνου → μερική εκφόρτιση.

5. Διεπιφανειακή τάση (IFT)

Αυτή η παράμετρος αντανακλά την παρουσία πολικών ρύπων ή υποπροϊόντων γήρανσης στο λάδι. Το νέο λάδι έχει σχετικά υψηλή διεπιφανειακή τάση. Καθώς το λάδι γερνάει ή μολύνεται, η τιμή IFT μειώνεται.

6. Σημείο ανάφλεξης και σημείο ροής

Το σημείο ανάφλεξης μετρά τον κίνδυνο πυρκαγιάς. Το ορυκτέλαιο τυπικά έχει σημείο ανάφλεξης πάνω από 140°C.

Το σημείο ροής μετρά τη ρευστότητα σε χαμηλή θερμοκρασία. Σε ψυχρά κλίματα, πρέπει να χρησιμοποιείται λάδι με χαμηλό σημείο ροής.