Új műszerek transzformátor on-line diagnosztikájához
VII. Szigetelésdiagnosztikai Konferencia 2007 április 25-27 Hotel Residence, Siófok
MaxiCont
Mérnöki Szolgáltató és Kereskedelmi Kft. 2051 Biatorbágy, Attila u. 1/a Tel: +36 23 532 610 Fax: +36 23 532 619 Email:
[email protected] www.maxicont.hu
GE transzformátor monitoring kínálat GE transzformátor monitoring készülék családja: - Hydran H201Ti HS2 HM2 HM2200/C
- Intellix MO 150
Átfogó monitoring technika a transzformátor tank számára Gáz az olajban Az olaj a transzformátor tankban található összes alkatrésszel kapcsolatban van. Ha egy alkatrész meghibásodik, akkor az olaj bomlani kezd, amely gázfejlődéshez vezet. Hirtelen növekedése az oldott gáztartalomnak biztos jele egy hiba fejlődésének.
Gáz az olajban: olajbomlási hiba
H
H H
H H
C C C HYDROGEN C
C
H C
C
H H
C
H H
C
C
H H
H
H
H
H
H
H
C Tipikus olajmolekula H C
C H
H
H
H
H
H
H
H
H H
H H
H C
H
H H
H
H
C H
H C
H
H
C
H
H
H
H
H
Dielektromos olaj bomlásával gázok fejlődnek GÁZ ALKOTÓELEMEK
HYDROGEN H2
METHANE CH4
ETHANE C2 H6 ETHYLENE C2 H4 ACETYLENE C2 H2
250
500
750
1000 1250
Hőmérséklet ( °C )
1500
1750
2000
Gáz az olajban: papírbomlási hiba CO
O
SZÉNMONOXID
O
WATER
O
H H H C OH H
CHO
WATER
O
HH
H
H HOH
HOH
CH2OH
OH
FURAN
Papír molekula
HOH WATER
GÁZ ALKOTÓELEMEK
Cellulóz szigetelés bomlásával gázok fejlődnek
CARBON MONOXIDE CO
CARBON DIOXIDE CO2
100
200
250
300
Hőmérséklet (°C )
400
500
Csatlakozás túlmelegedésének érzékelése 10000 Case 2005-T72A
Methane
Connection on Ethane Ethylene LV winding
1000 100
Acetylene CO
10 Connection on HV winding 1 F-01
F-02
F-03
Hydrogen
F-04
F-05
Vasmag telítettség érzékelése 10000
Case: T 72B - Core insulation failure 1000
Methane Ethane Ethylene
100
Acetylene CO
10
Overheating of lamination joints
1 J-89
J-90
J-91
J-92
Hydrogen
J-93
J-94 saturation J-95 Local on the bottom yoke
Részleges kisülés érzékelése
10000
Hydrogen
1000
Methane Ethane
100
Ethylene
10
1 J-78
J-79
J-80
J-81
J-82
Elektromos Acetylene CO kisülések egy nedves J-83 J-84 J-85 J-86 alkatrészen
Tekercs túlmelegedés érzékelése 10000
Case 1997-T3 Winding overheating 1000 100 10 1 Aug-96
Methane Ethane Ethylene Acetylene CO Hydrogen
Szigetelés öregedés
egymás után következő Aug-97 Aug-98 túlterhelések miatt
Hiba elkerülése Ha a szigetelő rendszer megpróbáltatásoknak van kitéve, akkor gázok keletkeznek, amelyek aztán feloldódnak az olajban Hidrogén az olajból Szénmonoxid a papírból
A Hydran® Technológia z
Érzékelése és megfigyelése az olajban termelődő fontos hibagázoknak
z
Főleg a H2 és CO tartalomra reagál
z
Észleli az alapszinttől való eltérést
z
Figyeli a gázfejlődést a transzformátorban, minden hirtelen gázmennyiség növekedés utal egy kezdődő hibára
Hydran H201i kezdődő hibák érzékelése, megfigyelése •
Kezdeti hiba
Dissolved Gases
Hydran 201i
Alarms
A Hydran® Technógia: Gáz szenzor
i
Membrán H2
+
_
V Jel O2
CO
C2H4 C2H2
Elektrokémiai érzékelő H2 +½ O2 CO +½ O2 CxHx + y O2
H2 CO Szenzor
Jel kezelés és CPU
H2O CO2 CO2 + H2O
Hydran® Hibaérzékelés Low Level evolution Vasmag hot spot érzékelése 50 45
HYDRAN 201i Reading PPM
40 35 30
Transformer fault
25 20 15 10 5 0 1-Dec
15-Dec
29-Dec
12-Jan Date
26-Jan
9-Feb
23-Feb
Hydran® 201i rendszer Főleg a H2, CO gázokra reagál z Intelligens rendszer, Windowsos konfigurálás, szoftver beleértve z Helyi- vagy táv- számítógépes lekérdezés z Hálózatképes z 128 Távadó egy hálózatban z 100% kompatibilis GE Harris RTU-val z
¾ Oldott gázok on-line felügyelő és jelző rendszere
Speciális monitoring technika a transzformátor tank számára Acetilén szint érzékelése Acetilén ívhúzás során keletkezik és komoly problémára utal. Bizonyos állapotban szükséges lehet ennek a gáznak a megfigyelés, különösen akkor, ha egy adott transzformátor életében már acetilént termelt.
Hydran M2200/C Acetilén monitor •
Kezdeti hiba
•
Ívhúzás érzékelése
•
Felső olajhőmérséklet
•
Hűtés állapota
•
OLTC Hőmérséklet
•
Terhelés
Dissolved C2H2 Top Oil Temperature
Hydran
Dissolved Gases OLTC Temperature
M2200/C
Load Current
Cooling Fan/Pumps Status Alarms
Hydran M2200/C Acetilén monitor Költség hatékony, ideális monitoring rendszer olyan transzformátorok esetében: - amelyeknél felmerül az ívhúzás gyanúja, - vagy amelyekről már tudjuk, hogy acetilént termelnek
Új vezérlő elektronika! Hydran* Multi 2010 (régi)
Hydran M2200/C (új)
9 • Kisebb vezérlő elektronika • Egyszerűbb installáció • A vezérlőn LCD megjelenítő és többfunkciós nyomógombok • Nagyobb belső tárkapacitás adatgyűjtésre • Lehetőség van M2200/C hálózat kiépítésére • Lehetőség lesz (igen közeli jövőben) nedvesség monitorozására is
Hydran M2200/C Acetilén monitor
Szenzor fej •méri a gázszintet
Vezérlő egység •Intelligens processzor •Adatgyűjtés
Hydran M2200/C Szenzor fej
Acetilén szenzor
Fűtő ellenállások Interface board
Hydran szenzor
Hydran M2200/C Szenzor fej •
Online “gáz olajban” szenzor, amely a transzformátor olajban fejlődő hibagázokat figyeli
•
Két szenzor a gázkoncentráció mérésére: ¾ Acetilén (C2H2) 100 % : Érzékelési tartomány: 3-200 ppm ¾ Egyesített hibagáz érték olvasása: Érzékelési tartomány: 25-2000 ppm Hidrogén (H2) 100 % Szénmonoxid (CO) 18 % Etilén (C2H4) 1.5 % Acetilén (C2H2) 8%
Hydran M2200/C
Vezérlő layout RS 232
5 db Digitális “Alarms” kimenet (standard) 4 db Analóg bemenet (standard) (RTD v. 4-20mA) Szenzor fej csatlakozás 4 db Digitális bemenet (standard) AC Hálózati csatl.
5A Biztosíték
3.6V Battery
Hydran M2200/C
Vezérlő layout RS 485
Modem vagy Ethernet kártya (opció)
Bővítés (CANBUS)
4 db Rendszer állapot jelző
Lehetőség van 4 db digitális bemenettel, vagy 4 db analóg kimenettel való bővítésre (opció)
Hydran M2200 Kommunikáció RS 485 DNP3.0
Intellix Host (GUI)
Real time
Modem
RS 232 link (helyi) Real-time Adat gyűjtés
Hydran M2200 Host GUI •Microsoft® Windows® - alapú alkalmazás •Real-time adatrögzítés és grafikus adat megjelenítés •Folyamatos on-line ellenőrzés és alarm status •Adatok le- és feltöltésére képes rendszer •Lehetőséget biztosít a hálózat, valamint a készülékek (Hydran) monitorozására
Hydran M2200 Host GUI Hálózat Hálózatoldalkép oldalkép––Beállítások Beállítások
Hydran M2200 Host GUI
Hálózat Hálózatoldalkép oldalkép––Aktuális Aktuálisértékek értékek
Hydran M2200 Host GUI
C2H2 C2H2trend trendmegjelenítése megjelenítése
Átfogó monitoring technika a transzformátor tank számára Nedvesség az olajban Nedvesség papír bomlását okozza Nedvesség rontja a dielektromos szilárdságot Nedvesség gyorsabban öregíti a transzformátort Nedvesség mindenhol van Nedvesség a kulcsfontosságú elem, amelynek fejlődését figyelemmel kell kísérni, különösen a szilárd szigetelő anyagban.
Honnan a víz?
HOH (water)
CH2OH O
OH
O OH O
OH
O
O
CH2OH
OH
OH OH
CH2OH Sav
CH2OH H
OH
O OH O
OH
CH2OH
O
OH
O
O
CH2OH
OH
OH OH
Honnan a víz? CH2OH H O
O
H OH H
O H
H
OH
Honnan a víz? CH2OH H O
O
H OH H
O H
H
HOH
OH 80 °C - 300 °C
Honnan a víz? CH2OH H O
O
H OH H H
O H
HOH
OH
HOH
+
80 °C - 300 °C
Honnan a víz?
HOH
+
CH2OH H O
O
H OH H H
O H
HOH
OH
HOH
+
80 °C - 300 °C
Honnan a víz?
HOH
+
CH2OH
O
O H H C OH H H
O H
HOH
OH
HOH
+ +
CO 80 °C - 300 °C
Honnan a víz?
HOH
+
CH2OH
O
O H H C OH H H
H
O
H
O
+
H
HOH
OH
HOH
+ +
CO 80 °C - 300 °C
CHO H
Honnan a víz?
HOH
+
CH2OH
O
O H H C OH H H
H
O
H
O
+
H
HOH
OH
HOH
+ +
CO 80 °C - 300 °C
CHO H
Újra kezdődik a láncreakció! HOH (water) CH2OH O
OH
O OH O
OH
O
O
CH2OH
OH
OH OH
CH2OH Sav
CH2OH OH
OH O
H
O O
OH
O
O
CH2OH
OH
OH
Nedvesség hatása az olajban Túltelített az olaj, ha a víztartalom az olajban WCO > telitettség (RS = relatív telítettség)
V. Davydov, EPRI Moisture Management in Transformer Workshop, Nov.2002, Edison, New Jersey
Nedvesség hatása az olajban Víz az olajban telítési görbe
Szenzor 800
Kimenet Abszolút víztartalom az olajban (ppm)
nedvesség (RH%) 5% Szenzor hőmérséklete(°C)
Water content (ppm)
Szenzor relatív 600
20ppm 400
Kondenzációs hőmérséklet (°C)
200
75°C 20
10°C
5%
0
0
20 10
40
60
75°80
Temperature (°C)
100
Vízkoncentráció változása az olajban Rectifier Transformer B 21 MVA OFWF 15
Felső olajhőm.
40
12
30
9
20
Víz az olajban
6
10
3
0
0
Jan-04
Jan-05
Jan-06
Water in Oil (ppm)
Temperature (oC)
50
Jan-07
Víztartalom az olajban a hőmérséklettel változik
Nedvesség hatása a tekercsszigetelésben ••Nagy Nagyterhelés terhelésnöveli növeliaabuborék buborékképződés képződésrizikóját! rizikóját! Magas hőmérséklet esetén a maradék víz a 190 Kobayashi rapid heating tekercsszigetelésben Kobayashi vízgőz kiválását slow buborékok heating 170 okozhatja Temperature
150
Davydov
130 Oommen gas free
110 Oommen gas saturated
90 70 50 0
2
T.V. Oommen et al, Atlanta, 2001
4
6 WCP % w/w
8
10
Nedvesség hatása a tekercsszigetelésben Hőmérséklet hatása a dielektromos szilárdságra
Dielektromos Szilárdság
Szilárd szigetelés - letörési feszültség
200
Száraz papír
150
Buborék képződés
Nedves papír
100 50 0 0
50
100
150
200
250
Hot Spot hőmérséklet °C
Mc. Nutt et al – EPRI® 1980
Nedvesség hatása a tekercsszigetelésben Hatása papír típusától függően különböző
Aging Acceleration Factor
••Meggyorsítja Meggyorsítjaaaszigetelés szigetelésöregedését öregedését 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1
IEEE C57.91 rámutat, hogy az öregedés gyorsulásának tényezője arányos a 0.5 szigetelésben (papír) található víztartalommal.
1.5
2.5
3.5
4.5
Moisture in Paper (%)
5.5
Nedvesség vándorlása Hőmérséklet oC, RH%
84 ppm
10
90
9
80
8
70
7
60
6
50
5
40
4
30
3
20
2
10
1
Terhelés (MVA)
100
32 ppm
0 Idő (nap)
0
0
5
10
15
Szenzor hőmérséklet
Szenzor RH%
Hot spot hőmérséklet
Hot spot RH%
20
Terhelés (MVA)
Transzformátorban a nedvesség hőmérséklettől függően vándorol a papírból az olajba és vissza
Víz nagy részét a szilárd szigetelő tárolja Vékony Tekercs Vastag 2% 5%
3%
Tekercs 22%
Olaj 90%
Szigetelés súlyeloszlása
Oil 1%
Vékony 22%
Vízeloszlás
Vastag 55%
Példa a vízeloszlásra egy 25 MVA transzformátor esetében 3%-os papírnedvesség tartalommal 80 °C
40 °C Olaj (25 000litre) Papír (2500 kg) Összesen
10 ppm
0.25 kg
80 ppm 2.0kg
3%
75 kg
2.93%
75.25 kg
73.25 kg 75.25 kg
•A víz nagy része a szilárd szigetelőben van •Az olaj víztartalom változása lényegesen nagyobb, mint papír nedvesség tartalmának változása
Nedvesség tartalom a transzformátor szigetelésében állandó gondot jelent Öregedő transzformátorok hajlamosak a nedvesedésre IEEE Std 62 – 1995: –Száraz 0-2% –Nedves 2-4% –Igen nedves 4.5% + Csak az olajban lévő nedvesség mérhető
Hydran M2 Korszerű Gáz és Nedvesség monitor ¾H2 és CO ¾Nedvesség az olajban ¾Trendek ¾4 analóg bemenet ¾Adat gyűjtés ¾Hálózatképes ¾Integrált Modem/TCP-IP
Hydran M2 Transzformátor monitoring egység •
Kezdeti hiba
•
Ívhúzás érzékelése
•
Felső olajhőmérséklet
•
Hűtés állapota
•
OLTC Hőmérséklet
•
Terhelés
Dissolved Moisture Top Oil Temperature Dissolved Gases
Hydran M2
OLTC Temperature Load Current
Cooling Fan/Pumps Status Alarms
Analog Analog Set-up Set-up Screens Screens
Átfogó monitoring technika a transzformátor tank számára Szinergia Több paraméter együttes felügyelete lehetővé teszi további információk létrehozását a már mért értékek egymással történő kapcsolatba hozásával. Korrelációba vont adatok analízise által fontos, származtatott értékeket hozhatunk létre, amelyek ezután mint egyedi paraméterek állnak rendelkezésünkre.
Átfogó monitoring technika a transzformátor tank számára Szinergia Probléma: Az adatok analizálásához időre, képzett munkaerőre és szaktudásra van szükség Aktuális trend: Igen nagy a konkurencia harc és korlátozott anyagi lehetőségeink vannak Szükséges: Egy rendszer, amely az adatokat megszűri és csak a fontos információkat engedi tovább
Átfogó monitoring technika a transzformátor tank számára Szinergia Megoldás: Csökkentése az adatmennyiséget intelligens rendszer segítségével Alkalmazzon on-line, valós idejű adatcsökkentési technikát “intelligens” szenzorral és rendszerrel Használjon on-line “Modelleket” azért, hogy a kezelő csak a hasznos információkat láthassa
Hydran M2 •
korszerű transzformátor monitor Kezdeti hiba • Nedvesség olajban, tekercsben és Barriers
•
Látszólagos teljesítmény •
Hűtés állapota és követése
•
Tekercs Hot Spot
•
Öregedés sebessége
•
OLTC hiba
•
Buborék képz. határ
•
Hűtés hatékonyság
•
Halmozódó öregedés Dissolved Moisture
Hydran M2 With Models
Top Oil Temperature Dissolved Gases OLTC Temperature Load Current
Cooling Fan/Pumps Status Alarms
Hydran® S2/M2 Dual Szenzor Nedvesség szenzor
Gáz szenzor
A Hydran® Technógia: H2O szenzor
OSC
Olaj kavitáció H2O
pF
H2O H2O
Változó frekvencia Hz jel Polimerikus film
H2O Szenzor
Jel kezelés és CPU
Hydran M2 Transzformátor monitoring egység Külső szenzorok, valamint on-line modellszámítások hozzáadásával átalakul a Hydran M2 egyszerű “hibagáz monitorból” komplett transzformátor monitoring rendszerré
Átfogó monitoring technika a transzformátor tank számára Hőmérséklet Magas hőmérséklet a szigetelést gyorsabban öregíti Túl magas hőmérséklet buborék képződést idézhet elő, ami ív húzáshoz vezethet. Hirtelen hőmérséklet esés vízcsepp képződést idézhet elő az olajban, ami szintén ív húzáshoz vezethet.
Hőmérséklet kulcsfontosságú érték, amelynek fejlődését figyelemmel kell kísérni.
Átfogó monitoring technika a transzformátor tank számára Terhelés Terhelés mértéke uralja minden tekintetben a transzformátor üzemeltetését. Terhelés hatással van a transzformátor összes komponensére. Túlterhelés túlzott transzformátor öregedést okoz. Terhelés kulcsfontosságú érték, amelynek fejlődését figyelemmel kell kísérni.
Hőmérséklet és terhelés Felső olajl
Környezeti hőmérséklet szenzor
OLTC
Mágneses lábazattal rendelkező hőmérséklet szenzor Rácsíptethető terhelés szenzor
Transzformátor modell Nyers adatokat használható információvá konvertálja Adat 1 Adat 2 Adat 3 Transzformátor jellemzők
Üzemi modell
Információ
Korszerű intelligencia: Modellek Transzformátor Monitoring : adat vagy Információ?
Modellek: Modellek bázisát nemzetközileg elismert szabványok adják, mint IEEE® és IEC® Online valósidejű számítások elvégzése azért szükséges, hogy a mért adatok hasznos információkká váljanak. Felhasználjuk a transzformátor teszt- és melegítési protokolljának adatait azért, hogy hozzá igazítsuk a modellt a transzformátorhoz.
Tekercs Hot Spot LV
Például vizsgáljunk egy 3 fázisú kéttekercses transzformátort
HV
Példa: Tekercs hőmérséklet modell Elérhető
Felső olajhőmérséklet Tekercs Hot Spot hőmérséklet
keressük
Hogyan ??
Tekercs hőmérséklet modell Ultimate hot-spot temperature rise on winding H
Bemenetek: ⎛I ⎞ ⎟⎟ ∆Θ = ∆Θ * ⎜⎜ I ⎝ ⎠ olajhőmérséklet •Felső Hot-spot temperature rise on winding H at end of time interval: •Terhelő áram az egyes tekercseken ∆Θ = ∆Θ + (∆Θ − ∆Θ )⎛⎜1 − EXP⎛⎜ − ∆t ⎞⎟ ⎞⎟ Τ ⎠⎠ ⎝ karakterisztika ⎝ •Transzformátor Hot-spot temperature on winding H 2m
HHu
HHR
H
HR
HH
HHi
HHu
HHi
W
Θ HH = ΘTO + ∆ΘHH
Szabály: ∆Θ HHi = ∆Θ HH •Számítás összhangban az IEEE és Ultimate hot-spot temperatureIEC rise on winding X loading guides -al Reset of initial winding H hot spot temperature rise
∆Θ HXu
⎛I ⎞ = ∆Θ HXR * ⎜⎜ X ⎟⎟ ⎝ I XR ⎠
2m
Kimenet: ⎞⎞ )⎛⎜1 − EXP⎛⎜ − ∆t Τlegmelegebb ∆Θ = ∆Θ •+ (Primer ∆Θ − ∆Θ tekercsek ⎟⎟ ⎝ ⎠⎠ ⎝ pontjának számított hőmérséklete Hot-spot temperature on winding X: • Max érték naplózása idő-stemplivel Θ HX = ΘTO + ∆Θ HX • Figyelmeztetések és alarmok Reset of initial hot spot temperature rise for winding X: Hot-spot temperature rise on winding X at end of time interval: HX
HXi
∆Θ HXi = ∆Θ HX
HXu
HXi
W
Tekercs hot spot hőmérséklet Modell működésének igazolása 700
60
600
50
500
40
400
30
300
Felső olajhőmérséklet
20
200
10
100 0
6
12
18
24
30
36
42 48 54 Tim e (hours )
60
66
72
78
84
90
96
Load A
Terhelés
70
Temperature oC
Számított Hot-spot Mért Hot-spot (FO-val)
Terepi tapasztalat gyűjtés on-line nedvesség monitorozással US Western Utility 50MVA, 230 / 13.8 kV Hydran M2 a tartalék hűtő alsó csatlakozási helyére lett felszerelve
Nedvesség napi változása az olajban, egyedi mintavételezéssel a papír nedvesség tartalma nem határozható meg 60
30 Top-oil Temp.
30 20 10 0 19-Oct
20-Oct
20
50.0
Sensor Temp.
15
RH% at Sensor
40.0
10
Top-oil Temp.
30.0
Apparent WCP 20.0
5 4 3
5 2
WCO ppm
Load
6
WCP %
60.0
40
RH%, ppm, Load p.u.X10
25
Temperature, RH%
Temperature
50
0
10.0 21-Oct 0.0 19-Oct
22-Oct
23-Oct
24-Oct
25-Oct
26-Oct
WCO ppm 20-Oct
21-Oct
22-Oct
23-Oct
24-Oct
25-Oct
1 0 26-Oct
WCP: Min 1.3% Max 2.5%
Az olaj nedvesség tartalmának (WCO) adatainak hosszú idejű gyűjtése lehetségessé teszi a papír nedvesség tartalmának (WCP) meghatározását 50
1.20
40
1.00
30
0.80
Sensor Temp.
20
0.60
Load p.u.
10 0 Sep-03
0.40
RH% at Sensor Oct-03
Nov-03
Dec-03
Jan-04
Feb-04
0.20 Mar-04
Load p.u.
Temperature, RH%
Top-oil Temp.
60
5.0
Hot-Spot Temperature
50
4.5
40 30
4.0
Diffusion Time Constant.
3.5
20
3.0
10
2.5
0
2.0
-10
1.5
WCP in winding insulation
-20
Sep-03
Oct-03
Nov-03
Dec-03
Jan-04
Feb-04
1.0
Mar-04
WCP (%)
Temperature (oC), Diffusion Time Constant (days)
Nedvesség tartalom számítása hot-spot közeli tekercsszigetelésben
Nedvesség tartalom számítása az alsó fő elválasztó szigetelésben 80 60 40
5.0
Diffusion Time Constant.
4.5 4.0
Bottom oil temperature
3.5
20
3.0
0
2.5
WCP in barrier insulation
-20
Sep-03
Oct-03
Nov-03
Dec-03
Jan-04
Feb-04
2.0
Mar-04
WCP (%)
Temperature (oC), Diffusion Time Constant (days)
100
Mivel a nedvesség tartalom alakulása a tekercsszigetelésben és a prespán elválasztó szigetelőben eltérő, így saját trendekkel rendelkeznek Hot-spot Temp.
50 Temperature, WCO ppm
5.0 4.5
Bottom oil Temp.
40
4.0
30
3.5
20
3.0
10 0
WCP in barriers
2.5 2.0
WCP in winding
-10
1.5
WCO ppm -20 Sep-03
Oct-03
Nov-03
Dec-03
Jan-04
Feb-04
1.0 Mar-04
Water Content in Paper %
60
Nedvesség hatása a papírban z
z z
z
Víz mennyisége a papírban egy igen fontos paraméter, amelyet ismernünk kell, és amely a következőkre direkt hatással van: Tekercsszigetelés öregedésére Buborék képződéshez tartozó hőmérsékletre, amely korlátozza a transzformátor túlterhelhetőségét Elválasztó szigetelő dielektromos ellenállására a tekercs alján
Nedvesség hatása a prespán elválasztó szigetelésben A nagyfeszültségű tekercs körüli HV
Discharge inception voltage (%)
LV
elektromos mező kisülésekhez vezethet nedves átvezető szigetelő estében 100 80 60 40 20 0 0
1
2
3
Moisture in paper (%)
Nedves elválasztó szigetelés = Erős kisülések Alstom T&D, Merida, 2003
4
Példa: nedvesség a papírban modell
Nedvesség hatása a tekercsszigetelésben Megoldás: Összefüggés van a papírban és az olajban található víz között Azonban ez az összefüggés dinamikus és változik a transzformátor terhelésének függvényében A víz transzformátoron belüli eloszlása meglehetősen összetett és változó
Víz olajban, víz papírba, összefüggéseket ábrázoló egyensúly diagrammok elérhetőek Oommen 1983
16
Oommen 1983/2003
10 0 °C 20 °C 40 °C
8 6 4
Temperature ( °C )
12 Moisture in Paper ( %)
Absolute Humidity Absolute Humidity in Paper(% ( %)
14
60 °C 80 °C 100 °C
2 Moisture in Oil (ppm)
0 0
40 60 20 80 Relative Humidity ( %)
Relative Humidity %
100
Víz olajban, víz papírba, összefüggéseket ábrázoló egyensúly diagrammok elérhetőek z
z z
Ezek a diagrammok feltételezik, hogy az egyensúly fennáll (a nedvesség mozgása leállt az olaj és a papír között) De ez soha nem így van. Sokan hibáznak a diagrammok felhasználásakor nem gondolnak arra, hogy az egyensúlynak feltételei vannak és ez a hiba igen költséges lehet számukra.
Víz olajban, víz papírba, összefüggéseket ábrázoló egyensúly diagrammok elérhetőek Papír a transzformátorban hőmérséklettől függően tartalmaz nedvességet z
z
Különböző részei a szigetelésnek különböző vastagsággal rendelkeznek (tekercsszigetelés - elválasztó szigetelés) Az egyensúlyi állapot elérése ezért az elválasztó szigetelésben jóval tovább tart, mint a tekercsszigetelésben
Nedvesség tartalom a transzformátoron keresztül nem egyforma
ing
Oi
Wi nd 64
Temperature (oC)
76
1.2
iers arr in b Th
Guided convection flow through disk windings
56
tion sula g in
44
din Win
l
Érdekes a tekercsszigetelés szempontjából
1.7 2.2
3.3
Moisture content (%)
Érdekes az elválasztó szigetelés szempontjából
Nedvesség hatása a papírban z
z
z
Ahogy a hőmérséklet változik a transzformátorban, úgy vándorol a nedvesség a papír és olaj között A gyakorlatban az egyensúlyi diagrammokat szinte sosem lehet felhasználni Csak egy dinamikus modell, amely valós időben számol, tud elfogatható kiértékelést adni papír nedvesség tartalmáról
Nedvesség és buborék modell SZENZORS Nedvesség szenzor
Felső olajhőmérséklet H tekercs áram X tekercs áram (opció)
Y tekercs áram (opció
Tekercs hot-spot hőmérséklet modell
Nedvesség szenzor hőmérséklet
RULES • Feltételezzük,hogy egy meghatározott nagy terhelés mellett transzformátorban az abszolút vízmennyiség eloszlása egyforma • Tekercs nedvességtartalma levezethető a nedvesség szenzor méréséből • Papír olaj eloszlási görbék felhasználhatók és figyelembe veszik a víz-olaj vándorlás időállandóját
KIMENET Víztartalom a szigetelő papírban Buborék képződési hőmérséklet Víz kondenzációs hőmérséklet Víztartalom Elválasztó szigetelő Abszolút víztartalom az olajban (ppm)
Nedvesség és buborék modell
Víz kondenzációs hőmérséklet Tekercs buborék képződés hőmérséklet
Buborék hőmérsékleti határérték alarm pont Abszolút víztartalom az olajban
Nedvesség és buborék modell
Szigetelés öregedés
• Tekercs szigetelés idővel és hőmérséklet hatására depolimerizáción megy keresztül • Ez a folyamat megfordíthatatlan és szigetelés öregedést okoz
Ennek a transzformátornak már “annyi” Papír rugalmassága megszűnt => eredmény papíröregedés
Hiba fejlődése gyenge pontokon Gyenge pontok okozói lehetnek egy későbbi kiesésnek
Szigetelés öregedés Hőmérséklet hatása az öregedésre
Ageing acceleration factor
1000
100
10
1
IEEE termikusan javított papír
0.1
IEC normál Kraft papír
0.01
IEEE normál Kraft papír
0.001 60
70
80
90
100
110
Temperature
120
130
140
150
Szigetelés öregedés Nedvesség hatása az öregedésre
Aging acceleration factor
15
10
Normál Kraft papír Termikusan javított papír
5
Aramid papír 0 0
1
2
3
4
Moisture content in paper (%W/W)
5
6
Öregedési sebesség faktor
Szigetelés öregedés 3
Oxigén hatása az öregedésre
2.5 2 1.5 1 0.5 0
Seal Type
Membrán
Olaj konzerváló rendszer
Szabad lélegzés
