Transformator E: 800 kVA, 15/0,4 kV

Piątym transformatorem, poddanym badaniom w warunkach kontrolowanych deformacji, była trójfazowa jednostka olejowa o mocy 800 kVA i napięciach 15/04 kV; dokładny typ, z powodu braku tabliczki znamionowej, nie jest znany. Uzwojenie górnego napięcia połączone było w trójkąt, uzwojenie dolne – w gwiazdę. Część aktywną transformatora ustawiono w laboratorium i poddano szczegółowym badaniom. Uzyskano w ten sposób kilkaset krzywych, rejestrowanych w różnych konfiguracjach pomiarowych, dla różnych defektów symulowanych w uzwojeniach. Poniżej przedstawiono kilka najważniejszych przypadków, wpływających na interpretację wyników FRA. Widok części aktywnej przedstawiono na ryc. 6.30. Zdjęcie wykonano po usunięciu z jednej z kolumn uzwojenia górnego napięcia, w związku z czym widoczne są uzwojenia dolnej strony.

Ryc. 6.30. Część aktywna transformatora E: 800 kVA, 15/0,4 kV

69 Na rycinie 6.31 przedstawiono wpływ braku oleju na zmiany w odpowiedzi częstotliwościowej transformatora w kadzi, z oryginalnymi izolatorami przepustowymi.

Podobnie, jak dla omówionego wcześniej autotransformatora D, zauważyć można przesunięcie charakterystyki w prawo w całym zakresie częstotliwości o taką samą wartość oraz niewielką zmianę tłumienia. Stosunek częstotliwości poszczególnych punktów przed i po przesunięciu krzywej wyniósł f1 / f2 = 0,74, czyli podobnie jak dla autotransformatora D. Można wnioskować zatem, iż przesunięcie po częstotliwości w przypadku zmiany medium izolacyjnego nie zależy od geometrii transformatora, mimo iż cała charakterystyka FRA dla mniejszej jednostki E przesunięta jest względem charakterystyki dużego autotransformatora D o dekadę w stronę wyższych częstotliwości (pierwszy rezonans pomiędzy 100 Hz a 1 kHz dla D oraz pomiędzy 1 kHz i 10 kHz dla E). Dodatkowo w obu przypadkach brak oleju nie wpłynął na pierwsze indukcyjne zbocze opadające, związane z główną indukcyjnością magnesującą, co potwierdza pojemnościowy charakter badanego zjawiska.

10² 10³ 10⁴ 10⁵ 10⁶

Rys. 6.31. Wpływ zmiany medium izolacyjnego na odpowiedź częstotliwościową transformatora E

Kolejna ryc. 6.32 obrazuje wpływ obecności kadzi podczas pomiarów odpowiedzi częstotliwościowej na rejestrowane wyniki. Wieko, wraz z izolatorami przepustowymi, pozostało połączone z częścią aktywną. Wpływ kadzi sprowadza się do zmian w pojemnościach doziemnych i do ewentualnego ekranowania części aktywnej przed wpływem czynników zewnętrznych (np. w przypadku realizowania pomiarów w warunkach kontrolowanej deformacji bez kadzi, na terenie stacji elektroenergetycznej). Jak widać na rycinie, nastąpiło przesunięcie części rezonansów w kierunku niższych częstotliwości i zmiany w tłumieniu, jednak kształt krzywej nie uległ zasadniczym zmianom (nie zaniknęły one ani nie wystąpiły dodatkowe rezonanse). Oznacza to, iż metodologia wykonywania prób deformacyjnych na części aktywnej bez kadzi jest dopuszczalna. Wnioski uzyskane w ten sposób będą dotyczyły także kompletnych transformatorów. O wiele większy wpływ na kształt krzywej ma konstrukcja uzwojenia i geometria części aktywnej, stąd tak duże różnice kształtu krzywej FRA dla różnych transformatorów, nawet dla tych samych napięciach i mocy.

70

10² 10³ 10⁴ 10⁵ 10⁶

-100 -90 -80 -70 -60 -50 -40 -30 -20

FRA (dB)

f (Hz)

transformator bez oleju w kadzi transformator bez kadzi

Ryc. 6.32. Wpływ obecności kadzi na odpowiedź częstotliwościową transformatora E

Na kolejnych dwóch rycinach przedstawiono wyniki prób deformacyjnych. Jak wspomniano powyżej, na opisywanej jednostce wykonano wiele systematycznych prób, polegających na powtarzaniu tych samych deformacji dotyczących kolejnych cewek lub grup cewek i na wykonywaniu pomiarów w kilku układach pomiarowych. Na rycinie 6.33 przedstawiono wpływ odkształcenia górnej cewki (poprzez zwiększenie odstępu do cewki nr 2) na kształt krzywej (Def-Uzw-Poosiowe).

10⁵ 2x10⁵ 3x10⁵ 4x10⁵5x10⁵ -80

-70 -60 -50

FRA (dB)

f (Hz)

pomiar referencyjny cewka 1 +4 mm cewka 1 +8 mm cewka 1 +12 mm

Ryc. 6.33. Wpływ deformacji poosiowej cewki nr 1 na odpowiedź częstotliwościową

Różnice pomiędzy krzywymi widoczne są w szerokim zakresie częstotliwości i polegają głównie na zmianach tłumienia. Krzywe układają się kolejno, co potwierdza fakt, że źródłem zmian jest wprowadzana deformacja. Podobny efekt można zaobserwować na ryc. 6.34, na którym przedstawiono wpływ takiej samek deformacji, ale wprowadzonej na różnych wysokościach uzwojenia; dodatkowo pojawiły się przesunięcia częstotliwości dla wartości

71 poniżej 80 kHz. Oczywiście, w przypadku takich deformacji krzywe nie układają się już kolejno, ponieważ zachodzi zbyt wiele zmian w układzie elektromagnetycznym uzwojeń.

W obu przypadkach deformacje wpłynęły na zakres częstotliwości odpowiadający lokalnym zmianom, w sposób bardzo wyraźny i łatwy do detekcji w warunkach przemysłowych, gdyż różnice w tłumieniu przekraczały w przypadku wszystkich deformacji wartość 2 dB, często traktowana jako graniczną w praktyce przemysłowej; maksymalnie osiągnęły nawet ponad 10 dB.

Także zakres 20–80 kHz na ryc. 6.34 dostarcza wyraźnej informacji o problemie istniejącym w geometrii uzwojenia.

2,5x10⁴ 5x10⁴7,5x10⁴10⁵ 2,5x10⁵ 5x10⁵ -80

-60 -40

FRA (dB)

f (Hz) pomiar referencyjny cewka 1 +12 mm cewka 5 +12 mm cewka 9 +12 mm

Ryc. 6.34. Wpływ deformacji poosiowej cewek nr 1, nr 5 i nr 9 na odpowiedź częstotliwościową

Ostatnią opisaną próbą jest wprowadzenie zwarć w uzwojeniu; na ryc. 6.35 przedstawiono wpływ zwarcia cewek nr 1 i nr 2, nr 3 i nr 4, oraz wszystkich cewek od 1 do 4 (Def-Uzw- -Zwarcie).

10⁴ 10⁵

-100 -80 -60 -40

FRA (dB)

f (Hz)

pomiar referencyjny zwarcie cewek 1-2 zwarcie cewek 3-4 zwarcie cewek 1-4

Ryc. 6.35. Wpływ zwarć w uzwojeniu pomiędzy kolejnymi cewkami na odpowiedź częstotliwościową

72

W przypadku tego transformatora krzywe w zakresie częstotliwości wokół pierwszego rezonansu równoległego – odpowiadające za obwód magnetyczny – nie zmieniły się tak drastycznie, jak miało to miejsce np. w przypadku jednostki B o tej samej mocy, choć przy większych gabarytach geometrycznych. Zmiany te są jednak wyraźne, gdyż skutkują przesunięciem częstotliwości rezonansu oraz zmianą nachylenia krzywej powyżej tego rezonansu. Bardzo duże różnice występują także w wyższych zakresach częstotliwości, na co wpływ mają zarówno położenie, jak i skala zwarcia. Po raz kolejny potwierdzono więc, że taki defekt jest łatwy do wykrycia, zresztą również przy zastosowaniu innych metod diagnostycznych.