Transcript R A2-01

UTICAJ PROMENE RADNE TEMPERATURE NA
DIELEKTRIČNU ČVRSTOĆU TRANSFORMATORSKOG
ULJA
Ljubiša Nikolić, Nikola Ilić,Slađana Teslić –
ETI”Nikola Tesla”, Beograd
Slavče Jevtić – TENT-A
CG-Cigre-2011
Cigre CG 2011
1
1 RELATIVNA OVLAŽENOST ULJA
Cigre CG 2011
2
1.1 Relativna ovlaženost ulja
(po zapremini ili po težini)
RH = Cw/Cw-max = f(Cw-max)
RH(%)= 100*Cw/Cw-max = f(Cw-max)




RH – relativna ovlaženost ulja
RH(%) - relativna ovlaženost ulja u procentima
Cw(ppm) – sadržaj vode u ulju na nekoj temp.
Cw-max(ppm) – maksimalni sadržaj rastvorene
vode za datu temperaturu.

PS: Kod ulja uobičajeno govorimo o težinskim odnosima,
 kod gasova su uobičajeni zapreminski odnosi
Cigre CG 2011
3
1.2 Kriva zasićenja ulja vodom
(Sadržaj vode pri RH=100%)
Cigre CG 2011
4
1.3 Odnosi abs.sadržaja vlage u
transf.ulju i sadržaja vlage u papiru
(u stanju ekvilibrijuma: Nielsen-ove krive,...)
Cigre CG 2011
5
1.4 ON-line kontrola rel.ovlaženosti ulja
Sadržaj vlage u ulju
 Srednja temperatura
 Ekvilibrijum
 Kriva zasićenja


Cigre CG 2011
Dinamičko praćenje
RH u vremenu i
procena DČu
6
1.5 Kapacitivna sonda za merenje RH ulja

Kapacitivna sonda se sastoji od dve elektrode, jedna je
porozna, i higroskopnim dielektrikom. Rel.diel.konstanta
vode je 80. Merenjem promene kapacitivnosti ovakve
sonde, uređaj se kalibriše da meri RH.
Cigre CG 2011
7
1.6 Kontrola ovlaženosti drveta, papira,...
Cigre CG 2011
8
1.7 Uređaji za merenje ovlaženosti papira
Cigre CG 2011
9
1.8 Relativna i apsol. ovlaženost papira
Cigre CG 2011
10
1.9 Rel.ovlaženost papira u funkciji
absol.ovlaženosti papira i temperature
Cigre CG 2011
11
1.10 Promena RH(%RS) transf.ulja za
vreme ogleda zagrevanja ET
Cigre CG 2011
12
1.11 Promena RH (%RS) transf.ulja za
vreme ogleda zagrevanja ET
Cigre CG 2011
13
1.12 Negativne posledice ovlaženosti ET
 Ubrzano
starenje celuloznih materijala
(papir +presbord/kraftbord)
 Smanjenje DČ ulja sa povećanjem RH
 Smanjenje DČ čvrste izolacije
 Rizik od stvaranja mehurića pri naglom
povećanju temperature namotaja
Cigre CG 2011
14
2 ZAVISNOST DČ i RH ULJA
Cigre CG 2011
15
2.1 Zavisnost DČ i RH
DČ = DČmax*(1 – RH),

DČmax –je DČ potpuno čistog i suvog ulja i znosi≈85kV/2,5mm
RH –ovlažnost ulja,
 RH=(RH(%)=(Cw/Cw-max)*100

Linearnost ovakve relacije je sasvim zadovoljavajuća u opsegu RH od 0,05
do oko 0,8. Realne promene vrednosti DČ u funkciji Cw, i RH pri nekoj
temperaturi prikazane su sledećim grafikom.
U IS ET sa uljno-papirnom izolacijom povećanjem temperature vlaga iz
papira migrira i deponuje se u ulju, i tako menja dotadašnje stanje
ravnoteže tj. količinu rastvorene vlage u ulju. To znači da se u jednom
idealnom sistemu oba ova suprotstavljena efekta kompenzuju.
Cigre CG 2011
16
2.3 Ilustracija ET sa različitim Cp(%)
(DČ u radu ET, i merena u Laboratoriji)
Cigre CG 2011
17
3 IZVORI KONTAMINACIJE VLAGOM
jednog ET
Cigre CG 2011
18
3.1 Detalj namotaja VN
Cigre CG 2011
19
3.2 Odnosi masa i površina čvrste
celulozne izolacije u funkciji njene
namene tj.debljine izolacija

Cigre CG 2011
Primer blok transf.: 400MVA, 18/347kV
20
3.3 Raspodela temperature i vlage po
visini ET
Cigre CG 2011
21
3.4 Primer promene sadržaja vlage u
ulju i papiru u zavisnosti od pog. stanja
ET
Cigre CG 2011
22
3.5 Difuzione vrem. konstante za uljnopapirni sistem u zavisnosti od debljine
“papira”
Cigre CG 2011
23
4 ON-line MONITORING
OVLAŽENOSTI TRANSF.ULJA
Cigre CG 2011
24
4.1 Primer 1: Promena RH transf.ulja sa
promenom temperature
Cigre CG 2011
25
4.2 Primer 2: Promena RH transf.ulja sa
promenom temperature
Cigre CG 2011
26
4.3 Primer 3: Promena abs.sadržaja
vlage u papiru i u transf.ulju sa
promenom temperature
Cigre CG 2011
27
5
Cigre CG 2011
ŽIVOTNI VEK ET U FUNKCIJI
NJEGOVE OVLAŽENOSTI
28
6 Uticaj vlage kombinovan sa
sadržajem čestica na DČ ulja
Cigre CG 2011
29
7 EKSPERIMENT
 Na
modelu uljno-papirnog izolacionog
sistema za ET reda 200MW, 220kV:
 1,7
kg trafoborda 3mm
 0,6 kg trafoborda 1mm
 15 lit čistog i suvog transf. ulja
Odnos papir-ulje:
Cigre CG 2011
1: (6-7)
30
7.1 Trafobord u modelu
(1,7kg 3mm + 0,6kg 1mm)
Cigre CG 2011
31
7.2 Merenje DČ ulja u modelu
(integrisane merne elektrode: fi 20mm, razmak 1mm)
Cigre CG 2011
32
7.3 Kondicioniranje uljno-papirnog
modela: 600C, 4 dana x 24h
Cigre CG 2011
33
7.4 Simulacija naglog pada temperature
ovlaženog ET
(npr. ispad iz pogona posle visokog opterećenja pri ledenoj kiši)
Cigre CG 2011
34
7.5 Merenje DČ tokom pada temperature
u modelu (negativni gradijent temp.)
Cigre CG 2011
35
7.6 Merni rezultati:
DČ u f(temp. i vremena)
Real.
t
RPt100
Θ
ΔΘ/Δt
DČ
DČ
vreme
(min)
(Ω)
(°C)
(°C/min)
(kV/mm)
(kV/cm)
13:04
0
122.4
58.24
28
280
13:08
4
119.3
50.18
2.02
21
210
13:10
6
117.6
45.76
2.21
26
260
13:12
8
116.3
42.38
1.69
15
150
13:14
10
115.2
39.52
1.43
25
250
13:16
12
114.3
37.18
1.17
19
190
13:18
14
113.6
35.36
0.91
17
170
13:20
16
112.6
32.76
1.30
22
220
13:22
18
111.8
30.68
1.04
18
180
13:23
19
111.1
28.86
1.82
19
190
13:28
24
110.3
26.78
0.42
20
200
13:30
26
109.7
25.22
0.78
16
160
13:32
28
109.2
23.92
0.65
14.5
145
13:34
30
108.8
22.88
0.52
14.5
145
13:36
32
108.4
21.84
0.52
14.5
145
13:38
34
108.1
21.06
0.39
16
160
Cigre CG 2011
36
7.7 DČ = f(hlađenja i vremena)
(grafički prikaz rezultata merenja)
50
45
40
DČ(kV/mm)
35
30
hladjenje od 60C do 10C,
Cw=86ppm
25
posle 60 sati na 20C, Cw=10,8ppm
20
15
10
5
0
0
50
100
150
200
250
t(min)

Posle oko 90 min je došlo do zasićenja ulja vlagom u formi suspenzije
kapljicama vlage , i do praktičnog gubitka DČ. Posle 60h DČ je totalno
regenerisana. Na uzorku ulja na početku merenja sadržaj vode je bio
86ppm, na uzorku ohlađenog ulja posle 60 sati je bio 10,8ppm.
Cigre CG 2011
37
8 Konvenc. dijagnostika ovlaženih ET
(određivanje sadržaja vlage)




OFF-Line
ON-Line
(isključen i razvezan ET)
(za vreme normal. pogona)
RVM-Recavery Voltage Meter
PDC-PolarizationDepolarization Current
FDS-Frequently Domain
Spectar
Faktor diel.gubitaka papira,
(tgdP=0,0021+0,0083CP2,
εr=3,8+0,41Cp, pri 80°C, a
tgδP preko tgδNAM i
tgδULJA)

direktna sa papira/uzorka KF
Cigre CG 2011

Na osnovu sadržaja vode u
uzorku ulja uzetom na
temeraturi t, i preko
ekvilibrijumskih krivih
Cp(%)=f(Cw(ppm)-lab. i tpogon), npr. Nielsen,
Piper,... (izvođenje
zaključaka je regulisano
standardima, i sa
lab.rezultatima za DČulja
učestvuje u proceni stanja
ET)
38
8.1 Sistematska greška pri konvenc.
proceni ON-line na osnovu
ekvilibrijumskih krivi
HLADAN ET
Cw(ppm) –nisko
 DČ(kV/2,5mm) – visoko

Cigre CG 2011
TOPAO/VRUĆ ET

Cw(ppm) - visoko
 DČ(kV/2,5mm) - nisko
39
9
ОN LINE MONITORING
OVLAŽENOSTI ULJA
TENT-B
725MVA
21/400kV
9 gasova+
RH ulja
Cigre CG 2011
40
9.1 Primer ON-line monitoringa
ET 725MVA, 400kV
(9 gasova+RH)
Cigre CG 2011
41
9.2 Primer ON-line monitoringa
ET 725MVA, 400kV
(9 gasova+RH)
Cigre CG 2011
42
9.3 Primer ON-line monitoringa
ET 618MW, 400kV
(9 gasova+RH)
Cigre CG 2011
43
10 ILUSTRACIJA PROMENE DČ
TOKOM SUŠENJA ET

I-zona: polako nestajanje
emulzovane vlage, pa
stoga i oštro podizanje DČ
 II-zona: otklanjanje
rastvorene vode iz ulja
 III-zona: zona bržeg
sušenja ulja nego što
difuziono pristiže iz papira
Cigre CG 2011
44
11 PROCENJENI SIGURNOSNI
NIVOI DČ u f-ji naponskog nivoa
Un(kV)
Oblast
sigurnih
nivoa,
DČ(kV/2,5mm)
Opasna
oblast,
DČ(kV/2,5mm)
do 30
40 - 30
20
do 110
50 - 40
30
do 220
55 - 45
35
preko 220
60 - 50
40
Cigre CG 2011
45
12 PRIBLIŽNA PROCENA STANJA
ET PO STEPENU OVLAŽENOSTI ET
Stanje ET
Opis klasifikacije stanja ET
Dobro
Suv ET. Sadržaj vlage ispod 1%. Male promene
sadržaja vlage u ulju sa temp., tipično ispod 15ppm.
RH ispod 5% pri rad.temperaturama od 60 do 70C
Zadovoljavajuće
Pod norm.rad.uslovima RH ostaje ispod 30% i pri
najnižim rad.temp. K-ka ovakvih IS je da je sadržaj
vlage u čvrstoj izolaciji ispod 2%.
Verovatno
ovlažen
Ovlažen
Pod norm.rad.uslovima RH može da prevaziđe
vrednost 30% pri najnižim rad.temp.
Cigre CG 2011
Pod norm.rad.uslovima RH može da dostigne i
prestigne 50% tj. može se opasno približiti zoni u kojoj
je moguća pojava stvaranja emulzije ulje-voda.
46
ZAKLJUČAK

1. Vlaga u ET je vrlo nepoželjna.

2. Ako je već prisutna u neželjenoj količini, sagledavanjem
uticaja na izol. k-ke, može se uticati na pouzdanost rada ET, do
termina za sušenje koji se može planirati.

3. Detektovanjem rizičnih situacija, kada je proboj u ulju vrlo
verovatan, možemo ga izbeći određenim manipulacijama.

4. Pomoću aktuelnih kriva DČ, uz poznavanje odnosa količina
papir/ulje, moguće je odrediti i minimalno potrebnu količinu
vlage koju treba iz ET eliminisati, da bi se teretio do željene
max.temperature, naročito kod OFAN i OFAF
Cigre CG 2011
47
HVALA
Cigre CG 2011
NA PAŽNJI
48
PITANJA ?
Cigre CG 2011
49
Temperatura pojave mehurića u zavisnosti
od sadržaja vlage u namotaju
Cigre CG 2011
50