Transcript R A2-10 - CG KO CIGRE

I SAVJETOVANJE CG KO CIGRE
STK A2 TRANSFORMATORI
R A2-10
ULOGA DIJAGNOSTIKE KONVENCIONALNIM
ELEKTRIČNIM METODAMA KOD KVAROVA
ENERGETSKIH TRANSFORMATORA I
POTVRDA NJENE EFIKASNOSTI KASNIJIM
DEFEKTAŽAMA
GORAN MARTINOVIĆ*, ŽELJKO IVANOVIĆ, GORAN JOVANOVIĆ
ELEKTROPRENOS
PODGORICA
CRNA GORA
UVOD



Unutrašnji kvar energetskog transformatora - definisan iz ugla
raspoloživosti - predstavlja gubitak funkcionalnih svojstava
koji, po prirodi stvari, za posljedicu ima stavljanje
transformatora van pogona i njegovo, najčešće dugotrajno
dovođenje u pogonski prihvatljivo stanje.
Unutrašnji kvarovi energetskog transformatora po karakteru
u početnoj fazi razvoja, mogu se svrstati u tri osnovne
kategorije: električne, mehaničke i termičke. Ukoliko se
inicijalni kvar ne sanira, obično, promijeni karakter i, najčešće,
završava kao težak električni kvar.
Očuvanje integriteta i prvobitne geometrije namotaja i
integriteta njegovog izolacionog sistema su ključni faktori koji
obezbjeđuju pouzdan rad ETR-a. Uzroci kvarova na
namotajima i njihovom izolacionom sistemu (podužnoj,
međuzavojnoj i glavnoj izolaciji) su visoki gradijenti
električnog polja, mehanička naprezanja i lokalna
pregrijavanja.




Uzroci kvarova ETR su, generalno gledano,
posljedica:
propusta nastalih u fazi proizvodnje
(projektantsko-konstruktorski, tehnološki i u
kvalitetu upotrijebljenih materijala);
neadekvatnog transporta, grešaka u
eksploataciji i lošeg održavanja;
vanrednih pogonskih događaja u
elektroenergetskom sistemu
(preopterećenja, penaponi i kratki spojevi);
prirodnog starenja osnovnih komponenti
ETR.
DIJAGNOSTIKA KVAROVA ENERGETSKIH TRANSFORMATORA
Osnovni zadatak dijagnostike je da utvrdi uzrok (inicijalni kvar), obim
i lokaciju kvara, tj. da obezbijedi pouzdane pretpostavke za
donošenje ispravne odluke o mjestu konačne defektaže i načinu
sanacije kvara.
Prvi korak u dijagnostici kvara je prikupljanje relevantnih informacija
od eksploatacionog personala, registrovanje prorade zaštita i
signalizacije, vizuelni pregled ETR-a i uzimanje uzoraka ulja i gasova
kvara iz “Buholc” relea koji se šalju na dalju analizu.
Nakon toga se pristupa ispitivanju ETR-a.
Prenos raspolaže mjernom opremom za sljedeće dijagnostičke metode:
 mjerenja struja magnećenja (400 V);
 mjerenje jednosmjernom strujom omskih otpora namotaja;
 mjerenje induktivnosti usljed rasipanja;
 mjerenje prenosnog odnosa;
 mjerenje otpora izolacije i koeficijenta dielektrične absorpcije;
 mjerenje tg δ i kapaciteta izolacionog sistema ETR;
 mjerenje tg δ i kapaciteta izolacionog sistema provodnih izolatora;
 termovizijska i ultrazvučna kontrola.
Zaštite kojima je opremljen svaki ETR– obavljaju u
principu dvije različite funkcije: zaustavljaju proces
evolucije kvara u ETR-u na inicijalni kvar i od njega
štite EES, ili štite ETR od posljedica kvarova u EESu. Prorada zaštita ETR predstavlja veoma koristan
dijagnostički parametar.
Ključna etapa u procesu dijagnostike je detaljna
analiza: rezultata obavljenih i prethodnih mjerenja,
prorada zaštita, prikupljenih informacija i istorije
ETR.
Na temelju obavljenih analiza formira se vjerovatni
scenario razvoja kvara koji, najčešće već u ovoj
fazi, omogućava donošenje ispravne dijagnoze o
mjestu i obimu kvara. Ispravnost dijagnoze se
provjerava vizuelnim pregledom dostupne
unutrašnjosti ETR-a i rezultatima GH analize, pa se
donosi odluka o mjestu konačne defektaže.
ETR 110/35 kV, 63 MVA, fab. br. 338018/1977
Od eksploatacionog osoblja dobijene su
detaljne informacije o pogonskim
događajima koji su predhodili ispadu. Kao
posebno važne navode se sljedeće:






ispad ETR-a djelovanjem Buholc zaštite desio se nekoliko
sekundi nakon pojave signala Buholc opomene;
ostale zaštite nijesu reagovale;
nije bilo nikakvih drugih signala vezanih za ovaj ETR;
tridesetak minuta prije ispada ETR-a u jednom od pogona
industrijskog potrošača (snage 10 MVA) došlo je do ozbiljnog
kvara koji je isključen napojnim prekidačem njihovog
postrojenja 35 kV. Nakon obavljenih manipulacija i odvajanja
mjesta kvara ponovo je uključen napojni prekidač;
pet minuta poslije toga uključenja ETR je ispao iz pogona;
u Buholc releu zatečeno je 350 cm3 gasova kvara.






Scenario razvoja kvara baziran je na sljedećim
elementima:
ETR je, skoro trideset godina, neprekidno izložen
izuzetno teškim režimima rada;
u toku prethodnog ljeta ETR je, u dva navrata. pretrpio
bliske kratke spojeve – faktički na izvodima 35 kV;
na prethodnim ispitivanjima 2007. i 2008. godine
registrovan je povećan otpor faze 1W primarnog
namotaja u čitavom dijapazonu regulacije R=1,83 %;
gasnohromatografskom analizom ulja krajem 2007.
godine konstatovano je toplo mjesto u ETR-u sa θ >
700˚C;
već navedenim informacijama dobijenim od
eksploatacionog personala.
Rezultatima obavljenih ispitivanja



Pretpostavljeni scenario razvoja kvara bio je
sljedeći:
Havarija u pogonu industrijskog potrošača
dovela je do dodatnog slabljenja galvanske
veze na mjestu lošeg spoja u fazi 1W.
‚Tokom narednog pola sata ETR je radio u
praznom hodu.
ETR je opterećen uključenjem napojnog
prekidača 35 kV, što je dovelo do
povećanog grijanja mjesta lošeg spoja i
intenzivnog generisanja gasova kvara,
progesivne degradacije i konačno do
definitivnog prekida spoja praćenog
pojavom električnog luka koji aktivira Buholc
zaštitu.
Da bi kvar bio lociran na bazi pretpostavljenog scenarija
koristišćeni su sljedeći zaključci izvedeni iz analize rezultata
obavljenih mjerenja i prorade zastita:








poređenjem rezultata mjerenja kapaciteta izolacionog sistema
namotaja sa rezultatima prethodnih mjerenja zaključeno je da nije
došlo do dodatnih radijalnih deformacija namotaja ;
Prethodno konstatovano su potvrdila i mjerenja induktivnosti usljed
rasipanja u relaciji ispitivanja SN-NN, kao i mjerenja u relaciji
ispitivanja VN-SN u srednjoj i krajnjim pozicijama regulacione sklopke
u zdravim fazama;
rezultati mjerenja struja magnećenja na SN namotaju nijesu upućivali
da na stubu faze 1W postoje zatvorene konture tj. nema kratko
spojenih zavoja u VN namotaju faze 1W;
činjenica da nije reagovala diferencijalna zaštita svjedočila je da nije
bilo proboja sa VN namotaja ni prema masi ni prema SN namotaju. To
su, posredno, potvrdila i mjerenja parametara koji karakterišu stanje
izolacionog sistema (Riso, Rad, tgδ i C);
u teretnom dijelu regulacione sklopke nema prekida, jer nije reagovala
zaštita regulacione sklopke;
nije reagovao rele pritiska transformatorskog suda, što je značilo da
obim kvara nije veliki;
rezultat mjerenja „otpora namotaja“ megerom 5 kV između priključaka
faze 1W primarnog namotaja i neutralne tačke R = 21 MΩ jasno je
pokazao da je mjesto prekida u ulju;
rezultati mjerenja Riso i tgδ po zonama potvrdili su da je kvarom
obuhvaćen mali volumen izolacione konstrukcije.
Na osnovu prethodno izloženog, sa visokim
stepenom pouzdanosti, zaključeno je da je
kvar van primarnog namotaja (osnovnog,
grube i fine regulacije), da je na dostupnom
mjestu u ulju, da nije velikog obima i da
može biti saniran na licu mjesta.
Kako na ETR-u nema revizionog otvora, a
na mjestu eksplotacije nije bilo moguće
obezbijediti neophodne uslove za obavljanje
defektaže, odlučeno je da se konačna
defektaža obavi u neposrednoj blizini mjesta
eksploatacije.





Po vađenju aktivnog dijela konstatovano je
sljedeće:
galvanski prekid donjeg izvoda osnovnog namotaja
VN u fazi 1W – na spoju sa vodom prema
predbiraču regulacione sklopke (slika 1);
pritezni izolaconi elementi iznad namotaja fine
regulacije faze 1W ispali su iz ležišta. Ista pojava
registrovana je i na namotaju faze 1V;
glavni izolacioni oslonac namotaja ispod gornjih
stranica pomjeren je iz ležišta u fazama 1V i 1W;
distantne lajsne duž namotaja u fazama 1V i 1W su
pomjerene iz ležišta (usukane);
nijesu uočeni tragovi oštećenja na namotajima ni
njihovim izvodima.
ETR 110/35 kV, 31.5 MVA, fab. br. 09811681/81
Nakon 10 mjeseci rada ispao je iz pogona
djelovanjem diferencijalne i Buholc zaštite (280 cm3
gasova kvara). Istovremeno je bila pobuđena i
prekostrujna zaštita kao posljedica kvara na
sabirnicama distributivne TS 35/10 kV.
Relacija ispitivanja
Otpor izolacije
Riso (27C)
(M)
Riso (20C)
(M)
Rad
Napon JSS
(kV)
Komentar
VN-SN (NN+M)
693
1,27
5
SN-NN (VN+M)
0,0123
1
5
VN-M (SN+NN)
1 863
1,08
5
SN-M (VN+NN)
43 000
NN-M (VN+SN)
1,20
Nestabilno
5
204 000
1,26
Nestabilno
5
VN - M+SN+NN
1 186
1,23
Nestabilno
5
SN - M+VN+NN
0,0121
1
5
NN - M+VN+SN
0,0121
1
5
Nema svrhe


Pretpostavljeni scenario razvoja kvara bio je
sljedeći:
Djelovanjem elektrodinamičkih sila kratkog
spoja (međufazni galvanski kratak spoj na
sabirnicama distributivne trafostanice) došlo
je do gubljenja dinamičke stabilnosti,
odnosno kolapsa namotaja srednjeg napona
na jednoj fazi,
To je potvrdila i vrijednost Riso= 12,59 k
mjerena unimerom naponom 9V.
Konstatovano je da je u pitanju težak kvar
čija se konačna defektaža ne može obaviti
na licu mjesta.
Defektažom u fabrici konstatovano je
sljedeće:



namotaj SN (35 kV) faze „B“ je geometrijski
deformisan u jednom dijelu površine namotaja po
čitavoj njegovoj dužini. Uočeno je lokalno termičko
razaranje među zavojima i sekcijama u gornjoj
trećini namotaja;
stabilizacioni namotaj niskog napona (10.5 kV) faze
„B“ je geometrijski deformisan usljed dinamičkog
razaranja na mjestu nagnječenja SN namotaja.
Takođe postoji termičko razaranje među zavojima i
sekcijama;
nijesu konstatovane nikakve neispravnosti ostalih
namotaja i magnetnog kola.
ETR 110/35 kV, 31.5 MVA, fab. br. 20012373/2002
Poslije nekoliko dana pogona novougrađeni ETR 110/35 kV, 31.5 MVA, fab.
br. 20012373/2002 je isključen sa mreže djelovanjem sljedećih zaštita:
Buholc (opomena i isključenje), diferencijalna zaštišta i zaštita od povećanja
pritiska u trafo-sudu.
3.35
3.25
Prenosni odnos
3.15
Vrijednost otpora namotaja
1
3.05
2.95
2.85
2.75
0.95
2.65
0.9
2.55
2.45
0.85
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
Pozicija regulacione sklopke
0.8
faza A
0.75
0.7
0.65
0.6
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11 12 13
14 15
Pozicija regulacione sklopke
faya A
faza B
faza C
16 17
18 19
20 21
faza B
faza C
15
16
17
18
19
20
21



Pretpostavljen je sljedeći scenario kvara:
Inicijalni kvar nastao je gubljenjem spoja
između fiksnog 8 i pokretnog kontakta na
dijelu birača za parne pozicije.
Gubitak spoja prouzrokovao je električni luk
koji se potom prebacio na najbliže (u
aksijalnom pravcu) kontakte susjedne faze
izazivajući međufazni kratak spoj.
Rezultati ostalih ispitivanja ukazali su da
kvarom, osim biračkog dijela RS, nijesu
obuhvaćeni aktivni djelovi transformatora
niti čvrsta glavna izolacija.
Defektažom, nakon evakuisanja ulja i otvaranja
revizionog otvora, konstatovano je sljedeće:

pokretni kontakt birača (faza L3) za parne pozicije je ozbiljno oštećen
djelovanjem luka koji je „gorio“ sa fiksnog kontakta 8. Lukom su
zahvaćeni i kontakti 3 najniže faze L3 u sopstvenoj i susjednoj
fazi, okolne izolacione letve i odvodni kontakti;




birač je usukan tako da su na letvi fiksnih kontakata (najniža faza L3)
pokretni kontakti jedva doticali fiksne 8 i 3. U fazi L2 zatvaranje
kontakata je bilo nešto bolje a u fazi L1 (gornja) greška je bila
sasvim mala;
na dijelu polubirača za neparne pozicije nema greške u vođenju
kontakata;
obavljene su dvije operacije regulacione sklopke (sa pozicije 11b na
poziciju 12) i ponovo je registrovana značajna nesimetrija – u odnosu
na fazu L1 pogotovo u fazi L3 –čiji su parni kontakti zatvarali na
samom kraju kontaktnih površina.
mada su veze na biraču ostvarene krutim bakarnim provodnicima (Φ
=10 mm) nijedna od veza nije značajno naprezala birač regulacione
sklopke.
Z A K LJ U Č A K



U radu je - praćenjem pojedinih etapa
dijagnostike: prikupljanje informacija,
mjerenja, analiza i formiranje scenarija
razvoja kvara, na konkretnim primjerima iz
realnog pogona - prikazan postupak
utvrđivanja mjesta i obima kvara ETR i
nezamjenljiva uloga primijenjenih
konvencionalnih električnih metoda.
Defektaže su potvrdile pretpostavljene
scenarije razvoja, obima i mjesta kvara.
Uzroci prikazanih unutrašnjih kvarova ETR
su bili dominantno posljedica propusta u fazi
proizvodnje, a inicijalni kvarovi su imali
mehanički karakter.