PL219843B1

PL219843B1 - Sposób oceny stanu technicznego transformatorów

Info

Publication number: PL219843B1
Application number: PL394036A
Authority: PL
Inventors: Sebastian Borucki
Original assignee: Politechnika Opolska
Priority date: 2011-02-25
Filing date: 2011-02-25
Publication date: 2015-07-31
Also published as: PL394036A1

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób oceny stanu technicznego transformatorów, obejmujący ocenę stanu technicznego konstrukcji mechanicznej rdzenia i uzwojeń.

Znany z publikacji Borucki S., Cichoń A., Boczar T.: „Diagnostyka transformatorów energetycznych z wykorzystaniem metody wibroakustycznej”, Pomiary Automatyka Kontrola vol. 55, nr 1/2009, str. 19-22, sposób oceny stanu technicznego czterech transformatorów polega na tym, że mierzy się akcelerometrami przyspieszenia drgań mechanicznych w stanie ustalonym pracy transformatora w 8 punktach usytuowanych w połowie wysokości ścian kadzi, w tym w 6 punktach ściany dolnego napięcia i górnego napięcia, po 3 punkty w każdej oraz w 2 punktach ścian bocznych, po 1 punkcie w każdej. Mierzone wartości rejestruje się w postaci przebiegów czasowych drgań mechanicznych kadzi, a następnie za pomocą przekształceń analizy częstotliwościowej wyznacza się skuteczną wartość przyspieszenia drgań i amplitudowe widmo drgań w paśmie 50 - 2500 Hz. Wyznaczane wartości skuteczne przyspieszenia drgań porównuje się z wartościami kryterialnymi, przyjmując jako graniczną, ₂ dopuszczalną wartość skuteczną przyspieszenia drgań do 400 cm/s² dla transformatora bez uszko₂ dzeń, natomiast powyżej 400 cm/s² dla transformatora z uszkodzeniami. W ocenie granicznych wartości przyspieszeń drgań w widmie amplitudowym przyjmuje się dla transformatorów o mocach powyżej ₂

200 MVA wartość parzystych składowych widma drgań z pasma 1500 - 2500 Hz do 10 cm/s² dla do22 brego stanu technicznego rdzenia badanego transformatora, w przedziale 10 cm/s² - 30 cm/s² dla ₂ rozwijającego się uszkodzenia rdzenia badanego transformatora i powyżej 30 cm/s² dla uszkodzonego rdzenia badanego transformatora.

Znany sposób oceny stanu technicznego transformatorów, chociaż pozwala na ocenę stanu technicznego badanego transformatora, to jednak jego wyniki nie odzwierciedlają, na ogół rzeczywistego stanu, w szczególności ze względu na pomiar przyspieszeń drgań mechanicznych rdzenia i uzwojeń w czasie eksploatacji obciążonego zmienną mocą tra nsformatora. Nadto sygnał pomiarowy zakłócany jest wymuszonym obiegiem oleju elektroizolacyjnego i powietrza, które generują drgania nakładające się na użyteczny z diagnostycznego punktu widzenia sygnał pomiarowy. Nawet rozmieszczenie przetworników pomiarowych na kadzi według znanego sposobu oceny stanu technicznego transformatora może powodować rażące błędy procedury pomiarowej, a w konsekwencji błędną interpretację uzyskanych wyników badań. Stosowanie tych samych, tzw. zalecanych kryteriów do oceny stanu technicznego transformatorów różnej mocy, a tym samym znacznie różniących się budową, często sprowadza wyniki oceny do oceny subiektywnej oceniającego.

Istota sposobu oceny stanu technicznego transformatorów według wynalazku polega na tym, że przyspieszenia drgań mechanicznych mierzy się w 4 punktach umieszczonych w osiach symetrii każdej ze ścian kadzi w czasie stanu nieustalonego pracy transformatora, a wyniki pomiarów poddaje się analizie czasowo-częstotliwościowej w paśmie 0-12 kHz i w czasie do 1 minuty, licząc od włączenia transformatora, pod kątem dynamiki zmian wartości składowych harmonicznych wyznaczonych na

2-wymiarowych spektrogramach wartości skutecznej przyspieszeń drgań, przy czym przyjmuje się, że szerokie i ciągłe pasmo częstotliwościowe w zakresie 0-12 kHz, o niezmiennej w czasie amplitudzie składowych harmonicznych w zakresie górnego pasma analizowanych przyspieszeń po przejściu ze stanu nieustalonego do stanu ustalonego pracy transformatora odpowiada transformatorowi bez uszkodzeń, a małe i wąskie pasmo częstotliwościowe w zakresie 0-12 kHz, o zmiennej w czasie amplitudzie składowych harmonicznych w zakresie górnego pasma analizowanych przyspieszeń po przejściu ze stanu nieustalonego do stanu ustalonego pracy transformatora odpowiada transformatorowi uszkodzonemu. Korzystnie jest, gdy dla transformatorów o mocy mniejszej od 1 MVA, przyspieszenie drgań mechanicznych mierzy się przez 15 s licząc od włączenia, a dla transformatorów o mocy większej od 1 MVA, przyspieszenie drgań mechanicznych mierzy się przez 30 s licząc od włączenia. Korzystnie jest, gdy przyspieszenie drgań mechanicznych mierzy się przy pomocy 4-kanałowego, w uziemionej obudowie, cyfrowego rejestratora drgań o częstotliwości próbkowania nie mniejszej od 32 kHz/kanał, rozdzielczości nie mniejszej od 12 bitów/kanał i dynamice zmian mierzonych przyspieszeń drgań w zakresie nie mniejszym od 110 dB w paśmie 0-12 kHz. Korzystnie jest, gdy jako przetworniki pomiarowe stosuje się cztery piezoelektryczne akcelerometry jednoosiowe o jednakowych parametrach z uchwytami magnesowymi o czułości 1-100 mV/g. Korzystnie jest również, gdy rejestrację przebiegów czasowych przyspieszeń drgań prowadzi się z wykorzystaniem funkcji automatycznego wyzwolenia zapisu. Korzystnie jest również, gdy układ pomiarowo-rejestrujący zasila się ze źródła akumulatorowego.

PL 219 843 B1

Diagnostyka części aktywnej transformatorów sposobem według wynalazku umożliwia uzyskanie wyniku oceny stanu technicznego rdzenia i uzwojeń znacznie zbliżonego do rzeczywistego, w szczególności ze względu na mierzenie przyspieszeń drgań mechanicznych w stanie nieustalonej pracy badanego transformatora nieobciążonego, niezależnie od jego mocy, a tym samym niezależnie od konstrukcji i technologii wykonania jego rdzenia, uzwojeń i kadzi. Ocena stanu technicznego transformatorów sposobem według wynalazku eliminuje zakłócenia wynikające z pracy urządzeń wymuszonego obiegu oleju elektroizolacyjnego i urządzeń chłodzących. Nadto usytuowanie przetworników pomiarowych na powierzchni kadzi badanego transformatora sposobem według wynalazku ma korzystny wpływ na uzyskane wyniki pomiarowe, których analiza prowadzi do ustalenia rzeczywistego stanu technicznego. Jeżeli warunki techniczne, procedury Bezpieczeństwa i Higieny Pracy oraz Instrukcje Wewnątrzzakładowe pozwalają; na czas konfiguracji, kalibracji, ustawień progów wyzwalania aparatury pomiarowo-rejestrującej, jak również mocowania akcelerometrów na kadzi diagnozowanego urządzenia, nie jest konieczne wyłączanie badanego transformatora z ruchu elektrycznego. W ten sposób okres wyłączenia badanej jednostki można ograniczyć do minimum, praktycznie do czasu niezbędnego na wykonanie procedury pomiarowej. Maksymalny, całkowity czas niezbędny na wykonanie pomiarów sygnałów drganiowych sposobem według wynalazku, bez względu na moc urządzenia, czas jego eksploatacji i typ, nie przekracza 1 minuty.

P r z y k ł a d

Procedura oceny stanu technicznego części aktywnej transformatorów energetycznych obejmująca ocenę stanu konstrukcji mechanicznej rdzenia i uzwojeń sposobem według wynalazku jest dwuetapowa. W etapie pierwszym mierzy się i rejestruje wartości przyspieszeń drgań mechanicznych kadzi transformatora na stacji elektroenergetycznej w czasie jego włączania w stan pracy jałowej. Uzyskane wyniki pomiarowe w etapie pierwszym poddaje się analizie czasowo-częstotliwościowej w etapie drugim.

Przed przystąpieniem do pomiarów wzorcuje się cztery akcelerometry i niezależne cztery tory przetwarzania i akwizycji mierzonych przyspieszeń drgań mechanicznych przy pomocy kalibratora ₂ drgań o częstotliwości f = 159,2 Hz i przyspieszeniu g = 10 m/s . Wyłącza się urządzenia wymuszonego obiegu oleju elektroizolacyjnego i wentylatory chłodnic zainstalowane na badanym transformatorze. Wyznacza się cztery punkty w osiach symetrii każdej ze ścian kadzi badanego transformatora, w których umieszcza się akcelerometry jednoosiowe z uchwytami magnesowymi o czułości 1-100 mV/g. Badany transformator włącza się w stan pracy jałowej i w czasie stanu nieustalonego jego pracy, jednocześnie mierzy się przyspieszenia drgań mechanicznych rdzenia i uzwojeń oraz rejestruje się przebiegi czasowe przyspieszeń drgań z wykorzystaniem funkcji automatycznego wyzwolenia zapisu, przy pomocy 4-kanałowego, w uziemionej obudowie, cyfrowego rejestratora drgań o częstotliwości próbkowania nie mniejszej od 32 kHz/kanał, rozdzielczości nie mniejszej od 12 bitów/kanał i dynamice zmian mierzonych przyspieszeń drgań w zakresie nie mniejszym od 110 dB w paśmie 0-12 kHz.

Układ pomiarowo-rejestrujący zasila się ze źródła akumulatorowego. Dla transformatorów o mocy mniejszej od 1 MVA, przyspieszenie drgań mechanicznych mierzy się przez 15 s licząc od włączenia, a dla transformatorów mocy większej od 1 MVA, przyspieszenie drgań mechanicznych mierzy się przez 30 s licząc od włączenia. Po upływie 1 minuty kończy się pierwszy etap procedury oceny stanu technicznego transformatora w miejscu jego usytuowania. Uzyskane wyniki pomiarowe poddaje się w laboratorium szczegółowej analizie czasowo-częstotliwościowej, przy wykorzystaniu krótkoczasowego przekształcenia Fouriera STFT, w konsekwencji czego, otrzymuje się dwuwymiarowe spektrogramy wartości skutecznej przyspieszenia drgań zarejestrowanych przebiegów czasowych. Tak wyznaczone w czasie przebiegi składowych harmonicznych drgań poddaje się analizie pod kątem dynamik zmian ciągłości i wartości amplitud tych składowych w czasie w paśmie 0-12 kHz i przedziale do 1 minuty licząc od włączenia transformatora. Przyjmuje się, że szerokie i ciągłe pasmo częstotliwościowe w zakresie 0-12 kHz, o niezmiennej w czasie amplitudzie składowych harmonicznych w zakresie górnego pasma analizowanych przyspieszeń po przejściu ze stanu nieustalonego do stanu ustalonego pracy transformatora odpowiada transformatorowi bez uszkodzeń. Przyjmuje się, że małe i wąskie pasmo częstotliwościowe w zakresie 0-12 kHz, o zmiennej w czasie amplitudzie składowych harmonicznych w zakresie górnego pasma analizowanych przyspieszeń po przejściu ze stanu nieustalonego do stanu ustalonego pracy transformatora odpowiada transformatorowi uszkodzonemu.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób oceny stanu technicznego transformatorów polegający na tym, że mierzy się przyspieszenie drgań mechanicznych badanego transformatora w punktach umieszczonych na kadzi, a wyniki pomiarów poddaje się analizie częstotliwościowej, po czym porównuje z przyjętymi kryteriami stanu technicznego transformatora, znamienny tym, że przyspieszenia drgań mechanicznych mierzy się w czterech punktach umieszczonych w osiach symetrii każdej ze ścian kadzi w czasie stanu nieustalonego pracy transformatora, a wyniki pomiarów poddaje się analizie czasowo-częstotliwościowej w paśmie 0-12 kHz i w czasie do 1 minuty, licząc od włączenia transformatora, pod kątem dynamiki zmian wartości składowych harmonicznych wyznaczonych na dwuwymiarowych spektrogramach wartości skutecznej przyspieszeń drgań, przy czym przyjmuje się, że szerokie i ciągłe pasmo częstotliwościowe w zakresie 0-12 kHz, o niezmiennej w czasie amplitudzie składowych harmonicznych w zakresie górnego pasma analizowanych przyspieszeń po przejściu ze stanu nieustalonego do stanu ustalonego pracy transformatora odpowiada transformatorowi bez uszkodzeń, a małe i wąskie pasmo częstotliwościowe w zakresie 0-12 kHz, o zmiennej w czasie amplitudzie składowych harmonicznych w zakresie górnego pasma analizowanych przyspieszeń po przejściu ze stanu nieustalonego do stanu ustalonego pracy transformatora odpowiada transformatorowi uszkodzonemu.
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że dla transformatorów o mocy mniejszej od 1 MVA, przyspieszenie drgań mechanicznych mierzy się przez 15 s licząc od włączenia, a dla transformatorów o mocy większej od 1 MVA, przyspieszenie drgań mechanicznych mierzy się przez 30 s licząc od włączenia.
3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że przyspieszenie drgań mechanicznych mierzy się przy pomocy czterokanałowego, w uziemionej obudowie, cyfrowego rejestratora drgań o częstotliwości próbkowania nie mniejszej od 32 kHz/kanał, rozdzielczości nie mniejszej od 12 bitów/kanał i dynamice zmian mierzonych przyspieszeń drgań w zakresie nie mniejszym od 110 dB w paśmie 0-12 kHz.
4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako przetworniki pomiarowe stosuje się cztery piezoelektryczne akcelerometry jednoosiowe o jednakowych parametrach z uchwytami magnesowymi o czułości 1-100 mV/g.
5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że rejestrację przebiegów czasowych przyspieszeń drgań prowadzi się z wykorzystaniem funkcji automatycznego wyzwolenia zapisu.
6. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że układ pomiarowo-rejestrujący zasila się ze źródła akumulatorowego.