نگهداری ترانسفورماتور
در این مقاله به صورت کامل راجع به تعمیر و نگهداریهای ترانسفورماتور قدرت صحبت میکنیم هم چنین تمام تستهای ترانسفورماتور برای نگهداری مناسب و زمانبندی این تستها و آنالیز آنها را شرح میدهیم
—————————————————————–
فهرست مطالب:
۱-مقدمه
۲-ارزیابی ظاهری ترانس قدرت
۳-عیبیابی و مانیتورینگ ترانس
۴-برنامه ریزی برای تعمیرو نگهداری بازدارنده و آنالیز ترانس
۵-آنالیزهای روغن و نمونهها
۵-۱-آنالیز گازهای محلول در روغن ( Dissolved-Gas in oil Analysis-DGA)
۶-تستهای ترانسفورماتور برای اهداف تعمیر و نگهداری و عیبیابی
۶-۱-تست بوشینگها
۶-۲-تست آنالیز پاسخ فرکانسی رفت و برگشتی
۶-۳-عیبیابی سونیک و التراسونیک
۶-۴-آنالیز ارتعاشات
۶-۵-مقاومت عایقی هسته
۷-ترموگرافی مادون قرمز
۷-۱-مخزن
۷-۲-رادیاتورها و سیستم خنککننده
۷-۳-بوشینگها و عایقها
الف- سطح روغن
ب – اتصالات بوشینگ
۷-۴-OLTC(تپ چنجرهای روی بار) (On-Load Tap Changers)
—————————————————————–
۱-مقدمه
ترانسفورماتورها، ماشین هایی ثابت بدون هیچ قسمت متحرکی هستند، آنها ماشین هایی هستند که میتوان رویشان حساب کرد، و نگهداری ترانسفورماتور خیلی مهماست و اگر به طور درست از آنها نگهداری شود، میتوانند تا 40 سال یا بیشتر عمرکنند. همچنین آنها در زمان فشار زیاد لغزش نمیکنند و یا منفجر نمیشوندئ (مگر در شرایط بحرانی)، ترانسفور ماتورها به طور مکرر دارای بار اضافی میگردند و به آنها اجازه دادهشده تا بیش از ظرفیتشان از آنها کار کشیده شود.
نگهداری دیزل ژنراتور
با این وجود، استفاده و افزایش عمر تجهیزات تاسیستات الکتریکی ، مشابه بقیه تجهیزات، منشا زوال در تجهیزات الکتریکیبوده و میتواند بوسیله عواملی چون محیط خصومت آمیز، اضافه بار و یا سیکل کاری شدید، این اتفاق تسریع گردد.
دلایل دیگر زوال، میتواند تغییرات/ اضافه کردن بار، تغییرات مدار، نصب/ انتخاب نادرست تجهیزات محافظتی و تغییر شرایط ولتاژ باشد. در هر صورت، چنانچه چککردن برنامه تعمیر و نگهداری پیش گیرانه پایه ریزی شدهباشد، خرابی تجهیزات در مدار نبودن آنها را پیشگیری کرد پایه ریزی یک برنامه متداول تعمیر و نگهداری پیش گیرانه، میتواند ریسک خرابی تجهیزات را به حداقل رسانده و مشکلات ناشی از آن خرابی را به پایین ترین سطح برساند و منجر به تشخیص آخرین عیوب در قدمهای اولیه عیبیابی گردد.
—————————————————————–
۲-ارزیابی ظاهری ترانس قدرت جهت تعمیر و نگهداری
متداول ترین توجهی که به ترانسفورماتورها میشود میباشد، به طور کلی این ارزیابی عموما شامل چک کردن شرایط خارجی و سیستم خنککننده میباشد.
ترانس های قدرت می بایست به صورت دوره ای مورد ارزیابی قرار گیرند تا مشکلات در مراحل اولیه، قبل از آنکه به تعمیرات اساسی نیاز باشد، تشخیص داده شوند و اصلاح گردند.
بازبینی ها ترانسفورماتور های قدرت جهت تعمیر و نگهداری معمولا یک بار در هفته به صورت روتین انجام می گیرد، با این وجود دفعات بازدید میتواند در بین ترانس ها از شرکتی به شرکت دیگر، تفاوت داشته باشد. برای مثال، اگر دلیلی بر وجود یک مشکل در حال فراگیر شدن باشد ، میتوان ترانس را بیشتر از دفعات معمول چک نمود. جدول شماره 1، انواع ارزیابی مورد نیاز برای کنترل شرایط خارجی عمومی و سیستم خنککننده را نشان میدهد.
نگهداری بانکهای خازنی
—————————————————————–
۳-عیبیابی و مانیتورینگ ترانس
مانیتورینگ ترانس، مربوط به تکنیکهای اندازهگیری آنلایناست، به طوریکه مشخصه آن تاکید بر جمع آوری دیتای مربوط به کل ترانس و نه تفسیر آن میباشد. تکنیکهای مانیتورینگ ترانس، با توجه به سنسوری که استفاده میشود، پارامترهای اندازهگیری ترانس و تکنیکهای اندازهگیری اعمال شده، گوناگون میباشند. از آنجا که تجهیزات مانیتورینگ معمولا به صورت دایم بر روی ترانس سوار می گردند، قابل اطمینان و گران قیمت میباشند.
خطاها بر روی سیمپیجی و تپ چنجر های روی بار (OLTC) علت بیشتر خطاها ترانس میباشد، در نتیجه تمرکز بیشتر تکنیکهای مانیتورینگ بر روی جمع آوری اطلاعات از پارامترهاییاست که میتواند برای ارزیابی شرایط سیم پیج و تپ چنجر ها استفاده گردد. گازهای محلول در روغن و تخلیه جزیی (Partial Discharge-PD) پارامترهای متداول مرتبط با سیسم پیچ و شرایط عایق میباشد. مانیتورینگ دما و ارتعاش معمولا برای ارزیابی شرایط OLTC استفادهمیگردد.
شکل 1،
عیبهای موجود در روغن ترانس به هنگام توزیع پایدار را نشان میدهد ( تعمیر و نگهداری ترانسفورماتور )
شکل 1- توزیع خطاهای در یک ترانس غوطه ور در روغن
پارامترهای مشترک استفادهشده برای مانیتورینگ سیمپیچها و تاسیسات، PD و گازهای محلول در روغن ترانس میباشد که در مورد OLTC مانیتورینگ دما و ارتعاش استفادهمیشود.
واحدهای اصلی عیبیابی مانیتورینگ ترانسفورماتورها به شرح زیراست:
- -دمای روغن واحد در حال پایش
- سنسور مانیتورینگ سطح روغن
- واحد مانیتورینگ گاز موجود در روغن
- سنسور مانیتورینگ عملکرد OLTC
- واحد مانیتورینگ اضافه بار
دیتا از سنسورهای مانیتورینگ و واحدها با سیگنالهای دیجیتال و آنالوگ منتقل میشوند و یک ارتباط لحظهای انسان با دستگاه را پایه گذاری مینمایند و سپس اطلاعات ذخیره میگردند. آنالیزهای گازهای محلول در روغن (Dissolved gas- in- oil analysis)یک ابزار عیبیابی موثر برای تشخیص مشکلات عملکرد ترانس و تعمیر نگهداری ترانسفورماتور میباشد. با این وجود، این آنالیز معمولا در بیرون پست انجام می گیرد ، که در آنجا تجهیزات پیچیده (و عمدتا گران قیمت) برای تشخیص محتویات گاز استفادهمیشود.
با توجه به پروسه طولانی نمونه برداری، برای پایین آوردن ریسک نفهمیدن عیبهای اولیه، تکنیکهای مانیتورینگ، جهت فراهم کردن اخطارها با توجه به تغییرات در نوع گازها و تمرکز مشاهده شده در درون ترانس، توسعه یافته اند. آنالیز گازهای متعارف محلول در روغن ترانس پس از مشاهده خطا صورت می پذیرد. چندین گاز و منشا بوجود آمدن آن در جدول 2 لیست شدهاند.
جدول 2- گازهای ترانس و منشا آنها
با خارج کردن گازهای محلول در روغن ترانس اصلی و اندازهگیری مقدار 6 ترکیب گازی در سطح پایین، میتوان افزایش دمای محلی و یا دشارژ تخلیه جزیی را در واحد، بسته به آنایزور دیتا، تشخیص داد و از اتفاقات قبل از رویداد آنها جلوگیری نمود.
—————————————————————–
۴-برنامه ریزی برای تعمیر و نگهداری بازدارنده و آنالیز ترانسفورماتور
تناوب تعمیر و نگهداری میبایست مبتنی برملزومات قابلیت اطمینان تجهیزات و دستورالعملهای توصیه شده توسط سازنده بنا گردد. فعالیت های تعمیر و نگهداری ممکناست برای هر دسته از تاسیسات در بازههای زمانی اجرا گردد ولی اکثر صنایع، معمولا یک بار یا دو بار در سال ، برای اهداف تعمیر و نگهداری خاموشی کلی انجام میدهند. استاندارد NETA ، MTS-2007، پیوست B یک تعمیر و نگهداری بر پایه زمان را نشان میدهد.
بازه زمانی و ماتریس، در جدول 3 نشان داده شدهاست. عملکرد جدول، تنها به عنوان یک راهنما شناخته میشود. شرایط بخصوص، بحرانی، و قابلیت اطمینان می بایست fه صورت درست برای اعمال ماتریس، بدست آید. عملکرد ماتریس، در کنار بیشترین دادههای بدست آمد در طول مدت مشخص میباشد، و میتواند یک برنامه الکتریکی تعمیر و نگهداری را فراهم نماید.
جدول 3- ماتریس تعداد دفعات تعمیر و نگهداری
برای ترانسفورماتورهایی که دارای دفعات تستهای تعمیر و نگهداری حداقل میباشند در همین استاندارد و در جدول 4 نشان دادهشدهاست.
جدول 4- تعداد دفعات تستهای تعمیر و نگهداری (در ماه)
فعالیتهای تعمیر و نگهداری ترانسفورماتور ( بازرسی ظاهری و مکانیکی، تستهای الکتریکی، تست شیرها) برای هر دسته از تجهیزات طبق استاندارد NE TA ، ATS-2009 تعریف شدهاست و برای ترانسفورماتورها، میتواند طبق جدول 5 جمع بندی گردد.
جدول 5- دفعات تست و بازرسیها برای عمل تعمیر و نگهداری ترانس
تست بانک خارنی
اعمال بازدارنده تعمیر و نگهداری ترانسفورماتورها میتواند به گونه زیر ترکیب شوند:
- بازرسیهای روتین
- تعمیرات حداقلی
- تعمیرات
- جمع آوری نمونه
- تستها
- تعمیرات متوسط
- تعمیرات اصلی و اورهالها
- مستندسازی و ذخیره اطلاعات
جدول 6 فعالیتهای معمول برای هر کدام از اعمال تعمیر و نگهداری ترانسفورماتور را نشان میدهد.
جدول6- عملیات متداول برای هر یک از فعالیتهای تعمیر و نگهداری
جدا از تجهیزات تست مخصوص، تجهیزات متداول مورداستفاده در تست ترانس به شرح زیراست:
- مولتیمترها
- کلمپهای اندازهگیری
- تسترهای ولتاژ
- ابزار تست ترانس
- ابزارهای اندازهگیری و رلهها
- تجهیزات تست عایق (میگر تست)
- تجهیزات تست زمین
- دوربینهای مادون قرمز(به قسمت ترموگرافی مادون قرمز مراجعهشود)
—————————————————————–
۵-آنالیزهای روغن و نمونهها جهت تعمیر و نگهداری ترانسفورماتور
در خلال بازه زمانی تعمیر و نگهداری و یا بعد از یک عملیات تعمیر اصلی، لازماست از روغن نمونه گیری شود تا تست بر اساس استاندارد IEC،60296 برای FAT پاس شود. این تستها در زیر آمده اند:
- تست کشش سطحی (IFT)
- اسیدیته
- ویسکوزیته
- دانسیته
- فلش پوینت
- نقطه اشتعال
- نقطه ذوب
- مایع
- تست قدرت دی الکتریک
- ضریب توان (تلفات دی الکتریک – یا تست تانژانت دلتا)
- رنگ
لازم است اقدامات محافظتی در زمان نمونه گیری، جهت جلوگیری از آلوده شدن نمونه، صورت پذیرد.
- استفادهاز شیر خروجی نمونه برداری و عدم استفاده از دریچه کوچک کناری تخلیه
شیر (شکل 2) – شیر نمون برداری خارجی
- بازکردن شیر تخلیه
- باز کردن تیوب و سرنگ ، قسمت انتهایی سرنگ را به عقب نکشید – مقاومت کمی نشان دهید و بگذارید فشار مایع، سرنگ را پر نماید.(شکل 4)
- سرنگ پرشده میبایست فاقد حباب باشد، ولی ممنکن است بعدا در آن حباب شکل بگیرد – اینها را از قلم نیاندازید.
۵-۱-آنالیز گازهای محلول در روغن
DGA یکی از با ارزشترین ابزار عیبیابی در دسترس است، ویک روند استفادهشده برای ارزیابی شرایط ترانسفورماتور پر شده با روغن است که از طریق آنالیز گازهای محلول در مایع عایق/ خنککننده انجام میگیرد.
این یک تکنیک با پایه ریزی درست بوده که از نظر هزینه موثراست و اطلاعات ضروری از تست ساده و غیر مخرب مرتبط را بر اساس نمونه برداری از روغن فراهم مینماید. در حالی که این آزمایش معمولا در آزمایشگاه انجام میشود، تجهیزاتی وجود دارد که میتوان این تست را در همان محل نصب ترانس انجام داد.
نتایج، اطلاعات درباره سلامت روغن و محتویات آن رل به عنوان یک ماده ی عایق گزارش میکند، که شامل شرایط کنونی آن، تغییراتی که در حال اتفاق افتادن هستند، تاثیرات تنزل اضافه بار، فرسوده شدن، بازرسی عیوب کوچک و بخصوص دلیل عیوب عمده، میباشند. می بایست به این نکته توجه شود که عیب شدید نیز گازهایی را آزاد میکند که ممکناست در رله بوخهلتز جمع آوری شوند.
—————————————————————–
۶-تستهای ترانسفورماتور برای اهداف تعمیر و نگهداری و عیبیابی
جدول 7 روش ارزشیابی شرایط کلی ترانسفورماتور را که با تعمیر و نگهداری و عیبیابی روتین مرتبطاست، نشان میدهد.
جدول 7 – تستهای ترانسفورماتور
این کارها برای اهداف تعمیر و نگهداری و عیبیابی انجام میگیرند.
۶-۱-تست بوشینگها
برای بوشینگهایی که دارای شیر ارتفاع میباشند، کپسیتانس بین بالای بوشینگها و پایین شیر (که به آن C1 گفته میشود) و کپسیتانس بین شیر و زمین (که به آن C2 گفته میشود) اندازهگیری میشوند. بوشینگهای بدون شیر ارتفاع معمولا از روی هادی بالای بوشینگ به زمین تست میشوند . نتایج این تست با نتایج کارخانه و / یا با تستهای اولیه مقایسه شده تا زوال را تشخیص دهند. در حدود 90 % عیوب بوشینگ ها مربوط به ورود مایع مشاهده شده به علت افزایش ضریب تواناست.
۶-۲-تست آنالیز پاسخ فرکانسی رفت و برگشتی
آنالیز پاسخ فرکانسی (SFRA) شامل اندازهگیری امپدانس سیمپیچ های ترانسفورماتور با رنج های فرکانسی و مقایسه این نتایج با مجموعه مرجع میباشد. تفاوت ها میتوانند آسیب وارد شده به ترانس را نشان دهند، که میتواند بوسیله تکنیکهای دیگر و یا با آزمایش فواصل، مورد تحلیل بیشتر قرار گیرد. روش فرکانسی رفت و برگشتی برای SFRA نیازمند استفاده از یک آنالیزور شبکه برای تولید سیگنال است، تا اندازهگیری را انجام داده و نتایج را مدیریت کند.
۶-۳-عیبیابی سونیک و التراسونیک
این تست می بایست زمانی انجام شود که هیدروژن به صورت قابل توجهی در DGA افزایش می یاید. تولید بالای هیدروژن نشانگر رویدادن تخلیه جزیی در ترانسفورماتور است. گازهای دیگر مانند متان، اتان، و اتیلن نیز میتوانند افزایش یابند. استیلن نیز میتواند در هنگام جرقه زدن بوجود آید و میزان آن افزایش یابد.
۶-۴-آنالیز ارتعاشات
آنالیز ارتعاشات به تنهایی نمیتواند عیوب زیادی را پیش گویی کند که به ترانسفورماتور مربوط باشند، ولی ابزار دیگری برای کمک کردن به تشخیص وضعیت ترانس میباشد. ارتعاش میتواند ناشی از شل بودن بخش های هسته ترانس، شل بودن سیمپیچ ها، مشکل شیلد، شل بودن اجزا و یا بلبرینگ های بد پمپ های خنککننده روغن و فن ها باشد. ارزش یابی منشا ارتعاش میبایست با دقت زیادی صورت پذیرد. در بسیاری از موارد، شل بودن کاور پنل، در، ویا پیچ /مهره های کنترل پنل و یا شل بودن بیرونی به صورت اشتباه به عنوان مشکل داخل محفظه تشخیص داده شدهاست .
۶-۵-مقاومت عایقی هسته
برای انجام این تست ، ارت هسته به صورت عمدی میبایست جدا گردد. این کار ممکناست دشوار باشد، و در برخی موارد، میبایست قسمتی از روغن برای انجام این عمل تخلیه گردد. در برخی از ترانسفورماتورها، ارتهای هسته از طریق بوشینگ های عایق شده به بیرون آورده شده اند و به آسانی قابل دسترس هستند. مقادیر مورد انتظار مقاومت عایقی به شرح زیراست:
- برای ترانسهای جدید: < 1000 MΩ
- برای ترانسهای سرویس شده – یا فرسوده: 100 MΩ<
مقادیر بین 10 و 100 MΩ خسارت احتمالی به عایق بین هسته و زمین را نشان میدهد و مقادیر پایین تر از MΩ 10 میتواند ناشی از جریانهای مخرب مدار باشند و می بایست بیشتر مورد بررسی قرار گیرند.
—————————————————————–
۷-ترموگرافی مادون قرمز جهت تعمیر و نگهداری ترانسفورماتور
ترموگرافی مادون قرمز IR یک روش غیر تماسی و غیر مخرب برای فهمیدن مشکلات سیستمهای الکتریکیاست. تمامی تجهیزات الکتریکی و مکانیکی گرما را بهصورت تشعشعات رادیویی الکترومغناطیس منتشر می نمایند. دوربینهای مادون قرمز، که به تشعشعات گرمایی حساس هستند، میتوانند اختلافات سطوح دمایی را تشخیص داده و اندازهگیری نمایند. آنالیزهای مادون قرمز متداول، هر 2 یا 3 سال یک بار انجاممیگیرند، که در زمانی که تجهیزات برقدار و تحت بار کامل میباشند، درصورت امکان، این کار صورت میپذیرد، ولی عمکلرد بخصوص و شرایط محیط ممکناست مستلزم تست مادون قرمز سالیانه باشد.
آنالیز های IR همچنین می بایست پس از هر تعمیر و نگهداری و یا تست به منظور دیدن اینکه آیا اتصالات شکستهشده، دوباره به صورت صحیح بازسازی شدهاند انجامگیرد. همچنین، اگر در خلال انجام تست گرم کارخانه، تست مادون قرمز انجامگیرد، میتواند به عنوان پایه جهت مقایسه های بعدی از آناستفاده شود. اجزای زیر معمولا مورد آنالیز IR قرار میگیرند:
- مخزن
- رادیاتورها و سیستم خنککننده
- بوشینگها
- OLTC
۷-۱-مخزن
به طور معمول، دماهای خارجی بالا و الگوهای گرمایی مخزن ترانسفورماتور نشاندهنده مشکلاتی مانند سطح روغن، جریانهای انحرافی گردشی، سیستم خنککننده مسدودشده، شل شدن شیلدها، مشکلات تپ جنجر و … در درون ترانس میباشند. بهصورت غیر معمول، دماهای بالا میتوانند باعث از بین رفتن عایق ترانس و در نتیجه کاهش طول عمر مورد انتظار آن گردند. ارزیابی IR میتواند شرایط دمایی بالا و یا الگوهای ناصحیح گرمایی را تشخیص دهد. اسکن و آنالیز IR مستلزم نیروهای با تجربه متخصص در این تکنیک میباشد.
۷-۲-رادیاتورها و سیستم خنککننده
رادیاتورها میبایست توسط دوربین IR مورد آزمایش قرارگرفته و با یکدیگر مقایسه گردند. یک رادیاتور یا بخشی سرد ، نشاندهنده بسته بودن شیر و یا به برق بودن رادیاتور و یا آن بخش است. اگر ارزیابی ظاهری نشان داد شیرها باز هستند، بخش رادیاتور میبایست ایزوله ، تخلیه و جدا شود و مسیر مسدودشده ، پاکسازی گردد. ترانسی که با سیستم خنک کنندگی ضعیف عمل کند، به طور چشمگیری طول عمرش کوتاه میگردد. (دمای اضافی عملکرد 8 تا 10 درجه سانتی گراد عمر ترانس را به نصف کاهش میدهد)
۷-۳-بوشینگها و عایقها جهت تعمیر و نگهداری ترانسفورماتور
الف- سطح روغن
اسکن IR بوشینگها همچنین میتواند سطح پایین روغن را نشان دهد، که مستلزم بی برق کردن و تعویضاست. در کل، دلایل عمده این عمل ایناست که جدا سازی و عایق کاری پایین بوشینگها با اشکال مواجهشده، روغن به ترانس نشتی دادهاست، احتمالا عایقبندی بالایی با مشکل مواجه شده، و نیز به هوا و مایعات اجازه ورود به بالا داده شدهاست. سطح زیاد بالای روغن در بوشینگ ها به طور کلی به این معناست که احتمالا عایق پایینی بوشینگها با مشکل روبرو شده و گرمای روغن کنسرواتور، و یا فشار نیتروژن، روغن ترانس را به بالای بوشیگ رساندهاست.
یک دلیل دیگر سطح بالای روغن در بوشینگ را نشان میدهد، نشتی عایق بالاییاست، که به آب اجازه داخل شدن را میدهد. آب به سمت پایین بوشینگ رفته و روغن را به بالا میراند. بیش از 90% عیبهای بوشینگ مرتبط با ورود آب از طریق عایق بالاییاست. معمولا بوشینگ ها به طور وحشتناکی خراب میشوند، در بسیاری از موارد ترانس میزبان و تجهیزات اطراف را نابود میکنند و باعث خطراتی برای کارگران میگردند. اسکنهای IR قبلی یک بوشینگ میبایست با اسکن کنونی آن مقایسه گردند.
ب – اتصالات بوشینگ
بوشینگ دارای دو اتصال داخلی است، یکی در سر و دیگری بسیار عمیق تر به هسته ترانس متصل شدهاست. هر دو در خارج مشخص هستند ولی اتصال سر در قسمت بالاتر بوشینگ بوده، در حالیکه اتصال به هسته، در پایه بوشینگ میباشد. مشکلات شکافهای پیداشده در عایقهای اصلی میتوانند قدرت مکانیکی و الکتریکی عایق را تحت تاثیر قرار دهند.
وقتی سطح مرطوب باشد، یک جریان خیلی کوچک از سطح عایق جریان یافته و باعث افزایش 1 یا 2 درجهای دما میگردد. وقتی یک عایق بشکند، جریان دشارژ شده از درون ترک به پایین جریان مییابد و سطح و عایق کمی سردتر نشانداده میشود و وقتی ترک به اندازه کافی زیاد شود، افزایش دما قابل مشاهده خواهدبود.
۷-۴-OLTC (تپ چنجرهای روی بار)
منشا گرمای کاور OLTC داخل آناست و دمای کاور OLTC میبایست با دمای ترانس یکی باشد. منشا گرمای داخل محفظه OLTC بسیار داغتر از دماینشان دادهشدهاست. محفظه خارجی OLTC میبایست از بدنه ترانس گرمتر نباشد. اگر کمتر است باشد، نشاندهنده گرم شدن احتمالی اتصالات Tapهای داخلیاست. یکی از مشکلات بازرسی ُTapها ایناست که تمام Tapها در هنگام بازرسی متصل نیستند، بنابراین نتایج ممکناست جامع نباشند.