Przedstawiono przegląd tematów zgłoszonych na 50. Sesję CIGRE w Paryżu w zakresie transformatorów energetycznych i dławików. Autor omówił wybrane referaty. Transformatory stanowią jeden z kluczowych elementów systemu elektroenergetycznego. Zagadnienia związane z ich budową i zastosowaniem w warunkach zmieniającej się rzeczywistości są niezmiennie źródłem wiedzy technicznej dla ich użytkowników. Jednocześnie obserwowane są zmiany w zakresie pomiarów transformatorów i zastosowania nowych materiałów.
EN
Presented is an overview of topics submitted to the 50th CIGRE Session in Paris on power transformers and reactors. The author discussed selected papers, one from each topic. Transformers are one of the key elements of an electric power system. Issues related to their construction and application in conditions of changing reality are invariably a source of technical knowledge for their users. At the same time, changes in transformer measurements and the use of new materials are observed.
The renewable energy collector transformer (RCT) in a solar station, or a wind farm, transforms the voltage from the collector system to the transmission level voltages. As the primary goal is stepping up the voltage, the RCT is similar in this function to a generator step-up (GSU) transformer, but there are design features and operational characteristics, which would make these units unique, such as typical winding configuration wye-wye-buried delta, the LV winding is typically grounded through the neutral grounding reactor. The design has to include a presence of harmonics in LV currents and voltages.
PL
Transformator główny stacji energii odnawialnej w stacji fotowoltaicznej lub farmie wiatrowej (stacji OZE) przekształca napięcie z układu zbiorczego na napięcia poziomu przesyłu. Ponieważ głównym celem jest podniesienie napięcia, RCT jest podobny w tej funkcji do transformatora GSU, ale istnieją cechy konstrukcyjne i właściwości operacyjne, które czynią te jednostki wyjątkowymi, takie jak typowa konfiguracja uzwojeń trójkąt - gwiazda-gwiazda, uzwojenie nn jest zazwyczaj uziemione poprzez neutralny dławik uziemiający. Konstrukcja musi uwzględniać obecność harmonicznych w prądach i napięciach nn.
The measurement and subsequent interpretation of the concentrations of gases dissolved in mineral oil is one of the basic procedures allowing the assessment of the technical condition of power transformers with oil-paper insulation. The article proposes a new method for interpreting measured gas concentrations. The achieved fault recognition efficiency is comparable to other classical methods and, in the case of partial discharges (PD), significantly exceeds them.
PL
Pomiar, a później interpretacja stężeń gazów rozpuszczonych w oleju mineralnym jest jedną z podstawowych procedur pozwalających ocenić stan techniczny transformatorów energetycznych o izolacji papierowo-olejowej. W artykule zaproponowano nową metodę interpretacji pomierzonych stężeń gazów. Uzyskana skuteczność rozpoznawania defektów jest porównywalna z innymi klasycznymi metodami, a w przypadku wyładowań niezupełnych (wnz), istotnie je przewyższa.
W artykule omówiono możliwości i korzyści jakie daje monitoring on-line wyładowań niezupełnych (WNZ) w transformatorze energetycznym realizowany równocześnie metodą emisji akustycznej (EA) i metodą ultra wysokiej częstotliwości (UHF). Dodatkowo zaprezentowano wyniki badań uzyskane obiema metoda na kilku wybranych transformatorach, na których oprócz detekcji wyładowań niezupełnych w trybie monitoringu krótkookresowego przeprowadzono lokalizację źródeł WNZ techniką trilateracyjną.
EN
The article discusses the potential and advantages of online monitoring of partial discharges (PD) in power transformers using both acoustic emission (EA) and ultra-high frequency (UHF) methods simultaneously. It also presents research results obtained from both methods on several selected transformers, where, in addition to detecting partial discharges in short-term monitoring, the localization of PD sources was performed using the trilateration technique.
This article aims to shed light on the critical aspects of power transformer assessment and proposes avenues for improvement in current methodologies, emphasizing the need for a more comprehensive and integrated approach to ensure the reliability and longevity of power transformers in the evolving landscape of the power system.
PL
Celem tego artykułu jest rzucenie światła na krytyczne aspekty oceny transformatorów mocy i zaproponowanie możliwości ulepszenia obecnych metodologii, podkreślając potrzebę bardziej wszechstronnego i zintegrowanego podejścia w celu zapewnienia niezawodności i trwałości transformatorów mocy w zmieniającym się krajobrazie systemu elektroenergetycznego.
A several diagnostic methods used to evaluate and detect any potential issues or faults in the transformer before they cause significant problems. The research proposal focuses on employing the SFRA (Sweep Frequency Response Analysis) technique, renowned for its exceptional sensitivity and diagnostic capabilities. This method serves to identify the mechanical integrity of the transformer's core, winding distortion, and clamping structures by analyzing their electrical transfer functions across a broad frequency spectrum. By utilizing SFRA, the study aims to accurately predict the internal physical condition of the transformer, making it a highly effective and reliable indicator for assessing its overall health. The motivation of this present work is using all experiments of SFRA were conducted and validated on a three-phase 30kV/0.4KV voltage transformer with 50kVA at the laboratory of Msila university. The result of these experiments is presented and discussed in terms of interpretation the analyses based on different standards.
Optical fiber sensing techniques are recognized as very promising in diagnostic and condition monitoring of power transformers. According to the IEC standard 60076-2, the winding hot-spot temperature can be designated with the optical fiber sensor. In this paper, the investigation of the influence of macrobending of the optical fiber temperature sensor on the sensing performance is presented. The obtained results prove that the optical fiber sensor wrapped six times around the 14 mm cylinder still provides temperature sensing abilities.
PL
Sensory światłowodowe doskonale sprawdzają się w diagnostyce i monitorowaniu stanu transformatorów. Norma IEC 60076-2:2011 wskazuje na możliwość użycia czujników światłowodowych do pomiaru temperatury uzwojenia transformatora. W niniejszym artykule badany jest wpływ makrozgięć na działanie światłowodowego czujnika temperatury. Uzyskane dane potwierdzają, że czujnik nadal działa prawidłowo, pomimo wprowadzonego makrozgięcia w postaci sześciokrotnego zawinięcia światłowodu wokół cylindra o średnicy 14 mm.
W artykule przedstawiono modele obwodowe używane do modelowania odpowiedzi częstotliwościowej uzwojenia transformatora. Porównano wyniki uzyskane za pomocą różnych modeli, a również z pomiarem przeprowadzonym na rzeczywistym fragmencie uzwojenia, uzyskując zbliżony kształt przebiegu odpowiedzi częstotliwościowej. Przeprowadzone porównanie wskazuje na znaczne podobieństwo wyników uzyskanych za pomocą różnych modeli.
EN
The article presents circuit models used to model the frequency response of the transformer winding. The results obtained with the use of various models were compared with the measurement carried out on the actual winding fragment, obtaining a similar shape of the frequency response waveform. The conducted comparison shows a significant similarity of the results obtained with the use of different models.
W artykule przedstawiono zastosowanie trzech metod pomiaru wyładowań niezupełnych do oceny stanu izolacji transformatora energetycznego o mocy 300 MVA i napięciu 210/110/21 kV. Omówiono metodę lokalizacji miejsca uszkodzeń oraz sposób oceny rezultatów badań na podstawie wyników z pomiarów off-line jak również z monitorowania ciągłego wyładowań niezupełnych.
EN
The article presents the application of partial discharge measurements to assess the condition of insulation of 300 MVA 210/110/21 kV power transformer. The method of defect’s localization and the way of test results evaluation based on off-line measurements as well as on continuous monitoring of partial discharges is presented.
This paper demonstrates a differential relay (DR) which can be used to protect a power transformer based on the Graphical User Interface (GUI) Matlab program. The GUI may aid end users in running simulations without changing the input and parameters, allowing them to see the model's performance without having to understand the model's intricacies. This model was used to detect balanced and unbalanced faults, and it was noted that in the case of using GUI, the fault response speed was faster. The model has been put through its paces under a range of operating situations. The results show that the model was successful in recognizing internal faults while avoiding running into external faults. The results indicate that everything was done correctly.
PL
W tym artykule przedstawiono przekaźnik różnicowy (DR), który można wykorzystać do ochrony transformatora mocy w oparciu o program Matlab z graficznym interfejsem użytkownika (GUI). GUI może pomóc użytkownikom końcowym w przeprowadzaniu symulacji bez zmiany danych wejściowych i parametrów, pozwalając im zobaczyć wydajność modelu bez konieczności rozumienia jego zawiłości. Model ten był używany do wykrywania zwarć zrównoważonych i niezrównoważonych i zauważono, że w przypadku korzystania z GUI szybkość reakcji na zwarcie była szybsza. Model został przetestowany w różnych sytuacjach operacyjnych. Wyniki pokazują, że model skutecznie rozpoznawał błędy wewnętrzne, unikając jednocześnie błędów zewnętrznych. Wyniki wskazują, że wszystko zostało zrobione poprawnie.
Jednym z najważniejszych i dynamicznie rozwijających się obszarów działalności ośrodków naukowych jest diagnostyka urządzeń energetycznych. Omawiana metoda wibroakustyczna diagnostyki transformatorów ma kilka niezaprzeczalnych zalet, którymi są bezinwazyjność oraz stosunkowo krótki czas wykonywania badań. W artykule odniesiono się do wartości kryterialnych służących ocenie stanu części aktywnej transformatora na podstawie analizy wartości skutecznej przyspieszenia drgań całkowitych oraz widma częstotliwościowego.
EN
One of the most important and dynamically developing areas of activity of research centers is diagnostics of energy devices. The vibroacoustic method of transformer diagnostics discussed in this article has several undeniable advantages, which are non-invasive and a relatively short time to perform the tests. This work refers to the criterion values used to assess the state of the active part of the trans-former based on the analysis of the effective value of the total vibration acceleration and the frequency spectrum.
The dynamic resistance measurement (DRM) method was developed as a supplementary for testing the transformer on-load tap changer (OLTC) and has become popular in recent years. The DRM method has proven to be an effective method for early detecting potential faults in tap changers. The traditional DRM method is based on a DC current being injected through a transformer winding and a tap changer as it moves from the tap to tap. The measurements are carried out in the tested transformer winding under shorted secondary winding. The article presents a new conception of the DRM method, where the OLTC condition is tested by a voltage curve, that is logged on the no-load secondary transformer winding.
PL
Metoda dynamicznego pomiaru rezystancji (DRM) została opracowana jako uzupełnienie badania przełącznika zaczepów pod obciążeniem transformatora (OLTC) i stała się popularna w ostatnich latach. Metoda DRM okazała się skuteczną metodą wczesnego wykrywania potencjalnych usterek przełączników zaczepów. Tradycyjna metoda DRM opiera się na analizie przepływu prądu stałego przez uzwojenie transformatora i przełącznik zaczepów podczas jego przełączania od zaczepu do zaczepu. Pomiary wykonywane są w badanym uzwojeniu transformatora pod zwartym uzwojeniem wtórnym. W artykule przedstawiono nową koncepcję metody DRM, w której stan przełącznika zaczepów jest badany za pomocą krzywej napięcia, która jest rejestrowana na uzwojeniu wtórnym nieobciążonego transformatora.
The first research objective was the assessment of the selectivity of water and hydrogen adsorption by the 3A molecular sieve (MS) in the terms of the safety of using the DGA (Dissolved Gas Analysis) method as a diagnostic technique. The second objective was to demonstrate the efficiency of drying the insulation system consisting of cellulose insulation impregnated with various insulating liquids in terms of improving safety and extending the service life of power transformers. In order to achieve the assumed objectives, measurement systems were prepared and material tests were carried out, based mainly on chromatographic analyzes and measurements of water content using the Karl Fischer titration method. On the basis of the obtained test results and the conducted physical analyzes, the selectivity of MS sorption was shown and it was explained that the facilitator of the adsorption of water molecules is their polar nature related to their large dipole moment. The high efficiency of drying cellulose insulation impregnated with various insulating liquids using MS was also demonstrated.
Jednostki transformatorowe są jednym z najważniejszych i najdroższych urządzeń w strukturze sieci elektroenergetycznej. Odgrywają ważną rolę na każdym poziomie napięcia sieci. Skutki ich uszkodzenia mogą być analizowane na wielu płaszczyznach, poczynając od niedogodności związanych z przerwaniem dostawy energii do odbiorcy, a kończąc na zniszczeniu majątku właściciela obiektu. Niewątpliwie zależnie od skali analizy efekty mogą mieć charakter lokalny (brak zasilania dla kilku odbiorców) lub globalny (zagrożenie stabilności SEE). Do jednostek transformatorowych zaliczają się również transformatorowe przesuwniki fazowe (TPF), które najczęściej instalowane są na połączeniach transgranicznych (pomiędzy dwoma dużymi SEE). Dlatego też ważne jest, aby układy elektroenergetycznej automatyki zabezpieczeniowej (EAZ) realizowały postawione im zadania: pewności, czułości oraz czasu działania. Złożona budowa TPF (układ dwóch jednostek transformatorowych) oraz zidentyfikowane możliwe lokalizacje zwarć powodują, że wymagany zakres EAZ dla TPF musi uwzględniać rozbudowaną strukturę oraz funkcjonalność. W artykule przedstawiono wyniki badań oraz ocenę poprawności działania wybranych funkcji zabezpieczeniowych stosowanych do ochrony TPF przed skutkami zwarć.
EN
Transformer units are one of the most important and most expensive electrical equipment in the power grid structure. They play an important role at every voltage level of the network. The effects of their damage can be analyzed on many levels, from the inconveniences associated with the interruption of energy supply to the end user, to the destruction of the property of the facility owner. Undoubtedly also depending on the scale of the analysis, the effects may be local (no power supply for several recipients) or global (threat to SEE stability). Power transformers also are part of the Phase Shifting Transformers (PST) which are usually installed on cross-border connections (between two large grids). Therefore, it is important that the power engineering protection automation systems (PAS) fulfill the tasks set out for them: reliability, sensitivity and operating time. The complex structure of PST (a system of two transformer units) and the identified possible short circuit locations mean that the required scope of PAS for PST must include extensive structure and functionality. The article presents the results of tests and an assessment of the correctness of selected functions. The protection used to protect PST from the effects of short circuits.
The main objective of this research work is to build a simulation model of a power system based on MATLAB to detect the faults (symmetric and asymmetric). We also know that the electric power system is made up of important and costly components, so these parts must be protected. The major purpose of this article is to studies and analysis the different faults and declares the impact on power system. Two types of protection are used, differential protection and overcurrent protection. This work is approach to MATLAB/SIMULINK package. In this work, a laboratory board was designed to represent an electrical power system consist of three stages: generation units, transmission lines and distribution systems.
PL
Głównym celem niniejszej pracy badawczej jest zbudowanie modelu symulacyjnego systemu elektroenergetycznego w oparciu o MATLAB do wykrywania zwarć (symetrycznych i asymetrycznych). Wiemy, że system zasilania elektrycznego składa się z ważnych i kosztownych komponentów, dlatego te części muszą być chronione. Głównym celem tego artykułu jest badanie i analiza różnych usterek oraz deklaracja wpływu na system elektroenergetyczny. Stosowane są dwa rodzaje ochrony: zabezpieczenie różnicowe i zabezpieczenie nadprądowe. Praca ta jest podejściem do pakietu MATLAB/SIMULINK. W pracy zaprojektowano tablicę laboratoryjną do reprezentowania systemu elektroenergetycznego składającego się z trzech etapów: jednostek wytwórczych, linii przesyłowych i systemów dystrybucyjnych.
This paper represents the differential protection relay that used to protect the prototype-Terco power transformer. Matlab/Simulink is used to simulate the protection system. The power differential protection algorithm has been simulated and tested on a 2KVA power transformer under different faults. During normal operating conditions, current will flow through all phase of the power transformer within predesigned values which are appropriate to these elements rating and the faults can be classified as the flow of a massive current. the results signify suitable completion.
PL
W artykule przedstawiono zabezpieczenie różnicowe, które jest używane do ochrony transformatora mocy prototypu Terco. Algorytm zabezpieczenia różnicowego mocy został zasymulowany i przetestowany na transformatorze mocy o mocy 2 kVA przy różnych uszkodzeniach. W normalnych warunkach pracy prąd przepływa przez wszystkie fazy transformatora mocy w ramach wstępnie zaprojektowanych wartości, które są odpowiednie dla tych elementów znamionowych, a zwarcia można sklasyfikować jako przepływ prądu o dużej wartości.
Przedstawiono przegląd tematów zgłoszonych na 48. Sesję w Paryżu w zakresie transformatorów energetycznych i dławików. Autor omówił wybrane referaty. Transformatory stanowią jeden z kluczowych elementów systemu elektroenergetycznego. Zagadnienia związane z ich budową i zastosowaniem w warunkach zmieniającej się rzeczywistości są niezmiennie źródłem wiedzy technicznej dla ich użytkowników. Jednocześnie obserwowane są zmiany w zakresie pomiarów transformatorów i zastosowania nowych materiałów.
EN
Presented is an overview of topics submitted to the 48th Session in Paris on power transformers and reactors. The author discussed selected papers, one from each topic. Transformers are one of the key elements of an electric power system. Issues related to their construction and application in conditions of changing reality are invariably a source of technical knowledge for their users. At the same time, changes in transformer measurements and the use of new materials are observed.
The paper presents the results of the application of the hierarchical clustering methods for the classification of the acoustic emission (AE) signals generated by eight basic forms of partial discharges (PD), which can occur in paper-oil insulation of power transformers. Based on the registered AE signals from the particular PD forms, using a frequency descriptor in the form of the power spectral density (PSD) of the signal, their representation in the form of the set of points on plane XY was created. Next, these sets were subjected to analysis using research algorithms consisting of selected clustering methods. Based on the suggested numeric performance indicators, the analysis of the degree of reproduction of the actual distribution of points showing the particular time waveforms of the AE signals from eight adopted PD forms (PD classes) in the obtained clusters was carried out. As a result of the analyses carried out, the clustering algorithms of the highest effectiveness in the identification of all eight PD classes, classified simultaneously, where indicated. Within the research carried out, an attempt to draw general conclusions as to the selection of the most effective hierarchical clustering method studied and the similarity function to be used for classification of the selected basic PD forms.
The article analyzes existing methods of diagnosing power transformers (PTs). The technique of experiment planning using D-optimal plans is investigated. According to the results of the study, a D-optimal plan of the frequency response measurements was created, which defines the algorithm of the studies. On the example of PT type TMG 1000/10 it is determined that 13 measurements are required to evaluate the condition of the PT during the interpretation of the results of the frequency response measurements. The method of determining the average frequency characteristic of PT is given. This amplitude-frequency characteristic can be used to check the PT status and to detect damage at an early stage of their development.
PL
Artykuł analizuje istniejące metody diagnozowania transformatorów mocy (TM). Badana jest technika planowania eksperymentu z wykorzystaniem planów optymalnych. Zgodnie z wynikami badań opracowano optymalny D-plan pomiarów odpowiedzi częstotliwościowej, który określa algorytm badań. Na przykładzie TM typu TMG 1000/10 ustalono, że do oceny stanu TM podczas interpretacji wyników pomiarów odpowiedzi częstotliwościowej potrzeba 13 pomiarów. Podano metodę wyznaczania charakterystyki średniej częstotliwości TM. Ta charakterystyka amplitudowo-częstotliwościowa może być u żywana do sprawdzania stanu TM i wykrywania uszkodzeń na wczesnym etapie ich rozwoju.
W artykule przedstawiono i porównano wyniki badań teoretycznych i eksperymentalnych elektryzacji strumieniowej oleju mineralnego Trafo En oraz estru syntetycznego Midel 7131. Analizy teoretyczne prądu elektryzacji strumieniowej zostały wykonane z wykorzystaniem modelu Abediana-Sonina. Pomiary przeprowadzono w układzie przepływowym z wykorzystaniem rurek wykonanych z papieru celulozowego i aramidowego. Określono wpływ prędkości przepływu cieczy oraz rodzaju materiału rurki pomiarowej na wielkość generowanego prądu elektryzacji strumieniowej.
EN
The paper presents and compares the results of theoretical and experimental research in the field of streaming electrification of Trafo En mineral oil and Midel 7131 synthetic ester. Theoretical analysis of the streaming electrification current was made using the Abedian-Sonin model. The measurements were taken in a flow-through system using the pipes made of cellulose and aramid paper. The influence of the liquid flow velocity, the type of material of the measuring pipe on the level of the streaming electrification current generation was determined.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.