Jedną z prób przewidzianą w programie badań transformatorów jest próba zwarcia. Sposób przeprowadzenia próby jest jednoznacznie opisany w normie. W pracujących transformatorach występują zwarcia awaryjne. Zwarcie dwufazowe powtarzane przez zabezpieczenie sieci spowodowało awarię transformatora: 16 MVA, 115/20 kV. Bazując na schematach zastępczych obliczono udarowe prądy zwarcia i poziom przepięć indukowanych w uzwojeniu w czasie gaszenia łuku zwarciowego.
EN
One of the tests included in the transformer testing program is the short-circuit test. The method of carrying out the test is clearly described in the Standard. Emergency short circuits occur in operating transformers. A two-phase short circuit repeated by the network protection resulted in a transformer failure: 16 MVA, 115/20 kV. Based on the equivalent diagrams, the short-circuit impulse currents and the level of overvoltages induced in the winding during the short-circuit arc extinguishing were calculated.
Producenci maszyn elektrycznych w dokumentacji techniczno-ruchowej (DTR) zabezpieczają warunki gwarancji. Jeśli właściciel silnika nie przestrzega zaleceń eksploatacyjnych podanych w DTR, to producent silnika odmawia uznania gwarancji. Sprawa trafia do sądu. Biegły sądowy lub ekspert, w oparciu o ograniczone informacje o eksploatacji i awarii silnika, opracowuje opinie. W artykule przedstawiono przykład takiej sprawy i konkluzję opinii biegłego sądowego.
EN
Manufacturers of electrical machines in the Operation and Maintenance Documentation provide the warranty conditions. If the engine owner does not comply with the operating recommendations given in the Operation and Maintenance Manual, the engine manufacturer refuses to accept the warranty. The case goes to the court. A forensic expert or an expert prepares opinions based on limited information on the operation and failure of the engine. The article presents an example of such a case and the conclusion of the opinion of a court expert.
W artykule omówiono historię rozwoju transformatora na świecie i w Polsce. Przedstawiono początki Śląskiej Szkoły Diagnostyki i jej stan obecny. Przypomniano najważniejsze postacie związane z tą tematyką: założycieli fabryk transformatorów i ich osprzętu oraz profesorów Politechniki Śląskiej i ich wychowanków. Szczególną uwagę poświęcono najstarszemu w Polsce laboratorium badań izolacji, które działa nieprzerwanie w Gliwicach od ponad 60 lat oraz wkładowi Energopomiar-Elektryka w rozwój diagnostyki i wspomagania eksploatacji transformatorów.
EN
The article discusses the history of transformer development in the world and in Poland. The beginnings of the Silesian School of Diagnostics and its current state are presented. The most important figures related to this subject were reminded: the founders of transformer factories and their accessories, as well as professors of the Silesian University of Technology and their graduates. Particular attention was paid to the oldest insulation testing laboratory in Poland, which has been operating continuously in Gliwice for over 60 years and the contribution of Energopomiar-Elektryka to the development of transformer diagnostics and support management of maintenance.
Instytut „Komel” wywodzi się z Centralnego Biura Konstrukcji Maszyn Elektrycznych (CBKME) w Katowicach, które zorganizował prof. Zygmunt Gogolewski w 1948 r. W 1958 r. CBKME połączono z ZWSME (Zakłady Wytwórcze Specjalnych Maszyn Elektrycznych) w Katowicach i utworzono Zakłady Konstrukcyjno-Doświadczalne Przemysłu Maszyn Elektrycznych (ZKDPME). W toku kilku dalszych przekształceń powstał obecny Instytut Napędów i Maszyn Elektrycznych „Komel”, który w 2019 r. włączono do Sieci Badawczej Łukasiewicz. Instytut „Komel” w 2023 r. będzie obchodził jubileusz 75-lecia.
EN
The "Komel" Institute is derived from the Central Bureau of Electrical Machines Design (CBKME) in Katowice, which was organized by prof. Zygmunt Gogolewski in 1948. In 1958 CBKME was merged with ZWSME (Zakłady Wytwórcze Specjalnych Maszyn Elektrycznych) in Katowice and the Design and Experimental Works of Electrical Machines Industry (Zakłady Konstrukcyjno-Doświadczalne Przemysłu Maszyn Elektrycznych ZKDPME) was established. In the course of several further transformations, the current Institute of Electric Drives and Machines "Komel" was established and included in the Łukasiewicz Research Network. The "Komel" Institute in 2023 will celebrate its 75th anniversary.
Przedstawiono budowę izolatora przepustowego typu OPI wysokiego napięcia (rys. 2). Zwarcie wewnętrzne izolatora w części na zewnątrz transformatora powoduje jego pożar. Podano przykład takiego pożaru (rys. 3). Zwarcie wewnętrzne izolatora w części zamkniętej w kadzi transformatora powoduje eksplozję w kadzi i pożar transformatora, co pokazano na rys. 4. Transformator po pożarze nie nadaje się do remontu.
EN
The structure of the high voltage OPI bushing has been presented (fig. 2). An internal short circuit of the insulator, in some part outside the transformer, causes fire of the insulator. An example of such a fire is given (fig. 3). Internal short-circuit of the insulator, in the part closed in the transformer tank, causes an explosion in the tank and a fire of the transformer. An example of such a fire is given (fig. 4). After a fire, the transformer cannot be renovated.
Drgania są opisywane przez: przemieszczenie, prędkość i przyspieszenie. W maszynach elektrycznych drgania mierzone są w paśmie częstotliwości do kilku, kilkudziesięciu kiloherców. W tym zakresie częstotliwości najczęściej mierzy się wartość skuteczną prędkości drgań. W artykule przedstawiono dwa przykłady niesymetrii osiowej obwodu magnetycznego silników elektrycznych i jej wpływ na prędkość drgań. Pierwszym z nich jest silnik indukcyjny pierścieniowy o mocy znamionowej 2500 kW i liczbie par biegunów p=8, a drugi silnik synchroniczny o mocy znamionowej 13 750 kW i p=2. Niesymetria osiowa pakietów blach stojana i rdzenia wirnika wpływa na prędkość drgań, szczególnie drgań osiowych węzła od strony przeciwnej do napędu AN-DE.
EN
The vibrations are described by: displacement, velocity and acceleration. In electric machines, vibrations are measured in the frequency ran- ge up to several tens kHz. In this frequency range, the most frequently measured value is the RMS value of the vibration velocity. The article presents two examples of the axial asymmetry of the magnetic circuit of electric motors and its influence on the vibration velocity. The first case it is a ring induction motor with a rated power of 2500 kW and the number of pole pairs p = 8, and the second is a synchronous motor with a rated power of 13 750 kW and p = 2. The axial asymmetry of the stator and rotor core sheet packages affects the vibration velocity, in particular the axial vibrations of the node on the side opposite to the AN-DE drive.
W dniach 21-23 września 2022 r. odbyła się 30. Konferencja „Problemy Eksploatacji Maszyn i Napędów Elektrycznych” PEMINE. Referaty konferencyjne opublikowano w czasopismach: „Maszynach Elektrycznych – Zeszyty Problemowe” nr 1/2022 (36 artykułów) i „Przeglądzie Elektrotechnicznym” nr 8, 9, 11/2022 (20 artykułów). Wiodącą tematyką Konferencji były transformatory i elektromobilność. W artykule przedstawiono tematykę referatów.
EN
On September 21-23, 2022, the 30th PEMINE (Problems in the Operation of Electric Machines and Drives) conference was held. The conference papers were published in the magazines: “Maszyny Elektryczne – Zeszyty Problemowe” no. 1/2022 (36 articles) and “Przegląd Elektrotechniczny” no. 8, 9, 11/2022 (20 articles). The leading topics of the Conference were transformers and electromobility. This article presents the topics of the papers.
W transformatorach olejowych hermetycznych nie wykonuje się badania oleju. Diagnostyka transformatorów suchych i transformatorów olejowych hermetycznych obejmuje pomiar rezystancji uzwojeń, diagnostykę izolacji głównej i izolacji międzyzwojowej. Diagnostykę izolacji głównej przeprowadza się napięciem zmiennym i napięciem stałym. Napięciem zmiennym wykonuje się pomiar współczynnika stratności tgδ. Napięciem stałym przeprowadza się pomiar rezystancji R60 oraz w rozszerzonym zakresie badania polaryzacyjne. Badanie izolacji międzyzwojowej polega na rejestracji przebiegu napięcia na uzwojeniu po skokowym wyłączeniu prądu stałego.
EN
Oil testing is not performed in hermetic oil transformers. Diagnostics of dry transformers and hermetic oil transformers include winding resistance measurement, diagnostics of main insulation and turn-to-turn insulation. Main insulation diagnostics are performed with alternating voltage and direct voltage. The loss factor tgδ is measured with the alternating voltage. The resistance R60 is measured with direct voltage, and in the extended range of polarization tests. The test of interturn insulation is based on the registration of the voltage waveform on the winding after a DC switching off.
9
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Przedstawiono budowę izolatora przepustowego typu OPI wysokiego napięcia (rys. 2). Zwarcie wewnętrzne izolatora, w części na zewnątrz transformatora, powoduje pożar izolatora. Podano przykład takiego pożaru (rys. 3). Zwarcie wewnętrzne izolatora, w części zamkniętej w kadzi transformatora, powoduje eksplozję w kadzi i pożar transformatora. Podano przykład takiego pożaru (rys. 4). Transformator po pożarze nie nadaje się do remontu.
EN
The structure of the high voltage OPI bushing has been presented (Fig. 2). An internal short circuit of the insulator, in some part outside the transformer, causes fire of the insulator. An example of such a fire is given (Fig. 3). Internal short-circuit of the insulator, in the part closed in the transformer tank, causes an explosion in the tank and a fire of the transformer. An example of such a fire is given (Fig. 4). After a fire, the transformer cannot be renovated.
10
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Współcześnie do zasilania silników elektrycznych o liczbie faz (m > 3) stosowane są dedykowane falowniki. Artykuł dotyczy silników z magnesami trwałymi z uzwojeniem 2 x 3-fazowym z przesunięciem fazowym 30º. Uzwojenia zasilane są napięciem 2 x 3-fazowym przesuniętym czasowo względem siebie o kąt π/6≈30º. Silniki w stosunku do uzwojenia symetrycznego fazy 3 i 6 osiągają wyższy znamionowy moment obrotowy i kompensację harmonicznych obwodowych siły magnetomotorycznej (SMM) twornika θμ dla μ = 5, 7, 17, 19, 29, 31, co skutkuje mniejszymi stratami mocy, niższymi pulsacjami momentu elektromagnetycznego, niższym hałasem magnetycznym i niższymi wibracjami. Takie silniki polecane są przede wszystkim do stosowania w serwonapędach.
EN
The electric motors with the number of phases (m > 3) are dedicated to power supply from inverters. The article concerns permanent magnet motors with a 2 x 3-phase winding with a phase shift of 30º. The windings are supplied with 2 x 3-phase voltage temporarily shifted in relation to each other by the angle π/6=30º. Motors, in relation to the 3rd and 6th phase symmetrical winding, achieve a higher rated torque and compensation of harmonics of magnetomotive force (MMF) of the armature θμ for μ = 5, 7, 17, 19, 29, 31, which results in lower power losses, lower pulsations of the electromagnetic torque, lower magnetic noise and lower vibrations. Such motors are recommended primarily for use in servo drives.
Stacje ładowania akumulatorów w pojazdach elektrycznych można dodatkowo wyposażyć w magazyn energii i ekologiczne źródła energii, to jest w baterie fotowoltaiczne i małe elektrownie wiatrowe. Energia słoneczna i energia wiatru są gromadzone w magazynie energii i wykorzystywane do szybkiego ładowania baterii w pojeździe. Zasilanie stacji z sieci elektroenergetycznej jest zasilaniem dodatkowym. Ładowanie akumulatorów w pojeździe elektrycznym może odbywać się dużą mocą, nie obciążając tą mocą sieci elektroenergetycznej. Ewentualny nadmiar mocy generowanej przez źródła odnawialne, gdy akumulatory w magazynie energii są w pełni naładowane, jest odprowadzany do sieci elektroenergetycznej.
EN
Battery charging stations in small electric vehicles can be additionally equipped with energy storage and ecological energy sources, i.e. photovoltaic batteries and small wind farms. Solar energy and wind energy are stored in the energy store and used to quickly charge the battery in the vehicle. Powering the station from the power grid is an additional power supply. An electric vehicle can charge its batteries with high power without overloading the power grid. Any excess power generated by renewable sources, when the batteries in the energy torage are fully charged, is discharged into the power grid.
12
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Artykuł dotyczy prądnic synchronicznych wzbudzanych magnesami trwałymi, które pracują przy znamionowej prędkości obrotowej. Regulacja napięcia prądnicy jest realizowana na zaczepach uzwojenia twornika. Przełączniki zaczepów są takie, jak w transformatorach. Rozpatrzono kilka wariantów rozwiązania regulacji napięcia poprzez zmianę zaczepów. Są to rozwiązania, które można stosować do przełączania zaczepów uzwojenia, na postoju prądnicy i w czasie pracy prądnicy. Przedstawiono także rozwiązanie połączenia prądnicy z transformatorem trójuzwojeniowym i regulacją napięcia na zaczepach uzwojeniu transformatora.
EN
This article applies to synchronous generators excited by permanent magnets, which operate at rated rotational speed. The generator voltage is regulated on the armature winding hooks. The tap-changers are the same as in transformers. Several variants of voltage regulation solutions by changing taps were considered. These are solutions that can be used to switch the winding taps, when the generator is stopped and during generator operation. The solution of connecting the generator with a three-winding transformer and voltage regulation on transformer winding taps was also presented.
Moment znamionowy maszyny elektrycznej determinuje jej gabaryt. Maszyny wolnoobrotowe mają większą objętość i masę od maszyn o tej samej mocy znamionowej, lecz wyższej znamionowej prędkości obrotowej. Sprawność energetyczna maszyny obciążonej mocą znacznie mniejszą od mocy znamionowej ma także sprawność mniejszą od znamionowej. Porównano sprawność energetyczną trzech układów napędowych napędzających maszynę roboczą z prędkością obrotową n = 187,5 obr./min. Wykazano, że sprawność silnika synchronicznego o liczbie par biegunów p = 16 w warunkach pracy wynosi η = 77% i jest mniejsza o 16% od sprawności silnika synchronicznego i silnika indukcyjnego o liczbie par biegunów p = 2 plus przekładnie mechaniczne o przełożeniu i = 8. Silniki synchroniczny i indukcyjny, o liczbie par biegunów p = 2 plus przekładnie mechaniczne o przełożeniu i = 8 stanowią napęd alternatywny do silnika synchronicznego wolnoobrotowego o liczbie par biegunów p = 16.
EN
The rated torque of the electric machine determines its dimensions. Slow-running machines have a larger volume and weight than machines with the same rated power but higher rated rotational speed. The energy efficiency of the machine loaded with power significantly lower than the rated power also has the efficiency lower than the rated one. The energy efficiency of three drive systems driving a working machine with a rotational speed of n = 187,5 rpm was compared and it was shown that the efficiency of a synchronous motor with the number of p = 16 poles under operating conditions is η = 77% and is 16% lower than that of a synchronous motor and an induction motor with the number of pole pairs p = 2, plus mechanical gears with the ratio i = 8. Synchronous and induction motors with the number of pole pairs p = 2 plus mechanical gears with the ratio i = 8 constitute an alternative drive to the slow-speed synchronous motor with the number of pole pairs p = 16
Magazyny energii w pojazdach elektrycznych mają zainstalowany system BMS, który kontroluje parametry eksploatacyjne baterii akumulatorów oraz ma wbudowane zabezpieczenia: nadprądowe, podnapięciowe, nadnapięciowe i termiczne. W sytuacjach awaryjnych pojazdu i uszkodzeniu obudowy akumulatora system BMS nie zabezpiecza jednak ludzi przed porażeniem napięciem baterii trakcyjnej. W artykule przedstawiono koncepcję podziału baterii trakcyjnej na moduły, z których każdy ma napięcie nie wyższe niż traktowane jako bezpieczne dla ludzi. Moduły baterii połączono stycznikami, a na obudowie baterii umieszczono czujnik uderzeniowy. Uzwojenia sterujące styczników połączono z akumulatorem niskonapięciowym, systemem BMS i z czujnikiem uderzeniowym. W przypadku kolizji drogowej pojazdu i zadziałania czujnika uderzeniowego prąd w obwodzie uzwojeń sterujących zostaje wyłączony i styczniki rozłączają moduły baterii. Także w czasie postoju pojazdu lub zdjęcia obudowy system BMS przerywa prąd w uzwojeniach sterujących styczników i moduły baterii są rozłączone.
EN
Energy stores in electric vehicles have a BMS installed that controls the operating parameters of the battery pack, and has built-in overcurrent, undervoltage, overvoltage, and thermal protection. However, during vehicle emergencies and battery case damage, the BMS does not protect people from being shocked by the traction battery voltage. This paper presents the concept of dividing the traction battery into modules, each of which has a voltage no higher than that treated as safe for humans. The battery modules are connected by contactors and a shock sensor is placed on the battery housing. The control windings of the contactors are connected to the low voltage battery, the BMS system and the impact sensor. In the event of a road ollision with the vehicle and activation of the impact sensor, the current in the control windings circuit is switched off and the contactors disconnect the battery modules. Also, when the vehicle is stationary or the chassis is removed, the BMS interrupts the current in the control windings of the contactors and the battery modules are disconnected.
Jedną z prób przewidzianą w programie badań pełnych transformatorów nowych jest próba zwarcia. Sposób przeprowadzenia tej próby jest opisany w normie PN-EN 60076-5. W eksploatacji transformatorów, które pracują w sieci elektroenergetycznej, zdarzają się także zwarcia przypadkowe. Przykładem jest transformator 16 MVA, 110/20kV z wyjściem kablowym. Kabel został uszkodzony. Powstało zwarcie dwufazowe. Transformator uległ awarii. Bazując na tym przykładzie i wykorzystując schematy zastępcze, obliczono prąd udarowy przy zwarciu symetrycznym i prąd udarowy przy zwarciu dwufazowym. Oceniono przepięcia indukowane przy wyłączaniu prądu zwarcia. Wskazano przyczynę awarii transformatora.
EN
One of the tests included in the test program for complete new transformers is the short-circuit test. The method of carrying out this test is described in the PN-EN 60076-5 standard. In the operation of transformers that operate in the power grid, accidental short-circuits also occur. An example is a 16 MVA, 110 / 20kV transformer with cable outlet. The cable has been damaged. A two-phase short circuit has arisen. The transformer has failed. Based on this example and using equivalent diagrams, the impulse current for symmetrical shortcircuit and the impulse current for two-phase short-circuit were calculated. The induced overvoltage when switching off the short-circuit current was assessed. The cause of the transformer failure is indicated.
Farmy fotowoltaiczne są łączone z siecią elektroenergetyczną poprzez falownik DC/AC i transformator. Komutacja prądu w zaworach falownika generuje w indukcyjnościach rozproszenia impulsy napięcia, które oddziałują na układ izolacyjny uzwojeń transformatora. Skuteczną ochronę izolacji uzwojeń transformatora przed przepięcia stanowią filtry tłumiące. Mogą to być kondensatory bądź warystory. Filtr w sposób znaczący poprawia warunki dielektryczne izolacji uzwojenia transformatora.
EN
The solar farms are connected to the electricity grid through a DC / AC inverter and a transformer. The current commutation in the inverter valves generates voltage pulses in the leakage inductances, which act on the insulation system of the transformer windings. Suppression filters provide effective protection of the transformer winding insulation against overvoltage. These can be capacitors or varistors. The filter significantly improves the dielectric conditions of the transformer winding insulation.
Producenci maszyn elektrycznych w Dokumentacji Techniczno-Ruchowej (DTR), zabezpieczają warunki gwarancji. Jeśli właściciel silnika nie przestrzega zaleceń eksploatacyjnych podanych w DTR, to producent silnika odmawia uznania gwarancji. Sprawa trafia do Sądu. Biegły sądowy lub Ekspert, w oparciu o ograniczone informacje o eksploatacji i awarii silnika, opracowuje Opinie. W artykule przedstawiono przykład takiej sprawy i konkluzję Opinii Biegłego Sądowego.
EN
Manufacturers of electrical machines, in the Operation and Maintenance Documentation, provide the warranty conditions. If the engine owner does not comply with the operating recommendations given in the Operation and Maintenance Manual, the engine manufacturer refuses to accept the warranty. The case goes to the Court. A forensic expert or an expert prepares Opinions based on limited information on the operation and failure of the engine. The article presents an example of such a case and the conclusion of the Opinion of a court expert.
Diagnostyka transformatorów suchych i transformatorów olejowych hermetycznych obejmuje pomiar rezystancji uzwojeń, diagnostykę izolacji głównej i izolacji międzyzwojowej. Diagnostykę izolacji głównej przeprowadza się napięciem zmiennym i napięciem stałym. Napięciem zmiennym wykonuje się pomiar współczynnika stratności tgδ. Napięciem stałym przeprowadza się pomiar rezystancji R60, oraz w rozszerzonym zakresie badania polaryzacyjne. Badanie izolacji międzyzwojowej polega na rejestracji przebiegu napięcia na uzwojeniu po skokowym wyłączeniu prądu stałego.
EN
Oil testing is not performed in hermetic oil transformers. Diagnostics of dry transformers and hermetic oil transformers include winding resistance measurement, diagnostics of main insulation and turn-to-turn insulation. Main insulation diagnostics are performed with alternating voltage and direct voltage. The loss factor tgδ is measured with the alternating voltage. The resistance R60, is measured with direct voltage, and in the extended range of polarization tests. The test of interturn insulation is based on the registration of the voltage waveform on the winding after a DC switching off.
Parametrem diagnostycznym izolatorów przepustowych stosowanym standardowo on-line jest pomiar tg𝛿 między punktem pomiarowym P i kołnierzem K. Wykazano, że tg𝛿 nie informuje w sposób dostateczny o stanie technicznym izolatora przepustowego. Polecanym parametrem diagnostycznym on-line izolatora jest prąd upływu 𝐼 mierzony w obwodzie rezystancji 𝑅𝑚 włączonej między punkty P-K. Korzystne jest sumowanie sygnałów prądowych z izolatorów trzech faz. Sumowanie należy realizować na transformatorku (rys. 9). Pomiar prądu sumarycznego 𝐼0 jest prosty w realizacji i wolny od zakłóceń.
EN
The standard diagnostic parameter HV bushings used on-line is the measurement of tgδ between the measuring point P and the flange K. It has been shown that tgδ does not sufficiently inform about the technical condition of the bushing. The recommended on-line diagnostic parameter of the insulator is the leakage current I measured in the circuit of resistance 𝑅𝑚 connected between points P-K. It is advantageous to sum the current signals from the insulators of the three phases. Adding up should be done on a transformer (Fig. 9). Measurement of the summary current 𝐼0 is simple to implement and free from interferences.
W artykule przedstawiono schemat zastępczy izolatora i program badań off-line napięciem stałym, to jest: 1) załączenie napięcia stałego o wartości Up i pomiar prądu ustalonego I60; 2) odłączenie napięcia Up i zwarcie układu izolacyjnego na czas tz; 3) rozwarcie układu izolacyjnego i pomiar przebiegu napięcia uod (t) do wartości maksymalnej Uod max. Parametrami diagnostycznymi są: napięcie - Up, rezystancja - R60, czas zwarcia - tz, napięcie - Uod max i stała czasowa τod. Parametry te, wyznaczone dla izolatora nowego i zapisane w jego metryczce, stanowią fingerprint.
EN
The article presents an insulator substitute diagram and an off-line DC voltage test program, that is: 1) switching on DC voltage with the value of Up and measurement of the steady current I60; 2) disconnection of the voltage Up and short-circuit of the insulation system for the time tz; 3) opening of the insulation system and measurement of the voltage waveform uod (t) to the maximum value of Uod max. The diagnostic parameters are: voltage - Up, resistance - R60, short-circuit time - tz, voltage - Uod max and time constant τod. These parameters, determined for the new insulator and recorded in his record are a fingerprint.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.