Przedstawiono zagadnienie opracowania programu numerycznego do wyznaczania temperatur oleju i uzwojeń oraz obciążalności przesuwników fazowych, które znajdują zastosowanie do regulacji przesyłu mocy w sieci elektroenergetycznej. Przedstawiono krótkie porównanie przesuwników dwurdzeniowych i transformatorów, schemat elektryczny i zależności wykorzystywane do obliczania prądów fazowych, które różnią się od analogicznych stosowanych dla transformatorów.
EN
The problem of working out of the numerical program to estimate oil and copper windings temperatures and load ability of phase shifting transformers (PST) is considered in this paper. Moreover, a short comparison of power transformers and PSTs, the electrical diagram and equations used to calculate winding currents are also presented. The calculations of temperatures and load ability of PSTs are more complicated than for power transformers, mainly because the estimation of winding currents is impossible without using trigonometric functions. Additionally, some of PSTs are designed as a two-tank unit with common cooling system or independent one. In case of independent cooling systems of two-tank PST, the unit should be considered as one unit for electrical calculations and separate units for thermal calculations.
Najnowszym opracowaniem firmy ABB jest Mobilny System Pomiarów Wysokonapięciowych (MSPW), służący do badania transformatorów energetycznych w miejscu ich zainstalowania. Jest to pierwszy na świecie trójfazowy ruchomy system pomiarów wysokonapięciowych pracujący w oparciu o statyczny przemiennik częstotliwości, który został specjalnie zaprojektowany do wykonywania zarówno testów rutynowych jak i specjalnych zgodnie z normami IEC 60060-3, IEC 60076 oraz IEEE Std C57.12.00. Uzupełniony o zwykłe metody diagnostyczne używane w warunkach polowych, MSPWumożliwia firmie ABB zaoferowanie pełnego zakresu pomiarów transformatorów wszystkich typów i marek, począwszy od małych transformatorów sieciowych, a skończywszy na największych blokowych transformatorach podwyższających.
EN
ABB’s latest development is a Mobile High-Voltage Test System for On-Site Testing of Power Transformers. Worldwide, it is the first 3-phase Mobile High-Voltage Test System for Power Transformers based on a static frequency converter which is especially designed for performing routine and special tests according to standards as IEC 60060-3, IEC 60076 and IEEE Std. C57.12.00. Supplemented by the most common diagnostic methods used under field conditions, the Mobile High-Voltage Test System enables ABB to offer a full range of testing on all types and brands of transformers from small grid transformers up to the largest step up generator transformers.
Artykuł przedstawia wyniki badań kilkunastu próbek izolacji papierowo-olejowej za pomocą metody napięcia powrotnego. Próbki wykonano z kilku warstw elektrotechnicznego papieru kablowego nasycanego mineralnym olejem izolacyjnym. Różny stan tak przygotowanej izolacji uzyskano, przez przyspieszone starzenie termiczne oraz zawilgacanie papieru, jeszcze przed impregnacją olejem izolacyjnym. Pomiarów napięcia powrotnego dokonano w laboratoryjnym układzie, umożliwiającym regulację i kontrolę temperatury izolacji oraz oznaczenie stopnia zawilgocenia oleju. Analizę stanu kolejnych badanych próbek, tj. ocenę stopnia zestarzenia i zawilgocenia, oparto o wartość stałej czasowej zaniku napięcia powrotnego, w porównaniu do innych parametrów wyznaczanych z rejestrowanych przebiegów czasowych.
EN
The paper presents research results of the dozens of paper-oil insulation samples by the recovery voltage method. The samples were made of a few layers of a cable electrotechnical paper saturated with mineral insulation oil. A different condition of the insulation prepared in this way was obtained through an accelerated aging and dampening of the paper still before its impregnation with insulation oil. The measurements of the recovery voltage were taken in a laboratory system making the insulation temperature regulation and control and marking the degree of oil dampness possible. The analysis of the condition of the consecutive samples under study, i.e. the evaluation of the aging and dampness degree, was based on the value of the time constant of the recovery voltage decay, in comparison to other parameters determined from the time runs registered.
5
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Hydro One fleet of 500 kV, 750 MVA autotransformers was experiencing problems in service due to the high moisture content in the transformer insulation system. Failure rate was unacceptably high with the record of one failure per two years. The purpose of this investigation was the assessment of the moisture content in the transformers solid insulation based on (i) moisture content in transformer oil, (ii) direct moisture measurements in insulation samples and (iii) statistical analysis of moisture activity over long period of time. As a result, on site dry-out plan was established and close monitoring of the critical units took place.
PL
W czasie eksploatacji autotransformatorów energetycznych na napięcie 500 kV i mocy 750 MVA, będących w posiadaniu firmy Hydro One, spotkano się z problemem zawilgocenia ich układu izolacyjnego. Współczynnik uszkadzalności osiągnął niemożliwą do zaakceptowania wartość jednej awarii w ciągu dwóch lat. Celem wykonanych badań była ocena zawartości wody w izolacji stałej transformatorów na podstawie (i) zawartości wody w oleju, (ii) pomiarze wilgoci w pobranych próbkach izolacji stałej, (iii) analizie statystycznej oddziaływania wilgoci na izolację w długim czasie obserwacji. Zaproponowano plan suszenia transformatorów w miejscu ich zainstalowania oraz wprowadzono procedurę ścisłego monitorowania jednostek znajdujących się w najgorszym stanie.
6
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Transformatory są narażone na oddziaływanie przepięć generowanych w układach elektroenergetycznych między innymi podczas czynności łączeniowych oraz w niektórych stanach awaryjnych. Przepięcia takie zawierają zwykle składowe oscylacyjne o zróżnicowanych częstotliwościach. Oddziaływują one między innymi na transformatory. Jeżeli częstotliwość składowej oscylacyjnej przepięcia jest równa częstotliwości własnej transformatora przepięcia wewnątrz uzwojeń mogą być silnie wzmacniane. Zdarzają się awarie transformatorów energetycznych spowodowanych oddziaływaniem takich przepięć. W artykule przedstawiono wyniki badań przepięć narażających układ izolacyjny uzwojeń transformatora energetycznego o mocy 25 MVA generowanych podczas oddziaływania przepięć łączeniowych o charakterze oscylacyjnym.
EN
Transformers are subjected to overvoltages generated in electrical power systems among other during switching operations and selected failure states. These overvoltages include usually oscillate components with different frequencies. If the frequency of transient component of incoming overvoltage is equal to own frequency of transformer then resonance will be excited. Overvoltages having such character have been the root cause of many power transformer failures. The results of investigations of overvoltages risked the insulation system of power transformer winding of 25 MVA generatated during action switching overvoltages with oscillate character are presented in the paper.
Artykuł przestawia wyniki badań kilkunastu próbek izolacji papierowo-olejowej za pomocą metody pomiaru prądu polaryzacji i depolaryzacji elektrycznej. Badania wykonano w laboratoryjnym układzie umożliwiającym dokonywanie regulacji i kontroli temperatury próbki oraz pomiaru stopnia zawilgocenia oleju izolacyjnego. Próbki wykonano z kablowego papieru elektrotechnicznego nasyconego mineralnym olejeni izolacyjnym. Celem oceny wpływu stopnia zestarzenia oraz zawilgocenia tego typu izolacji na przebieg prądu depolaryzacji, papier przed impregnacją olejem, poddano przyspieszonemu starzeniu termicznemu oraz zawilgoceniu metodą wagową. Analizę otrzymanych przebiegów prądu depolaryzacji oparto o metody aproksymacyjne, opisane funkcjami Deby'a, Curie-Schwcindlera oraz Jonsehera. Na podstawie obliczeń, dokonano identyfikacji parametrów funkcji najlepiej określających stan izolacji papierowo-olejowej, warunkowanej różnym stopniem zestarzenia i zawilgocenia.
EN
The paper presents research results of the dozens of paper-oil insulation samples by the methods of the measurement of the electric polarization and depolarization current. The research work was carried out in a laboratory system making the temperature regulation and control of a sample and the measurement of the insulation oil dampness degree possible. The samples were made of a cable electrotechnical paper saturated with mineral insulation oil. In order to evaluate the influence of the aging and dampness degree of this type of insulation on the depolarization current run, the paper, before being impregnated with oil, was subject to an accelerated thermal aging and dampening by the weight method. The analysis of the depolarization current runs obtained was based on the approximation methods, described by Deby, Curie-Schweindler and Jonscher functions. Based on the calculations, the identification of the function parameters determining the condition of the paper-oil insulation best, conditioned by a various aging and dampness degree, was performed.
W artykule dokonano przeglądu podstawowych mechanizmów termicznego starzenia izolacji przepustów, procesów relaksacyjnych oraz stosowanych standardowych metod diagnostycznych. Stwierdzono, że metody te oparte są głównie na pomiarach współczynnika strat dielektrycznych przy częstotliwości 50 Hz. Analiza problemu wskazuje natomiast, że interpretacja tych pomiarów prowadzi często do mylnych wniosków, co skutkuje nieadekwatną diagnozą w stosunku do rzeczywistego stanu izolacji. Najważniejsze problemy z interpretacją wartości tg? 50Hz związane są z metodyką wykonywania pomiarów, a w szczególności ze stosowania niższego napięcia pomiarowego w stosunku do roboczego, różnej od wewnętrznej temperatury pomiaru oraz małej jego zależności od zmian struktury izolacji. W artykule przedstawiono wyniki badań nad wpływem różnych defektów w izolacji przepustów OIP oraz RIP na odpowiedź dielektryczną. W szczególności mierzono wpływ zawilgocenia, zawartości gazów oraz produktów rozkładu papieru i oleju w izolacji OIP na wartości tg? w szerokim spektrum częstotliwości oraz wskaźnik polaryzacji otrzymany z metody SVM (step voltage metod). Zaprezentowano również wyniki badań wpływu termicznego starzenia, produktów rozkładu WNZ oraz zawilgocenia w izolacji RIP na procesy relaksacyjne mierzone w dziedzinie częstotliwości i czasu. Wykazały one, ze odpowiedź dielektryczna izolacji zależna jest od rodzaju defektu jak i konstrukcji przepustu (OIP lub RIP). Stwierdzono, że z punktu widzenia praktycznego stosowania, bardzo perspektywicznymi metodami o większej wiarygodności oceny izolacji OPI oraz RIP mogą być pomiary z zastosowaniem skokowej rampy napięciowej (SVM) lub analiza charakterystyk PDC. Zaprezentowano również eksploatacyjne pomiary wykonane na przepustach OIP oraz RIP 110-400 kV, które generalnie potwierdziły obserwacje dokonane podczas badań modelowych.
EN
A survey of basic mechanisms of bushing insulation thermal ageing, relaxation processes and the applied standard diagnostic methods was conducted. Ascertained is that these methods are mainly based on measurements of dielectric loss coefficient at the frequency of 50 Hz. However, the problem analysis shows that interpretation of these measurements leads often to wrong conclusions, that results in non-adequate diagnosis with relation to the actual condition of the insulation. The most important problems of tg? 50 Hz value interpretation are connected with the measurement carrying out methodology and especially with applying a lower measurement voltage in comparison to the operating one, measurement temperature differing from the internal one and the measurement little dependence of insulation structure changes. Presented are investigation results of the influence of various bushing OIP and RIP insulation failures on the dielectric response. In particular, measured was the influence of the moisture, gases contents and products of paper and oil decomposition in OIP insulation on tg? values in a wide frequency spectrum as well as the polarization index obtained by the step voltage method (SVM). Presented are also investigation results of the influence of thermal ageing, partial discharges (PD) decomposition products and the presence of moisture in RIP insulation on relaxation processes measured in time and frequency domains. They show that the insulation dielectric response depends on the type of the failure and on the bushing construction (OIP or RIP). Ascertained is that, from the practical application point of view, very promising methods with a higher OIP and RIP insulation technical condition assessment reliability can be the measurements made with the use of a step voltage method (SVM) or the analysis of PD characteristics. Presented are also operational measurements carried out on 110-400 kV OIP and RIP bushings that generally confirmed the observations taken during the model investigations.
9
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W artykule opisano program komputerowy „Ocena zawilgocenia transformatorów”, który na podstawie wyników analizy statystycznej zawartości bazy danych jest w stanie ocenić aktualny stan zawilgocenia izolacji celulozowej transformatorów. Baza danych, stworzona podczas wieloletnich badań pracowników Instytutu, zawiera informację o zawilgoceniu ponad stu transformatorów różnych grup, mocy i w różnym wieku.
EN
The paper describes a software „Ocena zawilgocenia transformatorów”. The software on the basis of statistical analysis of the database contents is able to assess the current moisture content in transformer’s cellulose insulation. The database, created during years of researches, contains information about moisture content of more than hundred transformers of different groups, power and age.
Omówiono problem wpływu skoncentrowanego strumienia cieplnego na właściwości estrów syntetycznych stosowanych jako medium izolacyjno-chłodzące w transformatorach energetycznych.
EN
The paper discusses an influence of concentrated heat flux on characteristics of synthetic esters used as an insulating-cooling medium in power transformers.
Omówiono wyniki analizy statystycznej trwałości eksploatacyjnej transformatorów energetycznych o mocach od 2 do 160 MVA, eksploatowanych w latach 1954-2003.
EN
The paper discusses results of statistical analysis of operational i durability of power transformers rated from 2 to 160 MVA, operated from 1954-2003.
Przedstawiono zaprojektowany i zbudowany przez autorów komputerowy system pomiarowy dedykowany do lokalizacji i opisu wyładowań niezupełnych w transformatorach energetycznych olejowych metodą emisji akustycznej. System pomiarowy sygnałów emisji akustycznej posiada 8 torów pomiarowych i zapewnia monitorowanie sygnałów i rejestrację danych w czasie rzeczywistym w paśmie 20-1000 kHz w warunkach laboratoryjnych i rzeczywistych. Przedstawiono autorski system analizy obejmujący podstawową i zaawansowaną analizę zarejestrowanych danych. W ramach zaawansowanej analizy danych obliczane są zdefiniowane przez autorów deskryptory, wyznaczane są mapy deskryptorów na ścianach bocznych transformatora i dokonywana jest lokalizacja źródeł wyładowań niezupełnych autorską metodą stopnia zaawansowania sygnału.
EN
Presented is designed and built by the authors a computerised measurement system dedicated to localization and description of partial discharges in power oil transformers with the use of acoustic emission method. The acoustic emission signals measurement system has 8 slotted lines and ensures monitoring of signals and real time data registration in 20-1000 kHz frequency band in both laboratory and real conditions. Presented is the author’s analysing system covering basic and advanced analyses of registered data. In the frames of the advanced data analysis the defined by the authors descriptors are calculated, descriptor maps are determined on transformer side walls as well as localization of partial discharges sources is made using the authors’ method of signal advancement level.
Przedstawiono zagadnienia związane z eksploatacją transformatorów energetycznych, które pracują w krajowym systemie elektroenergetycznym od kilkudziesięciu lat. Analizie poddano występujące anomalie, uszkodzenia i awarie w odniesieniu do czasu pracy tych urządzeń. Przedstawiono stosowane narzędzia diagnostyczne do oceny stanu technicznego i kwalifikacji transformatorów do zabiegów wydłużania ich żywotności. Opisano doświadczenia związane z suszeniem izolacji papierowej transformatorów oraz regeneracją oleju elektroizolacyjnego w miejscu ich zainstalowania. Przytoczono przykłady praktyczne podjętych działań.
EN
Presented are problems connected with operation of power transformers that have been working in the Polish power system for the last tens of years. Analysed are the occurring anomalies, faults and failures relating to the working time of this equipment. Mentioned are the being in use diagnostic tools for evaluation of transformers’ technical condition and qualifying them to procedures that can extend their lifetime. Described are experiences connected with drying of a transformer paper insulation and regeneration of electro-insulating oil in the place of a transformer installation. Given are practical examples of taken up activities.
Opisano sytuację transformatorów w krajowej energetyce. Podano przykłady uszkodzeń transformatorów oraz sposoby zapobiegania korozyjności i ich skutki w dłuższym przedziale czasowym. Przedstawiono doświadczenia Energopomiaru dotyczące nadzoru nad prowadzeniem procesu regeneracji, program badań sprawdzających i przykłady praktyczne.
EN
Described is the situation of transformers in the domestic power industry. Given are examples of transformer faults as well as corrosion prevention methods and their results in a long time interval. Presented is Energopomiar experience in regeneration process supervising, the program of checking tests and practical examples.
Przedstawiono wyniki badań statystycznych trwałości transformatorów energetycznych, eksploatowanych od lat 50. ub. wieku do roku 2003, w większości na terenach miejskich, przez jeden z krajowych koncernów energetycznych. Jest to cenny materiał empiryczny do weryfikacji teoretycznych modeli niezawodnościowych transformatorów, do prognozowania ich trwałości i planowania przeglądów profilaktycznych.
EN
Presented are results of power transformers' operational life statistical testing. The transformers involved were operated since 1950s till 2003, mostly on municipal grounds, by one of domestic power companies. It is a very valuable empirical material serving for verification of transformer theoretical reliability models, forecasting transformer operational life and planning preventive inspections.
Zaprezentowano nową metodę identyfikacji wewnętrznych zwarć zwojowych transformatora energetycznego bazującą na współczynniku odkształcenia prądu różnicowego.
EN
The paper presents a new method for identification of internal windings faults in power transformers based on distortion factor of residual current.
Na przykładzie danych RZE omówiono awaryjność transformatorów energetycznych grupy III w latach 1992-2005. Zwrócono uwagę na główne przyczyny uszkodzeń oraz zalecenia eksploatacyjne.
EN
The paper discusses failure frequency of group III power transform the 1992 -2005 years, using RZE data as an example. An attention i to main reasons to fault and operational recommendations.
Omówiono zagadnienia dotyczące zastosowania metody emisji akustycznej do diagnostyki transformatorów energetycznych w urządzeniach przekształtnikowych.
EN
The paper discusses problems concerning application of acoustic emission method in power transformers diagnostics.