7/18/2019 articulo ieee

1/4

Complex

d i a g n o s t i c

m e t h o d s for l i f e t i m e

e x t e n s i o n o f

power t r a n s f o r m e r s

B a l i n t

N e m e t h * ,

T i b o r

B e n y o * , A n d r a s

J a g e r * ,

G u s z t a v

C s e p e s * * ,

G a i b o r

W o y n a i r o v i c h

D r .

*:

O v i t L t d .

H u n g a r y - 1

1 5 8 , B u d a p e s t , K o r v a s u i t so r 1 0 5 .

**:

MAVIR L t d .

H u n g a r y -

O t 1

1 B u d a p e s t ,

I s k o l a

u .

1 3 .

A b s t r a c t -

Power

t r a n s f o r m e r , t h e m o s t e x p e n s i v e e q u i p m e n t

i n

t h e

p o w e r

n e t w o r k s , i s

o n e

o f t h e

k e y c o m p o n e n t s

f r o m t h e

p o i n t

o f

v i e w

o f

r e l i a b i l i t y .

A f a i l u r e o f

t h e t r a n s f o r m e r

c a n r e s u l t i n

h i g h c o s t

d u e

t o r e p a i r o r

r e p l a c e m e n t

a n d

o u t a g e

c o s t s . A g e i n g i s

o f t e n

t h o u g h t

t o

b e t h e m o s t

i m p o r t a n t

c a u s e

o f

t h e

c o m p o n e n t

f a i l u r e s . T h a t i s w hy t h e

p r o p e r

d e t e r m i n a t i o n o f t h e

d e g r e e

o f

a g e i n g i s s o i m p o r t a n t .

A

s i g n i f i c a n t p a r t

o f

t h e

t y p i c a l

t r a n s f o r m e r s p o p u l a t i o n

i s

2 0 - 3 0

y e a r s

o l d ,

when

t h e

r e l i a b i l i t y

o f

t h e t r a n s f o r m e r s

c o m e s

q u e s t i o n a b l e .

A s s e t

m a n a g e r s

a r e

moved

f r o m t i m e b a s e d m a i n t e n a n c e TBM) t o c o n d i t i o n b a s e d

m a i n t e n a n c e

C B M ) , o r e v e n r e l i a b i l i t y c e n t e r e d

m a i n t e n a n c e

R C M ) .

I n

RCM d e c i s i o n s a r e n o l o n g e r

d r i v e n

b y

a n a v e r a g e

t i m e - f r a m e d e f i n e d

b y

o b s e r v a t i o n

a n d s t a t i s t i c a l

e x p e r i e n c e s ,

b u t t he a c t u a l c o n d i t i o n s o f t h e

e q u i p m e n t

a n d

t h e

l e v e l o f t h e

r e l i a b i l i t y a r e t a k e n

i n t o

a c c o u n t . The p a p e r s h o w s

t h e

m a i n

e l em en t s o f

t h e c o m p l e x d i a g n o s t i c s

o f t h e t r a n s f o r m e r u s e d

b y

t h e N a t i o n a l Power L i n e

( O v i t )

C o . L t d . a n d

b y

t h e

H u n g a r i a n

T r a n s m i s s i o n

S y s t em O p er a t o r M a v i r )

C o .

L t d . A c c o r d i n g

t o

t h e

e x p e r t s s u g g e s t i o n s

a n d

t h e

s t a t i s t i c a l r e s u l t s o f

t h e

f i n g e r p r i n t

d a t a ,

t h e

d i f f e r e n t r e f u r b i s h m e n t a n d r e p a i r

m e t h o d s ( i n

f i e l d o r

i n

f a c t o r y ) f o r h i g h

v o l t a g e

t r a n s f o r m e r s a r e

s h o w n .

I .

INTRODUCTION

S i g n i f i c a n c e

o f

t e s t i n g ,

m o n i t o r i n g ,

a n d

d i a g n o s t i c s

t h e

c o n d i t i o n

o f

t r a n s f o r m e r s

i n s u l a t i n g s y s t e m

i s

g r o w i n g

e v e r y

y e a r , t o g e t h e r

w i t h t h e

g r o w t h

o f

p r o d u c t i o n ,

t r a n s i t i o n ,

d i s t r i b u t i o n a n d

c o n s u m p t i o n

o f

e l e c t r i c i t y .

U t i l i t i e s a r e

f i n d i n g t h e

a v e r a g e a g e

o f t h e t r a n s f o r m e r

p o p u l a t i o n

i s

no w

e x c e e d i n g

o r w i l l

s o o n

e x c e e d 2 5

y e a r s .

T h e

d e g r a d a t i o n

m e c h a n i s m s o f o i l - p a p e r i n s u l a t i o n a r e

c o m p l e x

a n d

c o m p l i c a t e d ,

t h e t r a n s f o r m e r

f a u l t s

a r e

o f t e n d i f f i c u l t

t o

d i a g n o s e .

I I .

MA I N TE NA N CE

STRATEGIES

T h e r e a r e d i f f e r e n t

s t r a t e g i e s

f o r

s o l v i n g

m a i n t e n a n c e i s s u e s .

C o r r e c t i v e

M a i n t e n a n c e

C M ) :

r e p l a c e m e n t

o r

r e p a i r

i s

f u l f i l l e d

o n l y

i f

a f a i l u r e h a s

b e e n o c c u r r e d .

T i m e

B a s e d

M a i n t e n a n c e

T B M ) :

c o m p o n e n t s

a r e

m a i n t a i n e d

o r

r e p l a c e d

a f t e r

a

s p e c i f i e d p e r i o d .

C o n d i t i o n

B a s e d

M a i n t e n a n c e

C B M ) :

i s

t o

d e t e c t

i t s

b e g i n n i n g

a n d

p r e d i c t

t h e

p o i n t

i n

t i m e w h e r e f a i l u r e

i s

l i k e l y

t o o c c u r i n t h e f u t u r e

b y m e a s u r i n g p a r a m e t e r s

o v e r t i m e

w h e r e

i t

h a s b e e n e s t a b l i s h e d t h a t t h e

p a r a m e t e r

c o r r e l a t e s

w i t h i n i t i a l f a i l u r e

c o n d i t i o n s .

T h u s

d e t a i l e d i n f o r m a t i o n v i a

d i a g n o s t i c m e t h o d s

o r

m o n i t o r i n g s y s t e m s

s h o u l d

b e a v a i l a b l e

a n d f i n a l l y a s s e s s e d .

R e l i a b i l i t y C e n t e r e d

M a i n t e n a n c e

R C M ) : i n

a d d i t i o n

t o t h e

c o n d i t i o n o f a n

e q u i p m e n t t h i s

s t r a t e g y

a l s o p a y s

a t t e n t i o n

t o

t h e

i m p o r t a n c e

o f t h a t i t e m f o r t h e

g r i d .

One o f t h e

r e l e v a n t

i m p o r t a n c e f a c t o r s

may

b e

t h e r e l i a b i l i t y

o f

t h e

g r i d

o r

u n a v a i l a b i l i t y

o f e l e c t r i c a l

e n e r g y .

W h i l e t h e f i r s t t h r e e

o p t i o n s

i n v o l v e a

n u m b e r

o f

r e l e v a n t

d i s a d v a n t a g e s ,

m o r e a n d m o r e

a t t e n t i o n

i s

r e c e n t l y

g i v e n

t o

t h e f o u r t h

a p p r o a c h .

T h e

c o n c e p t

o f

RCM i n v o l v e s t h e

d e f i n i t i o n

o f a

m a i n t e n a n c e

p r o g r a m

b a s e d o n

t h e u s e

o f

o p e r a t i o n a l r e l i a b i l i t y

t e c h n i q u e s

a n d

t h e

f o r m a l i z a t i o n o f

i d e n t i f i e d

o b j e c t i v e s

[ 1 ] .

CBM

a n d

RCM b o t h

n e e d

o n - l i n e

m o n i t o r i n g

a n d

o n - s i t e

m e a s u r e m e n t r e s u l t s w i t h d a t a b a s e

a n d

t r e n d s .

T h e g o a l i s t o

a c h i e v e

t h e

p e r f e c t

b a l a n c e b e t w e e n

m a i n t en a n c e a n d

o p e r a t i o n t o o p t i m i z e

b o t h

a v a i l a b i l i t y

a n d

c o s t .

I I I .

FAILURE

O F

POWER TRANSFORMERS

T h e

f a i l u r e s

c a n b e

d i v i d e d i n t o

g r o u p s

b a s e d

u p o n

t h e

o r i g i n s

o f

t h e

d i f f e r e n t

c o m p o n e n t s .

T h i s

i s

d o n e

b y

m a k i n g

g r o u p s

o f t h e

c o m p o n e n t a c c o r d i n g

t o C I G R E :

- T a p - c h a n g e r :

t h i s i n c l u d e s t h e o f f - l o a d a s w e l l t h e

o n - l o a d

t a p c h a n g e r s ,

L e a k a g e : p r o b l e m s c o n c e m i n g

t h e t a n k a n d t h e

d i e l e c t r i c

f l u i d ,

B u s h i n g ,

W i n d i n g s :

s h o r t

c i r c u i t o f t h e

w i n d i n g s

o f

a

t r a n s f o r m e r ,

C o r e :

p r o b l e m s

c o n c e r n i n g

t h e

m a g n e t i c

c i r c u i t

O t h e r :

e . g . t e m p e r a t u r e

p r o b l e m .

T h e

o c c u r r e n c e o f f a i l u r e s

i n

p o w e r

t r a n s f o r m e r s

a s

r e p o r t e d

i n

[ 2 , 3 ]

i s g r a p h i c a l l y

s h o w n i n

F i g .

1 .

9 7 8 - 1 - 4 2 4 4 - 2 0 9 2 - 6 / 0 8 / 2 5 . 0 0

2 0 0 8

I E E E

1 3 2

7/18/2019 articulo ieee

2/4

C o r e

O t h e r

3

12

_M

T a p - c h a n g e r

4 1 i

19

Bushn __

12 Leakage

1 3

F i g .

1 .

F a i l u r e

s t a t i s t i c s

o f

d i f f e r e n t

t r a n s f o r m e r

c o m p o n e n t s

r e p o r t e d b y

CIGRE

C o r e ,

w i n d i n g s , i n s u l a t i o n

o i l

b u s h i n g , a n d o n - l o a d t a p

c h a n g e r

a r e t h e m a i n

a c t i v e

p a r t s o f t h e

t r a n s f o r m e r

i n s u l a t i o n

c h a i n . T h e d e g r a d a t i o n

o f

i n s u l a t i o n

s y s t e m s

i s a c c o m p a n i e d

b y p h e n o m e n o n

o f

c h a n g i n g p h y s i c a l

p a r a m e t e r s

o r b e h a v i o r

o f i n s u l a t i o n c o m p o n e n t s .

M o r e

o v e r , t h e d e g r a d a t i o n o f

i n s u l a t i o n

s y s t e m s i s a c o m p l e x p h y s i c a l , c h e m i c a l a n d

m e c h a n i c a l

p r o c e s s . Many p a r a m e t e r s

a c t

a t

t h e

s a m e

t i m e

t h u s m a k i n g

t h e i n t e r p r e t a t i o n

a n d d i a g n o s t i c s

e x t r e m e l y

d i f f i c u l t .

I V .

MEASU REMEN T

A . M e t h o d s a n d

t e c h n i q u e s

M o s t

d i a g n o s t i c

s y s t e m s

( i n c l u d i n g l a b o r a t o r y

m e a s u r e m e n t s , o f f - l i n e

t e s t i n g , p e r i o d i c a l o n - l i n e , a n d

c o n t i n u o u s o n - l i n e

m o n i t o r i n g )

s e r v e t o d e t e c t

c h a n g e s

i n

t h e

i n s u l a t i o n

s y s t e m

a n d

i n f o r m o f

e a r l y w a r n i n g s y s t e m .

C o n d i t i o n s a n d

d e f e c t s

t h a t

c o u l d

b e

d e t e c t e d

b y

a p p r o p r i a t e

m e a s u r e m e n t

m e t h o d s

a n d

t e c h n i q u e s a r e :

h o t s p o t s ,

d e g r a d a t i o n

o f t h e

i n s u l a t i o n ,

e x c e s s

m o i s t u r e

i n

p a p e r

a n d

o i l

i n s u l a t i o n , p a r t i a l d i s c h a r g e s , l o c a l i z e d f a u l t s , m e c h a n i c a l

d e f e c t s

( p a r t i a l r u p t u r e ) a n d

c h e m i c a l o r t h e r m a l

a g e i n g .

M a i n l y ,

n o n e o f

t h e s e

d e f e c t s

c a n

b e d e t e c t e d

b y

o n e

s i n g u l a r

m e a s u r e m e n t o r m o n i t o r i n g p r o c e d u r e . T h e r e f o r e w e n e e d t o

a p p l y

a m u l t i t u d e

o f d i f f e r e n t

m e t h o d s .

F r o m

t h e l a r g e

n u m b e r

o f m e a s u r e m e n t

a n d m o n i t o r i n g

m e t h o d s a n d t e c h n i q u e s we

s e l e c t t h o s e

t h a t a r e

c u r r e n t l y

i n

u s e

i n

N a t i o n a l P o w e r

L i n e

C o . L t d . a n d

b y

t h e

H u n g a r i a n

T r a n s m i s s i o n

S y s t e m O p e r a t o r C o . L t d .

1

i n s u l a t i o n

r e s i s t a n c e / p o l a r i z a t i o n i n d e x

( R i / P I ) , 2

p o w e r

l o s s f a c t o r

( P F ) , 3

p a r t i a l d i s c h a r g e ( P D ) , 4

f r e q u e n c y

r e s p o n s e

a n a l y s i s

F R A ) ,

5

d i e l e c t r i c

r e s p o n s e

m e a s u r e m e n t

R V M ) ,

6

- D G A - a n a l y s i s D G A ) ,

9

O i l - a n a l y s i s

O A ) ,

1 0

d e g r e e

o f

p o l y m e r i z a t i o n

( D P ) ,

1 1

w i n d i n g

v i b r a t i o n

m e a s u r e m e n t ,

1 2

t g 6 / C m e a s u r e m e n t ,

1 3

t a p - c h a n g e r

m e a s u r e m e n t ,

1 4

f u r a n

a n a l y s i s ,

1 5

o n - s i t e i n d u c e d AC t e s t

a n d

P D

m e a s u r e m e n t .

T h e

g i n g

f a c t o r s

p r o d u c e e l e c t r i c a l , t h e r m a l , m e c h a n i c a l ,

o r

e n v i r o n m e n t a l

a g i n g

m e c h a n i s m s

t h a t

e v e n t u a l l y

l e a d

t o

f a i l u r e

( F i g 2 . . D u r i n g a g i n g a p p l i e d

s t r e s s e s ,

w h i c h

i n i t i a l l y

may

n o t a f f e c t

t h e e l e c t r i c a l i n s u l a t i o n

s y s t e m ,

c a n c o m e g i n g

f a c t o r s

t h a t ,

a s a

r e s u l t ,

m o d i f y

t h e

r a t e o f

t h e

d e g r a d a t i o n .

When

a g i n g

i s

d o m i n a t e d

b y

o n e

a g i n g

f a c t o r ,

t h i s i s r e f e r r e d

t o

a s

s i n g l e - f a c t o r a g i n g .

M u l t i f a c t o r

a g i n g

o c c u r s

w h e n

m o r e

t he n o n e

a g i n g

f a c t o r

s u b s t a n t i a l l y

a f f e c t s t h e

p e r f o r m a n c e

o f

t h e e l e c t r i c a l

i n s u l a t i o n

s y s t e m .

A g i n g

f a c t o r s

may

a c t

s y n e r g i s t i c a l l y ,

t h a t

i s

t h e r e

may

b e d i r e c t i n t e r a c t i o n s

b e t w e e n t h e

s t r e s s e s . I n t e r a c t i o n s may b e p o s i t i v e o r

n e g a t i v e .

T h e a g i n g o f a

p r a c t i c a l

e l e c t r i c a l i n s u l a t i o n s y s t e m c a n

b e

c o m p l e x a n d f a i l u r e i s u s u a l l y

c a u s e d

b y a

c o m b i n a t i o n

o f

a g i n g

m e c h a n i s m s , e v e n t h o u g h t h e r e may b e

o n l y

o n e

d o m i n a n t

a g i n g f a c t o r

[ 4 ] .

DMSA

_ :

5ff

0?7

f }

v ' D

M t c h a n i e a 1

pres

~ t

Fwto

process

~

A g i

g f t i

c

F i g . 2 .

C o n d i t i o n

a s s e s s m e n t

T h e r e a r e

s a m e

e x a m p l e s t o m e a s u r e t h e c o m p l e x b e h a v i o r

o f

t h e i n s u l a t i o n .

M e c h a n i c a l

p r o c e s s :

o n e o f

t h e

m o s t

c o m m o n

t y p e s

o f

f a i l u r e

i n

HV

t r a n s f o r m e r s ( F i g . 1 .

i s

a w i n d i n g f a i l u r e

c a u s e d

b y t h e

f o r c e s a s s o c i a t e d w i t h t h e

t h r o u g h - f a u l t .

T o d e t e c t m e c h a n i c a l

f a i l u r e

i n

w i n d i n g

F R A

c a n b e u s e d ,

w i n d i n g v i b r a t i o n

m e a s u r e m e n t , l e a k a g e

i n d u c t a n c e

m e a s u r e m e n t ,

e x c i t a t i o n

c u r r e n t a n d

c a p a c i t a n c e

m e a s u r e m e n t .

T h e r m a l p r o c e s s : T h e co mmo n t e s t s u s e d i n d e t e c t i o n

o f

t h e r m a l

r i s k

a r e

d i s s o l v e d

g a s - i n - o i l a n a l y s i s ,

e s t i m a t i o n

o f

e g r e e

o f

p o l y m e r i z a t i o n ,

f u r a n

a n a l y s i s . A n o t h e r t h e r m a l r i s k

f a c t o r

i s

h o t

s p o t s

i n

m e t a l l i c m a t e r i a l s

s u c h

a s

a

c o r e

o r

c u r r e n t

c a r r y i n g

c o n t a c t s .

E l e c t r i c a l p r o c e s s :

C o n d i t i o n s

s u c h a s t h e

d i s s i p a t i o n

f a c t o r

o f

t h e

i n s u l a t i o n ,

o i l

q u a l i t y

r e s u l t s

( m o i s t u r e ,

d i e l e c t r i c

s t r e n g t h ) ,

t h e a m o u n t

a n d

d i s t r i b u t i o n o f d i s s o l v e d

g a s e s

i n

o i l

r e c o v e r y

v o l t a g e ,

o n - s i t e

i n d u c e d

AC

t e s t

w i t h

P D

m e a s u r e m e n t may b e u s ed i n t h e e v a l u a t i o n o f t h e d i e l e c t r i c

f a i l u r e s .

B .

O n - l i n e m o n i t o r i n g

A f t e r

2 0 0 4 a l l new h i g h v o l t a g e

t r a n s f o r m e r s h a v e

o n - l i n e

m o n i t o r i n g s y s t e m s

a n d

s t a r t i n g

t h e o l d e r

t r a n s f o r m e r s

i m p l e m e n t a t i o n

p a r t

o f

t h e b r a n c h

w o r k

r e c o n s t r u c t i o n .

M a i n

f u n c t i o n s a r e h o t

s p o t t e m p e r a t u r e

m e a s u r e d o r

c a l c u l a t i o n , a p p a r e n t

p o w e r , o v e r - v o l t a g e s

o n

HV

b u s h i n g s ( 3

o r 6

b u s h i n g s ) ,

HV

b u s h i n g c a p a c i t a n c e m o n i t o r i n g , o p e r a t i n g

a n d

s h o r t - c i r c u i t c u r r e n t s o n HV

a n d

L V

s i d e ,

o v e r l o a d

c a p a c i t y , b u b b l i n g t e m p e r a t u r e , g a s

i n

o i l

c o n t e n t , c o o l i n g

s y s t e m

r u n n i n g

h o u r s ,

t a p

c h a n g e r

p o s i t i o n ,

d r i v e

m e c h a n i c a l

q u a l i t y m o n i t o r i n g ,

s u m m i n g

o f

t a p

c h a n g e r

s w i t c h e d

l o a d

c u r r e n t a n d d u r a t i o n o f

c h a n g i n g ,

v i b r a t i o n

m o n i t o r i n g ,

p a p e r

m o i s t u r e c o n t e n t

c a l c u l a t i o n ,

a g e i n g a n d

l i f e t i m e

c a l c u l a t i o n ,

a b i l i t y

t o u s e o f f - l i n e m e a s u r e m e n t

r e s u l t s .

F i g . 3 .

s h o w s

t h e

s t r u c t u r e o f

t h e

a p p l i e d

s y s t e m .

T h e

s o f t w a r e i s b u i l t

u p

o f t w o

m a i n

p a r t s :

c o mm u n i c a t i o n a n d

d a t a

l o g g i n g

u n i t

w h i c h

c o l l e c t s i n f o r m a t i o n

f r o m

t h e D a t a

P r o c e s s i n g

U n i t a n d f r o m t h e l o c a l

SCADA)

a n d t h e

E x p e r t

S y s t e m

( v i s u a l i z a t i o n

a n d

e v a l u a t i o n ) .

T h e

c o m p u t e r

i n

t h e

1 3 3

7/18/2019 articulo ieee

3/4

c o n t r o l

r o o m w i t h l a r g e s t o r i n g

c a p a c i t y a n d w i d e

c o m m u n i c a t i o n a b i l i t i e s f o r m s

t h e h e a r t

o f

t h e e x p e r t

s y s t e m .

T h e u p - t o - d a t e i n f o r m a t i o n

i s

a v a i l a b l e f r o m

t h e c o n t r o l r o o m

a n d

o p t i o n a l l y

f r o m

r e m o t e

a c c e s s m o d e m , i n t e r n e t ) . T h e

s y s t e m o f f e r s

c o m m u n i c a t i o n

w i t h t h e l o c a l

S CA DA s y s t e m .

M a i n i n f o r m a t i o n f o r t h e

o p e r a t o r

c a n

a p p e a r

t o g e t h e r w i t h t h e

s t a n d a r d s u b s t a t i o n

i n f o r m a t i o n .

W i t h u s i n g o n - l i n e m o n i t o r i n g s y s t e m s y o u c a n f o r e c a s t a n d

p r e v e n t t h e f a i l u r e t h e n f o r l o c a t i n g t h e d e f e c t

p a r t

y o u c a n u s e

o f f - l i n e m e a s u r e m e n t s

o n s i t e t e s t s ) . T h e r e a r e

p o s s i b i l i t i e s t o

u s e t h e

f a i l u r e s u s p i c i o n t r a n s f o r m e r w i t h t h e o n - l i n e

m o n i t o r i n g s y s t e m , b u t

t h e r i s k o f

d a m a g e s

i s much h i g h e r i n

t h i s

c a s e . U s i n g t h e r e s u l t s

o f

t h e o f f - l i n e m e a s u r e m e n t s

a n d

t h e d a t a - ,

k n o w l e d g e

b a s e we c a n g i v e a d e c i s i o n f o r t h e a g i n g

f a c t o r s .

I V . REPAIR

AND RE F U R B I SH ME N T

F i g . 3 . S t r u c t u r e o f

t h e o n - l i n e m o n i t o r i n g s y s t em

C .

D i a g n o s t i c p r o c e d u r e s

T h e a g i n g

o f

a p r a c t i c a l e l e c t r i c a l i n s u l a t i o n s y s t e m , a s

m e n t i o n e d b e f o r e , c a n b e c o m p l e x a n d f a i l u r e i s u s u a l l y

c a u s e d

b y

a

c o m b i n a t i o n

o f

a g i n g

m e c h a n i s m s ,

e v e n

t h o u g h

t h e r e may

b e

o n l y

o n e

d o m i n a n t

a g i n g f a c t o r . M a i n l y , n o n e

o f

t h e s e d e f e c t s c a n

b e

d e t e c t e d

b y

a

s i n g u l a r

m e a s u r e m e n t o r

m o n i t o r i n g p r o c e d u r e .

T h e r e f o r e

w e

n e e d

t o

a p p l y

a m u l t i t u d e

o f

d i f f e r e n t m e t h o d s

t o g e t h e r

w i t h

d i a g n o s t i c s

p r o c e d u r e s

l i k e

f i n g e r p r i n t i n g

a n d

t r e n d

a n a l y s i s

t o i d e n t i f y

t h e

v e l o c i t y o f

c h a n g e ,

t h e

r a t e

o f

p r o g r e s s i v e n e s s e t c .

D a t a

a n d

k n o w l e d g e

b a s e a r e t h e

k e y

e l e m e n t s

o f

m o d e r n

I T

u s e

i n

p l a n n i n g ,

e x p l o i t a t i o n ,

a n d

m a n a g i n g

t h e

p o w e r

s u p p l y s y s t e m

i n

t e c h n i c a l a n d b u s i n e s s s e n s e .

U s i n g

t h e b e n e f i t s o f m o d e r n

I T -

t e c h n o l o g y ,

t h e

c l o s e d l o o p , u p - t o - d a t e

a n d

h i g h

e f f e c t i v e

t e s t i n g - m o n i t o r i n g - d i a g n o s t i c s

m a n a g e m e n t s y s t e m , p r e s e n t e d

i n

f i g . 4 , i s

r e a l i z e d .

O n - l i n e

m o n i t o r i n g

s y s t e m

O f f - l i n e

m e a s u r e m e n t s :

- ho t s p o t t e m p e r t u r e ~ ~ ~ ~ R i P

HV b-sig

c a p a c , i t -

t g 6 i G

- o p e f a t i n g

a n l d

s h o t t

c i f f u i t - F R A

c u r r e n t

D O A ,

OA

g

a

r

l

cotent

RVM

- v i b r a ~ t i o n

. - r i t . f i n l g

P

- a g i n g

a n d l i f e t i m e clua ol

ta~p cager

esree

M I e c h a n i c a l

T h e r m a l

| E l e c t r i c a l

|

p r o c e s s

p r o c e s s p r o c e s s

D e c i s i o n

F i g .

4 .

C o m p l e x

t r a n s f o r m e r

d i a g n o s t i c s

I n

H u n g a r y

t h e

m a j o r i t y o f

t h e

HV t r a n s f o r m e r

w a s

i n s t a l l e d

i n 7 0 ' s a n d 8 0 ' s . R e p l a c i n g

t h e m

w i t h new

o n e s

-

o n l y

b e c a u s e t h e i r

a g e - w o u l d

b e

c l e a r l y u n e c o n o m i c .

T h e d e g r a d a t i o n

o f o i l - p a p e r i n s u l a t i o n i s c o m p l e x a n d

c o m p l i c a t e d m e c h a n i s m

a n d

t h e t r a n s f o r m e r

f a u l t s

a r e

o f t e n

d i f f i c u l t t o d i a g n o s e .

I t

i s w e l l

k n o w n

p r o b l e m

w i t h t h e

o l d e r

t r a n s f o r m e r s t h a t

s i g n i f i c a n t

w i n d i n g s h r i n k a g e

c a n

o c c u r

a f t e r

l o n g - t e r m s e r v i c e ,

l e a d i n g t o r e d u c t i o n

i n

c l a m p i n g p r e s s u r e

a n d s h o r t c i r c u i t w i t h s t a n d

s t r e n g t h .

T h e r a t e o f

t r a n s f o r m e r

f a i l u r e

c a u s e d

d i r e c t l y o r i n d i r e c t l y

b y

t h e

w i n d i n g

d e f o r m a t i o n

i s

r e l a t i v e l y

h i g h .

I n

s u c h

c a s e s

i t

w o u l d b e d e s i r a b l e t o m o n i t o r t h e m e c h a n i c a l c o n d i t i o n

o f

t r a n s f o r m e r s

n o t

o n l y p e r i o d i c a l l y

b u t o n - l i n e d u r i n g

t h e i r

s e r v i c e l i f e t o

p r o v i d e

a n

e a r l y w a r n i n g

o f

s u c h

a f a i l u r e .

I n

o r d e r

t o

m i n i m i z e

t h e

c o s t o f

o p e r a t i o n

o f

t r a n s f o r m e r

t h r o u g h o u t

i t s

l i f e

i t i s

i m p o r t a n t

t o

p e r i o d i c a l l y

c h e c k t h e

i n t e r n a l

c o n d i t i o n s ,

d i a g n o s e t h e

d e g r e e o f i t s d e t e r i o r a t i o n

a n d

c a r r y

o u t

p r o p e r

c o s t - e f f e c t i v e

p r e v e n t i v e / c o r r e c t i v e

m a i n t e n a n c e ,

r e p a i r

o r r e f u r b i s h m e n t o n - s i t e o r i n

f a c t o r y

t a k i n g

i n t o

c o n s i d e r a t i o n

i t s r e m a i n i n g

l i f e .

T h e t i m e a n d t h e c o s t o f t h e t r a n s p o r t a t i o n o f t h e

t r a n s f o r m e r

t o t h e

f a c t o r y

i s

v e r y

c o n s i d e r a b l e ,

t h e r e f o r e t h e

p l a c e

o f

t h e

r e f u r b i s h m e n t i s

v e r y i m p o r t a n t .

N u m b e r o f t e c h n i c a l a n d

e c o n o m i c a l

a s p e c t s

m u s t b e a s s e s s e d .

T o g o o d

d e c i s i o n

m a k i n g

i t i s

e s s e n t i a l

t h a t

a d v a n c e d

s u i t a b l e o n - s i t e d i a g n o s t i c

t o o l s

a r e

r e a d i l y

a v a i l a b l e t o a s s e s s

t h e

c o n d i t i o n o r

l o c a l i z e t h e

d a m a g e

i n t h e

t r a n s f o r m e r .

L o t s

o f

o n - s i t e

t e s t

r e f u r b i s h m e n t a n d

r e p a i r s

o n

p o w e r

t r a n s f o r m e r s h a v e b e e n

p e r f o r m e d

s i n c e

many y e a r s .

H o w e v e r ,

i t

i s o n l y r e c e n t l y

t h a t i n d u c e d AC t e s t w i t h

P D

m e a s u r e m e n t

a n d

a n o n - l i n e v i b r a t i o n m e a s u r e m e n t h a v e b ee n

c a r r i e d o u t . T h e

H u n g a r i a n

o n - l i n e v i b r a t i o n m e a s u r e m e n t

s y s t e m

h a d

a

h y d r o p h o n e

c h e c k i n g

t h e v i b r a t i o n

d i r e c t l y

t h r o u g h

t h e o i l . T h e

h y d r o p h o n e

i s m o u n t e d o n t o t h e

d r a i n

v a l v e

o f t h e

t r a n s f o r m e r w i t h

a d a p t e r s .

T h e

h y d r o p h o n e

d e t e c t s

p r e s s u r e

w a v e s

p r o p a g a t e d

i n

t h e

o i l

c a u s e d

b y

t h e

v i b r a t i o n

o f

t h e

w i n d i n g .

U s i n g

c o m p u t e r i z e d

a n a l y s i s

o f

m e a s u r e m e n t

r e s u l t s

( F a s t F o u r i e r

T r a n s f o r m a t i o n ,

F F T )

e n a b l e s

e a r l y

d e t e c t i o n o f

w e e k e n d

c o m p o n e n t s [ 5 ] .

H u n g a r i a n

a n d i n t e r n a t i o n a l

e x p e r i e n c e s

s h o w t h a t

o n l y

a

s m a l l n u m b e r

o f

t r a n s f o r m e r s d e m a n d e d

a n

i m m e d i a t e

r e p a i r

a n d

a s a r u l e . An

i n d i v i d u a l

a p p r o a c h

i s

n e c e s s a r y

t o

t h e

r e p a i r

o r r e f u r b i s h m e n t o f e a c h

t r a n s f o r m e r ,

t h a t a r e s t r i c t

o b s e r v a t i o n

o f

t e c h n o l o g y r e q u i r e m e n t s ,

a

p e r m a n e n t

c o n t r o l

t h e o i l

p a r a m e t e r s

a n d

i n s u l a t i n g

p r o p e r t i e s

o f

w i n d i n g s ,

a s

1 3 4

7/18/2019 articulo ieee

4/4

w e l l

a s

a c c u m u l a t e d

e x p e r i e n c e i n r e p a i r

o n t h e b a s i s

o f

a d v a n c e d t e c h n o l o g i e s .

E a c h

HV

p o w e r t r a n s f o r m e r

i s i n d i v i d u a l l y

a n a l y z e d t o

d e t e r m i n e

t h e r e a l c o n d i t i o n

f o r

s e t t i n g

u p

t h e

o p t i m a l

s o l u t i o n s f r o m

t h e

t e c h n i c a l - e c o n o m i c

p o i n t

o f v i e w

t o

k e e p

i n

o p e r a t i o n f o r a s l o n g a s p o s s i b l e .

T h e

c o m p a r i s o n t h e c o s t o f

new

t r a n s f o r m e r a n d

h i g h e r

r i s k o f

f a i l u r e a p o s s i b l y

h i g h e r

r u n n i n g

c o s t s a n d

o t h e r s , t h e H u n g a r i a n e x p e r i e n c e s s h o w t h a t

t h e

o n - s i t e

r e p a i r o r

r e f u r b i s h m e n t

o f

a

t r a n s f o r m e r s

p r o b a b l y

w e r e e c o n o m i c ( t h e o n - s i t e r e p a i r

c o s t

w a s a p p r o x i m a t e l y

1 3 -

15

o f new t r a n s f o r m e r

p r i c e ) .

D u r i n g

t h e

l a s t

y e a r s t h e r e

w e r e t w o s u c c e s s f u l o n - s i t e

r e p a i r

a n d r e f u r b i s h m e n t t h e

i n v e s t i g a t e d

u n i t

w a s a

2 2

a n d a

2 8

y e a r s

o l d ,

2 5 0

MVA,

4 0 0 / 1 2 0

kV

a u t o t r a n s f o r m e r s

[ 5 ] .

A t

t h e

e n d

o f 2 0 0 7 t h e r e

w a s a n o t h e r

o n - s i t e

r e p a i r .

T h e

i n v e s t i g a t e d a u t o t r a n s f o r m e r h a s b e e n i n o p e r a t i o n f o r 2 1

y e a r s , a n d a f t e r

2 1

y e a r s o p e r a t i o n h a d c a r r i e d

o u t a

r e f u r b i s h m e n t i n f a c t o r y . A f t e r p u t t i n g i n t o o p e r a t i o n a g a i n t h e

t r a n s f o r m e r

h a d u n d e r g o n e s o m e v e r y

c l o s e

s h o r t c i r c u i t , b u t i t

h a s r e m a i n e d i n s e r v i c e f o r 9

y e a r s .

A c c o r d i n g t o v i b r a t i o n

m e a s u r e m e n t t h e w i n d i n g w e r e l o o s e d , a n d t h e DGA h a s

s h o w e d

l i g h t

P D

a c t i v i t y .

F o r

l a c k

o f

s e r i o u s

p r o b l e m ,

t h e

r e s u l t o f

t h e d e c i s i o n m a k i n g w a s

o n - s i t e

r e f u r b i s h m e n t a n d

r e p a i r . S i n c e

t h e b e g i n n i n g o f o n - s i t e r e p a i r t h e r e h a s n o t

b e e n

a b n o r m a l

r a t e o f f a i l u r e o f t r a n s f o r m e r s , t h e o n - s i t e t e s t s

w e r e s u c c e s s f u l i n c l u d e d t h e

i n d u c e d

v o l t a g e t e s t

w i t h P D

m e a s u r e m e n t , t h e y

h a d c a r r i e d

o u t

t h e

o n - s i t e r e p a i r .

A f t e r

t h e

o n - s i t e

r e p a i r d u r i n g

t h e new i n d u c e d

v o l t a g e

t e s t

t h e P D l e v e l

i n p h a s e B

w a s e n o r m o u s

( t h e a m p l i t u d e

w a s

o f

1 0 0 . 0 0 0

p C ,

b e f o r e t h e

r e p a i r

P D l e v e l

w a s

b e l o w

o f 1 0 0

p C ) . D u r i n g

t h e

p a r a l l e l

a c o u s t i c

a n d

e l e c t r i c a l P D m e a s u r e m e n t i t

w a s

o b s e r v e d t h a t t h e s o u r c e o f P D

a c t i v i t i e s

s h o u l d b e

i n

p h a s e

B ,

t h e t y p e

o f P D

s ho u l d p r o b a b l y b e c o n d u c t or o n

f l o a t i n g

p o t e n t i a l ,

a n d w i t h t h e a c o u s t i c m e t h o d s i t w a s

p o s s i b l e

l o c a l i z i n g t h e s o u r c e o f

P D

( F i g . 5 . F i g .

6 . .

A f t e r

r e p a i r i n g

t h e

w r o n g

c o n n e c t i o n a l l

t e s t s

w e r e

s u c c e s s f u l ,

t h e

t r a n s f o r m e r

w a s s w i t c h e d b a c k

i n t o

s e r v i c e a n d h a s

o p e r a t e d

w i t h o u t

a n y

f u r t h e r

p r o b l e m

e v e r

s i n c e .

F i g . 6 . C o n d u c t o r

o n f l o a t i n g p o t e n t i a l

V I .

C O N C L U S I O N

T h e d e g r a d a t i o n o f i n s u l a t i o n s y s t e m i s a c o m p l e x p h y s i c a l ,

m e c h a n i c a l

a n d

c h e m i c a l

p r o c e s s .

Many

p a r a m e t e r s

a c t

a t

t h e

s a m e

t i m e ,

t h u s

m a k i n g

t h e

i n t e r p r e t a t i o n

e x t r e m e l y

d i f f i c u l t .

B a s e d u p o n

t h e r e s u l t s

o f

t h e

c o m p l e x d i a g n o s t i c s

m e a s u r e m e n t , t h e

o w n e r

o f t h e t r a n s f o r m e r h a v e

t o

d e c i d e

r e p a i r

o r

r e f u r b i s h m e n t o f d a m a g e d

o r p o o r c o n d i t i o n

u n i t

i n

f a c t o r y

o r

n o w a d a y s

m o r e

c o m m o n l y

o n s i t e .

T h e

c h o i c e

o f

r e p a i r s i t e d ep en d s o n a s t r u c t u r e d

t e c h n i c a l , o p e r a t i o n a l

a n d

e c o n o m i c a l e v a l u a t i o n o f

p o s s i b l e

a l t e r n a t i v e s : t e c h n i c a l

v i a b i l i t y

o f

p e r f o r m i n g

o n

s i t e

r e p a i r ,

a v a i l a b l e t i m e f o r

r e p a i r ,

t i m e a n d c o s t f o r

s i t e - f a c t o r y - s i t e

t r a n s p o r t a t i o n ,

c o s t a n d r i s k

o f a d d i t i o n a l

d a m a g e

a s s o c i a t e d

w i t h

t r a n s p o r t a t i o n .

H u n g a r i a n

T r a n s m i s s i o n

S y s t e m

O p e r a t o r

C o . L t d . r e p a i r e d

o r

r e f u r b i s h e d t h e

l a r g e p o w e r

t r a n s f o r m e r s

m a i n l y

i n

f a c t o r y ,

o n l y

d u r i n g

t h e

l a s t

y e r s

d e c i d e d

t o

d o

o n

s i t e

w h e n

t h e

d e c i s i o n

p r o c e s s e s

a r e

t e c h n i c a l l y

a n d

e c o n o m i c a l l y

e s t a b l i s h e d .

REFERENCES

[ 1 ] C . B a s i l l e ,

J .

A u p i e d

a n d G .

S a n c h i s , A p p l i c a t i o n o f

RCM t o

h i g h

V o l t a g e

S u b s t a t i o n

P r o c . o f

t h e

R e l i a b i l i t y

o f T r a n s mi s s i o n

a n d D i s t r i b u t i o n

E q u i p m e n t ,

M a r c h

1 9 9 5 ,

N o . 4 0 6 ,

p p

1 8 6 - 1 9 1

[ 2 ] R - A . J o n g e n ,

P . H . F M o r s h u i s e t

a l .

F a i l u r e

d a t a p o w e r t r a n s f o r m e r s a s

i n p u t

f o r s t a t i s t i c a l

f a i l u r e

a n a l y s i s ,

1 5 t h I n t e r n a t i o n a l

S y m p o s i u m

o n

H i g h

V o l t a g e E n g i n e e r i n g , L j u b l j a n a , S l o v e n i a , A u g u s t 2 0 0 7 , p p .

T 6 - 2 0 7

[ 3 ]

A .

B o s s i , J . E . D i n d ,

J . M . F r i s s o n e t

a l .

An

I n t e r n a t i o n a l

S u r v e y

o f

F a i l u r e

i n P o w e r

T r a n s f o r m e r F a i l u r e

D a t a ,

F i n a l

R e p o r t

o f t h e

C i g r e

W o r k i n g

G r o u p

1 2 . 0 5 , E l e c t r a ,

1 9 8 3 ,

n o .

8 8 ,

p p . 2 1 - 4 8

[ 4 ]

E v a l u a t i o n a n d

Q u a l i f i c a t i o n

o f E l e c t r i c a l I n s u l a t i o n

S y s t e m s ,

I E C

C o m m i t t e e ,

T e c h .

R e p . 9 8 / 6 0

5 0 5 / e d .

2

1 9 9 8

[ 5 ]

G .

C s e p e s ,

G .

W o y n a r o v i c h ,

G y .

M o r v a

e t

a l .

O n - s i t e

h i g h

v o l t a g e

t e s t s , r e p a i r

a n d r e f u r b i s h m e n t

o n HV

p o w e r

t r a n s f o r m e r s

MAT P O S T 2 0 0 7 .

F i g .

5 .

A c o u s t i c m e a s u r e m e n t

1 3 5