Stacje Transformatorowe

www.urzadzeniadlaenergetyki.pl

dlaUrządzeniaenergetyki

StacjetranSformatorowe

DodatekspecjalnydoUrządzeńdlaEnergetyki 2012

projektowanie, eksploatacja, diagnostyka

ZREW Transformatory Sp. z o.o., ul. Rokicińska 144, 92-412 Łódźtel. 42 67186 00, fax 42 671 86 02

e-mail: [email protected], www.zrew-transformatory.pl

Transformatory mocy

Produkcja

Diagnostyka

Serwis

Diagnostyka transformatorów

Bezpieczniki wysokonapięciowe prądu przemiennego

Dehydratacja olejów transformatorowych

Stacje podziemne produkcji Ormazabal

Zagadnienie łukowego zwarcia wewnętrznego

Podłączenia kablowe do urządzeń rozdzielczych za pomocą głowic konektorowych NEXANS (div. EUROMOLD)

Ormazabal Polska Sp z o.o.ul. A. Struga 23

95-100 Zgierztel./fax: +48 42 659 36 13

www.ormazabal.com

Posiadamy certyfikaty Instytutu Energetyki i Energopomiaru

Rozdzielnice gazowe pierwotnegoi wtórnego rozdziału energii,transformatory olejowe do 36 kV

Diagnostyka transformatorówWreferacieomówionorolębadańdiagnostycznych,wykonywanychprzezpracownikówDziałuKontroliTechnicznejZREWTransformatory,wkontekścieocenystanutechnicznegozarównonowowyprodukowanychtransformatorówjakijednostekbędącychweksploatacjiodwielulat.Przybliżonometodypomiarowewykorzystywanewdiagnostyceioceniestanutechnicznegotransformatora.Omówionoróżneprzypadkiuszkodzeńtransformatorówznajdującychsięwruchu,któredziękiumiejętnieprzeprowadzonejprocedurzediagnostycznejzostaływycofanezeksploatacjiiprzekazanedoremontu.

WstępTransformatory są urządzeniami, od których oczekuje się wysokiej nieza-wodności pracy, a tym samym dłu-giego okresu eksploatacji. Pociąga to za sobą konieczność sto-sowania skutecznych metod oceny stanu technicznego skojarzonych z odpowiednimi pomiarami. Zakres badań diagnostycznych jest dobie-rany indywidualnie w zależności od jednostki, charakteru pracy i wielu innych czynników.Zrozumienie znaczenia każdego rodzaju pomiaru diagnostycznego oraz umiejętność wyciągania wła-ściwych wniosków z wykonywanych pomiarów jest podstawą prawidło-wej diagnostyki transformatora. Ni-gdy jedna metoda nie może objąć wszystkich skomplikowanych zja-wisk zachodzących w transforma-torach.W niniejszym artykule przybliżymy niektóre z metod wykorzystywanych w ZREW Transformatory podczas kontroli międzyoperacyjnej (próby jakości wykonania rdzenia), prób od-biorczych oraz badań transformato-rów w eksploatacji.

Badaniewłaściwościfizyko-chemicznycholejuJedną z pośrednich metod badania jest badanie właściwości oleju, które zmieniają się zarówno pod wzglę-dem fizykochemicznym jak i dielek-trycznym. Olej elektroizolacyjny w urządze-niach elektrycznych spełnia dwie ważne funkcje: dielektryka i medium odprowadzającego ciepło. Natural-ne starzenie obejmuje całokształt zmian, którym ulega olej pod wpły-wem temperatury, tlenu z atmosfe-ry i pola elektrycznego. Związki po-wstające w czasie reakcji utleniania węglowodorów wpływają szkodli-wie na izolację stałą transformato-ra powodując destrukcję celulozy,

natomiast inne związki chemiczne zwiększają stratność dielektryczną objawiającą się wzrostem tg d izo-lacji stałej na skutek absorpcyjnych własności papieru. Przy mocno za-awansowanym procesie starzenia może dojść do wytrącenia osadu, który zanieczyszcza część aktywną w transformatorze pogarszając wy-trzymałość napięciową oraz utrud-niając oddawanie ciepła.

Diagnostykatransformatorówpoprzezanalizęchromatograficznągazówrozpuszczonychwoleju(DGA)Głównym celem tej metody jest wczesne wykrycie „źródła” wolno rozwijającego się uszkodzenia po-wodującego degradację oleju lub materiałów izolacyjnych. Podczas tej degradacji tworzą się gazowe produkty, które rozpuszczają się w oleju. Ich ilość jak też i zależność pomiędzy poszczególnymi gazami umożliwia na podstawie opracowa-nych metod, postawienie diagnozy wskazującej na istnienie uszkodze-nia i określenie jego typu. Badane w tej metodzie gazy takie jak: wodór, metan, etan, etylen, acetylen, tlenek węgla, dwutlenek węgla, azot i tlen odpowiednio zinterpretowane stały się w dzisiejszych warunkach uży-tecznym i wiarygodnym narzędziem

do nadzorowania stanu techniczne-go transformatorów olejowych. Wy-maga to odpowiedniego pobierania i konfekcjonowania próbek, a także zastosowania wysokiej jakości spe-cjalistycznego sprzętu zapewniają-cego pożądaną ekstrakcję gazów z oleju oraz określenia ich składu ilościowego i jakościowego. Trzeba również pamiętać, że najistotniej-szym czynnikiem tego procesu jest wiedza i doświadczenie personelu wykonującego badania i interpreta-cję otrzymanych wyników.

BadaniestanumechanicznegouzwojeńprzywykorzystaniumetodySFRAPomiar SFRA wykorzystywany jest do wykrywania ewentualnych od-kształceń lub przesunięć mogących powstać wskutek niewłaściwego transportu transformatora do miej-sca jego zainstalowania lub zwarć w uzwojeniach transformatora po-wstałych w trakcie codziennej eks-ploatacji. Metoda odpowiedzi czę-stotliwościowej jest typową metodą diagnostyki porównawczej. Wyniki wykonywanych pomiarów należy po-równywać z odpowiednimi wynika-mi pomiarów wykonanych wcześniej (najlepiej na nowej jednostce). Takie porównanie daje pełen obraz co do stanu mechanicznego uzwojeń.

Zdjęcie nr 1. Wykonywanie badań oleju w laboratorium ZREW Transformatory.

Zdjęcie nr 2. Wykonywanie analizy chromatograficznej gazów rozpusz-czonych w oleju.

3DoDatek specjalny Do UrząDzeń Dla energetyki

stacje transformatorowe

W ZREW-ie prowadzone są prace badawcze mające na celu opraco-wanie metodyki pozwalającej na po-prawną identyfikację uszkodzenia poprzez porównanie rzeczywistych wyników pomiarów SFRA z pomia-rami wykonanymi na transformato-rach z zamodelowanymi uszkodze-niami.Na zdjęciu 3 przedstawiony został obiekt, na którym wykonywane są pomiary SFRA, aparatura wykorzy-stywana do rejestracji odpowiedzi częstotliwościowych uzwojeń (ana-lizator odpowiedzi częstotliwościo-wej typu M5200 firmy Doble).

BadanietermowizyjneTransformatory podlegają oglę-dzinom termowizyjnym zarówno w czasie ich normalnej eksploatacji jak i w etapach międzyoperacyjnych w czasie produkcji lub remontu.Podczas wykonywania prób koń-cowych na Stacji Prób dokonujemy kontroli termowizyjnej zewnętrz-nych powierzchni kadzi i pokrywy transformatora, osprzętu, izolato-rów przepustowych oraz zacisków przyłączeniowych (zdjęcie 4).Głównym celem kontroli kadzi i po-krywy jest wykrycie anomalii tempe-raturowych w rozkładzie temperatu-ry na ich powierzchni.

Użycie techniki termowizyjnej pozwa-la również na wykonywanie pomiaru temperatury podczas badań między-operacyjnych, nowych i zmodernizo-wanych rdzeni transformatora wyko-nywanych w ZREW Transformatory.

W tym celu na rdzeniu nawija się uzwojenie zastępcze, które jest zasi-lane napięciem przemiennym o od-powiednio dobranej wartości. Prze-pływ prądu przez uzwojenie zastęp-cze wywołuje w rdzeniu strumień ma-gnetyczny powodujący nagrzewanie się rdzenia. Najczęstszymi miejscami w których występuje nadmierny przy-rost temperatury są zaplecenia blach górnego i dolnego jarzma z kolumna-mi rdzenia. (zdjęcie 5).

PomiarwyładowańniezupełnychPomiar wyładowań niezupełnych (wnz) w transformatorach stosuje się jako dodatkowa próbę odbiorczą (7) z poziomem akceptacji 300/500 pC przy napięciu odpowiednio 1,3 x Uo oraz 1,5 x Uo. W ZREW Transformatory pomiary wnz wykonuje się przy wykorzysta-niu metody elektrycznej na wszyst-kich jednostkach opuszczających fa-brykę (nowych i remontowanych). Rejestracja ładunku pozornego wy-ładowań niezupełnych odbywa się za pośrednictwem nowoczesnej aparatury typu LDS-6 firmy LDIC (zdjęcie 6), która oprócz rejestracji wnz umożliwia jakościową ich anali-zę (m.in. badanie energii wyładowań oraz ich intensywności).

Powszechnie używanym wskaźni-kiem poziomu wyładowań niezupeł-nych jest wielkość ładunku pozorne-go (wg IEC maksymalnej powtarzal-nej jego wartości) mierzonego w pi-kokulombach [pC]. Jako wynik pró-by podawana jest największa war-tość tego ładunku zarejestrowana w trakcie prowadzonego pomiaru. Wyniki badań

Przykład 1Transformator 16/16 MVA, 110/16,5 kV, układ połączeń YNd11Podczas eksploatacji transformato-ra, stwierdzono zadziałanie zabez-pieczenia ciśnieniowego przełączni-ka zaczepów (membrana). W miej-scu zainstalowania przeprowadzono pomiary poawaryjne, których zakres rozszerzono o pomiar SFRA.Wynik pomiarów kontrolnych – ne-gatywny (pomiar prądów magne-sujących wskazywał na uszkodze-nie uzwojenia).Pomiar SFRA wykazał wystąpienie anomalii w odpowiedziach często-tliwościowych uzwojeń fazy V trans-formatora (wykresy 1 i 2). Wynik oscylograficznego badania PPZ – pozytywny.

Zdjęcie nr 3. Badanie SFRA wykony-wane przez pracownika Kontroli Tech-nicznej na próbach końcowych trans-formatora.

Zdjęcie nr 4. Badanie termowizyjne transformatora prowadzone podczas próby stanu jałowego wykonywanej w ramach prób odbiorczych transformatora (widok badanego obiektu oraz jego termogram).

Zdjęcie nr 5. Rozkład temperatur na powierzchni rdzenia zarejestrowany w trakcie kontroli międzyoperacyjnej jakości jego wykonania.

Zdjęcie nr 6. Miernik LDS-6 do pomia-ru wnz.

4 DoDatek specjalny Do UrząDzeń Dla energetyki


Decyzja: Transformator nie nadaje się do eksploatacji i nie może zostać załączony do ruchu. Zalecony został przegląd techniczny transformatora w zakładzie remontowym.Po przetransportowaniu transfor-matora do zakładu remontowego i wyciągnięciu części aktywnej za-obserwowano luźne elementy ukła-du prasującego (zdjęcie 7). Przy demontowaniu uzwojeń z rdzenia stwierdzono uszkodzenie uzwojeń GN i DN fazy V. Odkryto również

ślady działania łuku elektrycznego w uzwojeniu GN oraz zwarcia zwo-jowe - na tej samej fazie. (zdjęcie 8)

Przykład 2Transformator 25/25 MVA, 115/15,75 kV, układ połączeń YNd11 Podczas eksploatacji transformato-ra zostały wykonane badania oleju.Analiza chromatograficzna gazów rozpuszczonych w oleju, wykazała kilkukrotne przekroczenie przyję-tych za dopuszczalne wartości eta-

nu, propanu i propylenu oraz tlenku węgla (tabela 1). Diagnoza wskazy-wała na obecność wewnętrznego, niskotemperaturowego przegrza-nia zakresie temperatur 150 - 300°C.Wykonano badania właściwości fizy-ko-chemicznych oleju. Badany olej nie spełniał wymagań stawianym olejom grupy II eksploatacji. Na pod-stawie napięcia powierzchniowego oleju, współczynnika strat dielek-trycznych, rezystywności i liczby kwasowej oleju stwierdzono znaczny stopień zestarzenia oleju (tabela 2).

Po wyłączeniu transformatora wy-konano pomiary elektryczne (m.in. SFRA), które spełniły wymagania norm. Pomiar SFRA nie wykazał wystąpie-nia anomalii w odpowiedziach czę-stotliwościowych uzwojeń transfor-matora, jednakże brak jakichkolwiek wcześniejszych wyników pomiarów SFRA uniemożliwił jednoznaczną ocenę stanu mechanicznego uzwo-jeń transformatora. Ocena ta jest w tym przypadku o tyle trudna, gdyż z uwagi na fakt, że otrzymane od-powiedzi częstotliwościowe są wła-

ściwie przebiegami typowymi (brak wyraźnych anomalii) nieopatrznie stwierdzić by można, iż wynik po-miarów jest pozytywny (wykres 3).Wynik oscylograficznego badania PPZ – pozytywny.

Decyzja: Monitorowanie dynamiki przyrostu koncentracji gazów roz-puszczonych w oleju (wykonanie ba-dania DGA co 1 miesiąc). Zalecenie oględzin części aktywnej transforma-tora przez właz rewizyjny przy wyko-rzystaniu specjalistycznej minikamery.W trakcie rewizji wykryto źródła lokalnych przegrzań (liczne ślady zwęglonej izolacji papierowej). Ze względu na występujący lokalnie na-wet bardzo wysoki stopień degra-dacji izolacji papierowej zalecono przegląd techniczny transformato-ra w zakładzie remontowym.

Wykres 1. Pomiar DN układ otwarty Wykres 2. Pomiar GN PPZ 1 układ otwarty Legenda: 1 – uszkodzona faza V, 2 – fazy zdrowe U i W

Zdjęcie nr 7. Luźne elementy układu prasującego

Zdjęcie 8 Zwarcia zwojowe

Tabela 1. Wyniki badań DGA

Skład i koncentracja gazów SumagazówpalnychH

2CH

4C

2H

6C

2H

4C

2H

2C

3H

8C

3H

6CO CO

2

65 94 1007 83 9 1135 130 218 5565 3062

Wykres 3. Wyniki pomiaru SFRA (transformator omawiany w przykładzie 2)

Tabela 2. Wartości analizy fizyko--chemicznej oleju.

Rodzaj badania

wyglądSpełniawym.

Gęstośćwtemp.20°C[g/ml]

0,871

Lepkośćkinematycznawtemp.20°C[mm2/s]

22,5

Temperaturazapłonu[°C] 142

Liczbakwasowa[mgKOH/g]

0,07

Zawartośćwodymet.K.Fischera[ppm]

9

Współczynnikstratdie-lektrycznychw50°C

0,0534

Rezystywność50°C[GΩm] 4,8

Napięcieprzebicia[kV] 77

Napięciepowierzchnio-we[mN/m]

22



Rewizja wewnętrzna transformatora w fabryce dała zdumiewający rezul-tat: stwierdzono znaczne deforma-cje mechaniczne uzwojeń a także pozwieranie pakiety rdzenia (zdję-cia 9 i 10).

Przykład 3Ciekawym przykładem transfor-matora objętego okresowym ba-daniem DGA jest transformator o mocy 40 MVA DO 42500.

Transformator był objęty progra-mem badań okresowych w ole-ju (wykres 4). Analiza chromato-graficzna gazów rozpuszczonych w oleju, wykazała kilkukrotne prze-kroczenie przyjętych za dopuszczal-ne wartości metanu, etanu, propanu i propylenu. Diagnoza wskazywała na występowanie miejscowych prze-grzań w zakresie 300-700°C (tabe-la nr 3)Wykonano pomiary elektryczne z wynikiem pozytywnym, pomimo tego podjęto decyzję o wyłączeniu transformatora i dokonaniu rewizji

wewnętrznej części aktywnej trans-formatora.Po wykonanej rewizji stwierdzono:

z na belkach znaczne ilości żużla - zdjęcie nr 12 z ślady przegrzań na rdzeniu - zdję-cie nr 11.

Po rewizji na stanowisku olej zo-stał uzdatniony, transformator zo-stał warunkowo przekazany do eksploatacji przy zwiększonej czę-stotliwości badań oleju, po krótkim

okresie czasu stwierdzono dalsze przyrostu gazów w oleju, podję-to decyzję o przełożeniu rdzenia, która została wykonana w naszym zakładzie.

Przykład 4Transformator 31500 kVA, 115/16,5 kV, układ połączeń YNd11Wszystkie pomiary wykonane na transformatorze – wynik pozytywny. Podczas próby napięciem induko-wanym stwierdzono zwiększony po-ziom intensywności wyładowań nie-zupełnych, przy poziomie napięcia ok. 80 kV, poziom ładunku pozor-nego wynosił ~1800pC.

Po oględzinach transformatora stwierdzono uszkodzenia izolatorów przepustowych i barier izolacyjnych (zdjęcie 13).

Zdjęcie nr 9. Uszkodzenie uzwojenia Zdjęcie nr 10. Uszkodzenie uzwojenia (widok 2) (widok 1)

Wykres 4. Wyniki badań DGA

Tabela 3. Wyniki badań DGA

Składikoncentracjagazów Sumagazówpalnych

H2

CH4

C2H

6C

2H

4C

2H

2C

3H

8C

3H

6CO CO

2

26,6 629,8 315,1 671,6 – 88,9 544,9 48 869 2324,9

Zdjęcie 11

Zdjęcie 12

Wykres 5. Ładunek pozornego wnz w funkcji kąta fazowego

Wykres 6. Przestrzenna prezentacja ładunku pozornego wnz w funkcji ką-ta fazowego i napięcia probierczego



Przypadek opisany powyżej świad-czy o efektywnej metodyce ba-dawczo-pomiarowej prowadzanej w ZREW Transformatory Sp. z o.o.Zakres prób transformatora nie za-wierał pomiarów wyładowań niezu-pełnych. Jednakże gdyby pomiary te nie zostały wykonane do eksploata-cji oddano by transformator z po-ważnym defektem, a w przyszłości prawdopodobnie zastanawialibyśmy się nad przyczyną nadmiernego ga-zowania (wysoce prawdopodobne jest bowiem, że w oleju pojawiły by się gazy charakterystyczne dla wy-ładowań elektrycznych).

Przykład 5. Transformator sieciowy o mocy 1 MVA 15 kV TO 1000/15 .Diagnoza wykonana na podstawie analizy chromatograficznej wykaza-ła miejscowe przegrzanie w zakresie temperatur 150-300°C oraz termicz-ny rozkład celulozy. Analiza fizyko--chemiczna oleju wykazała wartość rezystancji na granicy dopuszczal-ności 5,4 GΩm. Następnym etapem były pomiary elektryczne. Wykazały one „wahania” przy pomiarze rezy-stancji uzwojenia GN.

Wykonano rewizję wewnętrzną transformatora, podczas której stwierdzono:

z ślady szlamu na części aktywnej transformatora. zdjęcie nr 14. z luźne styki na beznapięciowym przełączniku zaczepów, zdjęcie nr 15

PodsumowaniePrzy ocenie stanu technicznego transformatora należy brać pod uwagę, że jego podzespoły zuży-wają się w sposób nierównomierny. Zależy ona m. in. od takich czynni-ków jak:1. Warunki zewnętrzne w jakich pra-

cuje transformator (zapylenie, za-nieczyszczenie powietrza, wilgot-ność itp.)

2. Wielkość obciążenia transforma-tora i jego zmiany w ciągu doby .

3. Jakość wykonania transformatora u wytwórcy .

4. Kwalifikacje obsługi.

Z technicznego i ekonomicznego punktu widzenia, kontrola zuży-wania się transformatorów zyskała w ostatniej dekadzie na znaczeniu. Wraz z postępującym starzeniem się, powstaje ryzyko dużych strat finansowych spowodowanych nie-oczekiwanymi awariami lub wyłą-czeniami. Oczekiwany czas życia transformatora jest ściśle związany z jakością projektowania, produk-cji i eksploatacji – kontrolowaniem i określaniem stanu technicznego (diagnostyką). Ponieważ jakość projektowania i produkcji są za-pewnione przez pełny zestaw prób wymaganych w normach przed-miotowych, to ocena stanu tech-nicznego wymaga wielostronnego podejścia diagnostycznego. Meto-dy te obrazują tendencje i wyma-gają fachowej wiedzy i weryfikacji, aby można było podjąć rzetelną decyzję.

Wnioski1. Diagnozowanie uszkodzenia

w większości przypadków wy-maga stosowania wielu metod pomiarowych.

2. Poznanie możliwości każdego ro-dzaju pomiaru diagnostycznego i umiejętność wyciągania prawidło-wych wniosków odnośnie ewentu-alnych uszkodzeń, jest podstawą prawidłowej diagnostyki.

3. Precyzyjna ocena stanu technicz-nego transformatora wymaga sys-tematycznego gromadzenia wyni-ków badań i ich analizy.

4. Diagnostyka umożliwia optymali-zację czasu i zakresu napraw.

Literatura1. Opracowanie Grupa Robocza A2.18

CIGRE 20 stycznia 2003 „Przewodnik po Technikach Kontroli Zużywania się Transformatorów Energetycznych”

2. Ramowa instrukcja Eksploatacji Trans-formatorów. Energopomiar-Elektryka Gliwice 2006,

3. Mirosław Bednarek „Praktyka diagno-styki transformatorów mocy - korela-cja wyników pomiarów i inspekcji we-wnętrznej”,

4. Jerzy Słowikowski „Rola wskaźników diagnostycznych w zarządzaniu okre-śloną populacją transformatorów”,

5. R. Kozak, R. Ławski, M. Bednarek, Z. Szymański „Weryfikacja uszkodzeń transformatorów w oparciu o Analizę Odpowiedzi Częstotliwościowej SFRA

6. R. Malewski „Odkształcenia uzwojeń” Transformatory w Eksploatacji kwie-cień 2005

7. PN-EN 60076-3 Transformatory. Część 3 Poziomy izolacji, próby wy-trzymałości elektrycznej i zewnętrzne odstępy izolacyjne w powietrzu.

8. IEC 60599 Second Edition „Mineral oil-impregnated electrical equipment in service. Guide to the interpretation of dissolved and free gases analysis”,

9. IEC 61184:2007 “Mineral oil-filled elec-trical equipment-Application of disso-lved gas analysis (DGA) to factory te-sts on electrical equipment”,

10. IEC 60567:2005 “Oil-filled electrical equipment. Sampling of gases and of oil for analysis of free and dissolved gases. Guidance,

11. T. Buchacz “ wykorzystanie analiz chromatograficznych (DGA) w bada-niach odbiorczych i pomodernizacyj-nych transformatorów olejowych.

12. Raport Komitetu Studiów 12 CIGRE. Elektra (1982) nr 82, str. 31-46

13. Nowe wytyczne dotyczące analizy ga-zów rozpuszczonych w transformato-rach olejowych. Electra Nr186, 1999r.

14. ASTM D 3612-96 „Analysis of gases dissolved in electrical insulating oil by gas Chromatography”

15. Instrukcja Nr 05 00 1488 „Analiza chromatograficzna składu gazu roz-puszczonego w oleju” ZREW Trans-formatory.

16. A. Skowron, M. Szymańska, R. Kozak „ Diagnostyka transformatorów mocy - weryfikacja analizy DGA z przeprowa-dzoną rewizją wewnętrzną”

17. PN-EN 60076-5. Transformatory. Część 5: Wytrzymałość zwarciowa. PKN, 01.2009 r.

Ryszard KozakZREW Transformatory Sp. z o.o.�

Zdjęcie 13. Uszkodzone: izolator przepustowy PTK oraz bariera izolacyjna.

Zdjęcie 14

Zdjęcie 15

Luźne stykiprzełącznika



Bezpieczniki wysokonapięciowe ogra-niczające ogólnego stosowania naj-częściej wykorzystywane są do za-bezpieczania sieci energetycznych średniego napięcia i transformato-rów energetycznych przed skutkami zwarć na zaciskach i w uzwojeniach transformatorów. W przypadku zwar-cia w uzwojeniach transformatora niezabezpieczonego bezpiecznikami lub wyłącznikiem może dojść do ro-zerwania kadzi transformatora, rozla-nia oleju i pożaru. Bezpiecznikami tego typu zabezpiecza się również baterie kondensatorów. Bezpieczniki wyso-konapięciowe o specjalnych charak-terystykach służą do zabezpieczania obwodów z silnikami wysokonapię-ciowymi. Inna grupa bezpieczników wysokonapięciowych, na prądy zna-mionowe zazwyczaj mniejsze niż 1 A, przeznaczona jest do zabezpieczania sieci średniego napięcia przed zwar-ciami w przekładnikach napięciowych. Zastosowanie bezpieczników pozwa-la ograniczyć prądy zwarciowe w sie-ciach średnich napięć i zmniejszyć uszkodzenia spowodowane zwarciami.Istnieje kilka systemów bezpieczni-kowych wysokonapięciowych, jed-nak w Polsce obecnie powszechnie stosowany jest, opracowany w Niem-czech, system bezpieczników z wkład-kami topikowymi o stykach średnicy 45 mm. Zależnie od napięcia zna-mionowego i prądu znamionowego wkładki mają różne znormalizowane długości i średnice. Bezpieczniki wyso-konapięciowe ograniczające ogólnego stosowania produkowane są w opar-ciu o wymagania normy EN 60282-1 a bezpieczniki do zabezpieczania ob-wodów z silnikami wysokonapięcio-wymi dodatkowo powinny spełniać wymagania normy EN 60644. Firma SIBA będąca jednym z największych europejskich producentów bezpiecz-ników wysokonapięciowych produkuje bezpieczniki wysokonapięciowe w sys-temach niemieckim (DIN), brytyjskim, francuskim, amerykańskim i wiele spe-cjalnych wykonań do nietypowych za-stosowań np. wkładki topikowe prze-znaczone do instalowania w kadziach transformatorów olejowych.Innym rodzajem bezpieczników wyso-konapięciowych są bezpieczniki gazo-wydmuchowe, które jednakże nie mają zdolności ograniczania prądów zwar-ciowych.

Wyzwalacztermiczny–nowafunkcjawybijakaWkładki topikowe wysokonapięciowe, za wyjątkiem wkładek do zabezpie-czania przekładników napięciowych, wyposażone są we wskaźniki zadzia-łania lub wybijaki. Badania przepro-wadzone w Niemczech wykazały, że przy dopuszczalnym dla transfor-matora przeciążeniu prądami o war-tości od 1,5 do 2,5 prądu znamiono-wego wkładki topikowej może dojść do nadmiernego nagrzania wkładki topikowej i elementów rozdzielnicy, szczególnie wtedy gdy wkładka to-pikowa umieszczona jest w rozdziel-nicy z SF

6 lub w kapsule bezpiecz-

nikowej. W takich przypadkach do-chodzi do przekroczenia temperatur dopuszczalnych dla otaczających elementów izolacyjnych z tworzyw sztucznych co prowadzi do ich przy-spieszonego starzenia oraz do pogor-szenia zestyków w podstawach bez-piecznikowych i rozłącznikach. Bio-rąc to pod uwagę firma SIBA opra-cowała nową konstrukcję wybijaka zawierającego wyzwalacz termiczny. Zadziałanie wyzwalacza termicznego wybijaka następuje w przypadku gdy temperatura z jakiejkolwiek przyczy-ny przekroczy wartość dopuszczal-ną. W przypadku innych producentów może to być uzależnione od wystą-pienia prądu przeciążeniowego. Sto-sowany przez firmę SIBA ogranicznik temperatury działa dopiero wtedy gdy czas przeciążenia przekroczy 10 minut. Zapobiega to niepotrzebne-mu zadziałaniu ogranicznika tempe-ratury przy krótkotrwałych przeciąże-niach. Zadziałanie wybijaka w wyniku przetopienia topika lub przekrocze-nia dopuszczalnej temperatury uru-chamia proces otwierania skojarzo-nego z bezpiecznikami rozłącznika. Tak więc zestawy rozłącznika z bez-piecznikami wyposażonymi w ogra-niczniki temperatury mogą wyłączać prądy mniejsze niż prąd wyłączalny najmniejszy bezpiecznika i zabezpie-czają rozdzielnicę przed przekrocze-niem dopuszczalnych temperatur.

Zdolnośćwyłączaniaicharakterystykit-IWkładki topikowe wysokonapięciowe ogólnego stosowania są zazwyczaj wkładkami o niepełnej zdolności wyłą-czania co oznacza, że są one w stanie

wyłączać prądy począwszy od pew-nej krotności prądu znamionowego aż do prądu znamionowej zdolności wyłączania. Prąd wyłączalny najmniej-szy produkowanych w firmie SIBA bezpieczników wysokonapięciowych ogólnego stosowania jest zazwyczaj mniejszy od trzykrotnej wartości prą-du znamionowego. Obszar, w którym wkładki nie zapewniają zdolności wy-łączania, na charakterystykach czaso-wo-prądowych wkładek rysowany jest linią przerywaną. Charakterystyki czasowo-prądowe według normy EN 60282-1 nie powin-ny mieć tolerancji większej niż ±10% wartości prądu. Firma SIBA deklaruje, że charakterystyki jej wkładek topiko-wych wysokonapięciowych mieszczą się w granicach ±7%.

JakośćitrwałośćniezbędnącechąWkładki topikowe wysokonapięciowe montowane są zazwyczaj w ważnych instalacjach, w których praca nie po-winna być przerywana z powodu nie-sprawności zainstalowanej aparatury. Dlatego wkładki topikowe wysokona-pięciowe powinny być przystosowa-ne do wieloletniego niezawodnego działania. Produkowane w firmie SIBA bezpieczniki wysokonapięciowe prze-widziane są na 30 lat pracy w obwo-dzie. Osiągnięto to poprzez zapewnie-nie pełnej szczelności produkowanych wkładek wysokonapięciowych, nieza-leżnie od rodzaju wykonania. W proce-sie produkcji, na specjalnym stanowi-sku, sprawdzana jest szczelność każdej wyprodukowanej wkładki wysokona-pięciowej.

Więcej informacji o bezpiecznikach wysokonapięciowych i innych bez-piecznikach firmy SIBA na www.siba-bezpieczniki.pl

SIBA Polska sp. z o.o. �

Bezpieczniki wysokonapięciowe prądu przemiennego



SIBA Polska sp. z 0.0. 01-682 Wars/awa ul. Gombrowicza 19 tel. 022 8321477, fax. 022 8339118

Producent bezpieczników topikowych dla elektroniki, energetyki i automatyki oferuje: • bezpiecznikidoochronypółprzewodników(ultraszybkie)• bezpiecznikiprzemysłowe• bezpiecznikitrakcyjne,stałoprądowe• bezpiecznikiwwykonaniumorskimigórniczym• bezpiecznikiwysokonapięciowezgodniezPN-EN60282-1• bezpiecznikiwstandardach:brytyjskim,amerykańskim,francuskim

• bezpiecznikiminiaturowe• bezpiecznikisubminiaturoweSMD• bezpiecznikiPTC• gniazdaipodstawybezpiecznikowe

SIBAPolskasp.zo.o.05-092Łomianki,ul.Grzybowa5Gtel.0228321477,fax.0228339118

GSM0601241236E-mail:[email protected]

www.sibafuses.pl

SIBA_reklama.indd 28 2009-12-22 16:03:53

Wstęp

Jednym z niekorzystnych zjawisk zachodzących podczas eksploata-cji urządzeń energetycznych jest wzrost zawartości wody w oleju transformatorowym, szczególnie negatywnie wpływającej na jego właściwości funkcjonalne. Obniże-nie zawartości wody do poziomu określonego w dokumentacji tech-nicznej pozwala na uniknięcie wie-lu niekorzystnych zjawisk podczas eksploatacji urządzeń elektrycznych tj.: wyładowania niezupełnego i łu-kowego oraz degradacji termicz-nej izolacji powodowanej lokalnym nadmiernym przyrostem temperatu-ry, a tym samym uniknięcia poważ-nych awarii urządzeń energetycz-nych [1¸4]. W praktyce eksploatacyjnej stoso-wane są różne metody uzdatniania olejów transformatorowych, pozwa-lające na redukcję zawartości wody, wśród których można wymienić [5¸6]: – filtrację przegrodową,– separację metodą wirowania,– separację próżniową,– barbotaż osuszonymi gazami,sorpcję z wykorzystaniem sit mole-

kularnych.Jedną z perspektywicznych metod osuszania oleju transformatorowego jest przedmuch osuszonymi gazami, a w szczególności azotem, zgodnie z metodą Schoegle [7]. Niemniej jednak znacznie prostszym urzą-dzeniem możliwym do zastosowa-nia w warunkach polowych mogła-by być metoda przedmuchu osuszo-nym powietrzem. Niemniej jednak powietrze ze względu na swoją ak-tywność chemiczną może wpływać na charakterystykę fizyko-chemicz-ną obrabianego oleju.W związku z powyższym celem niniejszej pracy była ocena wpły-wu obróbki dehydratacyjnej meto-dą barbotażu osuszonym powie-

trzem na właściwości fizyko-che-miczne oleju transformatorowego, co pozwoli na ocenę przydatności tego typu operacji technologicz-nej w procesie regeneracji olejów w warunkach typowej pracy trans-formatora.

Metodykapracdoświadczalnych

Zakres prac obejmował ocenę wpływu parametrów procesowych, a w tym: temperatury, wilgotności względnej i ilości powietrza na wyty-powane właściwości fizykochemicz-ne regenerowanych olejów transfor-matorowych: zawartość wody (okre-śloną metodą Karla Fischera) oraz zawartość gazów. Ponadto ocenio-no zawartość związków tlenoorga-nicznych oraz dodatków uszlachet-niających metodą spektrofotometrii w podczerwieni (IR). Do oceny za-wartości gazów w oleju transforma-torowym wykorzystano aparat firmy Kelman Ltd.Operacje barbotażem prowadzono na specjalnie opracowanym stano-wisku badawczym (rys. 1).

Rys. 1. Stanowisko do dehydratacji oleju transformatorowego metodą barbotażu osuszonym powietrzem powietrza: P

o – pompa oleju, R – rotametr,

T – termometr, Z – zawór regulacyjny, G – grzałka, Z

b – zbiornik, S

p – osuszacz

powietrza

Podstawowym elementem stanowi-ska jest zbiornik (Zb) ze specjalnie

ukształtowanymi dyszami do rozpy-lania osuszonego powietrza dopro-wadzonego z osuszacza powietrza (Sp). Zbiornik wyposażono w grzałki (G) do podgrzewania oleju transfor-matorowego. Do wymuszenia cyr-kulacji oleju transformatorowego przewidziano wykorzystanie pom-py (Po). W trakcie prac badawczych wy-korzystano olej transformatorowy w ilości 1,5 dm3 w każdej próbie, po-chodzący z eksploatacji w transfor-matorze średniej mocy.

Wynikibadańiichomówienie

Przykładowe wyniki badań proce-su dehydratacji przy przepływie powietrza o wilgotności względnej 12% przedstawiono w tabelach 1 i 2.

Na podstawie analizy wyników badań przedstawionych w tab. 1 i 2 stwierdzono wysoką efektyw-ność procesu barbotażu osuszo-nym powietrzem. Zaobserwowa-no znaczną poprawę właściwości elektroizolacyjnych oleju transfor-matorowego, spadek zawartości wody oraz gazów. Podczas badań prowadzonych w temperaturze 60°C zaobserwowano wzrost na-pięcia przebicia z 16,7 kV do 72,3 kV a w temperaturze 40°C do 69,8 kV. Stwierdzono spadek zawartości dwutlenku węgla, etylenu i etanu oraz wzrost ilości tlenku węgla z 7 do 11 ppm podczas próby w tempe-raturze 40°C. Podczas badań pro-wadzonych w temperaturze 60°C zaobserwowano zmniejszenie ilo-ści dwutlenku węgla z 2121 ppm do 419 ppm oraz zawartości etylenu, etanu i metanu w oleju transforma-torowym.Na rysunku 2 przedstawiono sku-teczność oddzielania wody od oleju w zależności od prędkości przepły-wu powietrza i czasu trwania pro-

Dehydratacja olejów transformatorowych za pomocą barbotażu osuszonym powietrzem



Rys. 2. Skuteczność oddzielania wo-dy od oleju w zależności od prędkości przepływu powietrza i czasu trwania procesu

Tab. 1. Wpływ czasu napowietrzania na wytypowane właściwości fizy-kochemiczne oleju transformatorowego w temperaturze 50°C, wilgot-ność względna powietrza 12%, przepływ 50 dm3/h

Lp. ParametrCzas napowietrzania [h]

0 1 3 7

1.Zawartośćwodymeto-dąKarlaFischera,ppm

93 25 25 33

2.Lepkośćkinematycznaw40°C,mm2/s

1,02 - - 1,01

3.Temperaturazapłonuwtygluotwartym,°C

160 - - 164

4. Napięcieprzebicia,kV 16,7 - - 69,8

5.Współczynnikstratdieelektrycznych,tgd

>0,1(pozazakresempomiarowym)

- ->0,1

(pozazakresempomiarowym)

6.ZawartośćdwutlenkuwęglaCO

2,ppm

2121 - - 468

7.Zawartośćtlenkuwę-glaCO,ppm

7 - - 11

8.ZawartośćetylenuC

2H

4,ppm

2 - - <1

9.ZawartośćetanuC

2H

6,

ppm4 - - <1

10.ZawartośćmetanuCH

4,

ppm3 - - 3

11.ZawartośćacetylenuC

2H

2,ppm

<0,5 - - <0,5

Tab. 2. Wpływ czasu napowietrzania na wytypowane właściwości fizy-kochemiczne oleju transformatorowego w temperaturze 60°C, wilgot-ność względna powietrza 12%, przepływ 50 dm3/h

Lp. ParametrCzas napowietrzania [h]

0 1 3 7

1.Zawartośćwodymeto-dąKarlaFischera,ppm

96 13 35 46

2.Lepkośćkinematycznaw40°C,mm2/s

1,02 - - 1,01

3.Temperaturazapłonuwtygluotwartym,°C

160 - - 156

4. Napięcieprzebicia,kV 16,7 - - 72,3

5.Współczynnikstratdieelektrycznych,tgd

>0,1(pozazakresempomiarowym)

- - >0,1019

6.ZawartośćdwutlenkuwęglaCO

2,ppm

2121 - - 419

7.Zawartośćtlenkuwę-glaCO,ppm

7 - - 8

8.ZawartośćetylenuC

2H

4,ppm

2 - - <1

9.ZawartośćetanuC

2H

6,

ppm4 - - <1

10.ZawartośćmetanuCH

4,

ppm3 - - <1

11.ZawartośćacetylenuC

2H

2,ppm

<0,5 - - <0,5

cesu.Na podstawie analizy wyników ba-dań przedstawionych na rysunku 2 stwierdzono wysoką efektywność usuwania wody z oleju transforma-torowego za pomocą procesu dehy-dratacji osuszonym powietrzem. Za-obserwowano, że przy podwyższe-niu temperatury do 60°C uzyskano, przy przepływie powietrza 50dm3,

mniejszą zawartość wody (10 ppm) niż w temperaturze 40°C (27 ppm).Wyniki oceny zawartości związków oraz dodatków uszlachetniających metodą IR przedstawiono na rysun-ku 3 i 4.

W trakcie badań nie zaobserwowano różnicy w widmach IR oleju transfor-matorowego po badaniach labora-toryjnych. Z analizy wyników oceny zmian składu chemicznego metodą spektrofotometrii w podczerwieni IR wynika, że w trakcie procesu dehy-dratacji metodą barbotażu osuszo-nym powietrzem nie zaobserwowa-no procesu generowania produktów starzenia oraz zmniejszenie ilości dodatków uszlachetniających.

Podsumowanie

Metoda dehydratacji oleju transfor-matorowego za pomocą barbotażu osuszonym powietrzem umożliwia



poprawę właściwości eksploata-cyjnych oleju transformatorowego. W trakcie badań stwierdzono wyso-ką efektywność procesu usuwaniu wody i gazów co skutkowało popra-wą parametrów elektroizolacyjnych oleju. Metoda ta wymaga jednak re-alizacji procesu technologicznego za pomocą specjalistycznego urzą-dzenia, zapobiegającego napowie-trzaniu oleju transformatorowego.

Literatura

1. Molenda J., Cichawa M.: Porów-nanie kinetyki termooksydacji mi-neralnych i syntetycznych olejów transformatorowych. Problemy Eksploatacji, 2007, 2, 119-128.

2. Flisowski Z.: Technika wysokich napięć. WNT Warszawa, 2005.

3. Jałosiński A, Kamiński D.: Susze-nie izolacji transformatora w miej-scu zainstalowania podczas po-stoju remontowego oraz bieżąca diagnostyka prowadzonego pro-cesu przy wykorzystaniu metody RVM. Konferencja Naukowo-Tech-niczna „Transformatory w eksplo-atacji”, Sieniawa, 2002.

4. Słowikowski J.: Zawilgocenie transformatora: przyczyny, skut-ki, współczesne kryteria oceny. Konf. nauk.-techn. „Transforma-tory w eksploatacji”, Sieniawa, 2003.

5. Procedury pielęgnacji olejów transformatorowych w czasie eksploatacji. Program Wieloletni PW-004 – zadania z zakresu służb państwowych, niepublikowane. Instytut Technologii Eksploatacji-

-PIB W radomiu, 2004-2008. 6. Ramowa Instrukcja Eksploatacji

Transformatorów, Energopomiar--Elektryka, Gliwice, 2001.

7. Makowska M., Molenda J.: Oleje transformatorowe. Eksploatacja--Diagnostyka-Regeneracja. Wy-dawnictwo ITeE-PIB, Radom, 2010.

Prace wykonano w ramach realiza-cji projektu celowego NOT „Opraco-wanie i wdrożenie technologii oraz urządzenia do odwadniania on-li-ne olejów transformatorowych” nr ROW -III- 008/ 2009.

�Zając M., Zut Energoaudyt, RadomStępień A., Molenda J., Wolszczak M., Wrona M., Instytut Technologii

Eksploatacji – PIB w Radomiu

Rys. 3. Widmo IR oleju transformatorowego użytego do badań wytypowanych procesów dehydratacji

Rys. 4. Widmo IR oleju transformatorowego po procesie barbotażu osuszonym powietrzem po 7 godzinach napowietrzania



Napięcie pobudzające – 250VAC !Dokładność pomiaru – 0.03% ● Lepsze wzbudzenie transforma-

tora dzięki wyższemu napięciu pomiarowemu 250 V AC.

● Pomiar przesunięcia fazowego● Automatyczne wykrywanie

połączeń i grup uzwojeń (AWCI).● Najwyższa spośród znanych

urządzeń dokładność do 0,03%.

WłaściWości i zalety● W pełni zautomatyzowany

pomiar przekładni zwojowej, przekładni napięciowej, prze-sunięcia fazowego oraz prądu wzbudzenia.

● Najwyższa dokładność pomia-ru w przemyśle 0,03% czyni z z przyrządu 2796 doskonałe narzędzie do pomiarów profilak-tycznych w eksploatacji.

● Automatyczna identyfikacja połączeń uzwojeń (AWCI), oraz automatyczne wykrywanie grup połączeń transformatora pozwa-

la na szybką i łatwą obsługę.● Kontrola bezpiecznych połączeń

sprawdza prawidłowość połą-czeń przed włączeniem napięcia probierczego, co zapobiega możliwości uszkodzenia sprzę-tu pomiarowego i zagrożeniu obsługi.

● Wbudowana drukarka dla szyb-kiego sporządzania raportów i całkowicie pewnego zabezpie-czenia przed utratą wyników.

● Przyjazny dla użytkownika i samo-tłumaczący się interfejs z jednym pokrętnym przyci-skiem operacyjnym i łatwo dostępną strukturą menu.

● Duży graficzny wyświetlacz pokazuje wszystkie dane oraz wyświetla wyniki pomiaru w po-staci jasnego diagramu.

● Lekka, zwarta i mocna konstruk-cja dostosowana do używania w ciężkich warunkach otocze-nia. Zamknięta skrzynka jest wodoszczelna, otwarta skrzynka jest odporna na zachlapanie.

● Software do zdalnego sterowa-nia do operowania przyrządem z laptopa lub PC i dla łatwego zbierania danych i analizowania pomiarów.

zastosoWaniaPomiar przekładni zwojowej, prze-kładni napięciowej, przesunięcia fazowego, prądu wzbudzenia dla:● Transformatorów mocy ● Transformatorów rozdzielczych● Przekładników napięciowych

i prądowych

WłaściWości i KoRzyści● Łatwy i szybki pomiar rezystan-

cji. Jedno proste połączenie systemu pozwala na pomiar we wszystkich fazach i uzwojeniach bez zmiany połączeń.

● Duży 7” ekran dotykowy daje pełną graficzną wizualizację próby.

● Unikatowa metoda jednocze-snego, szybkiego demagneso-wania uzwojeń (SWM)

● Sygnał kontrolny przełącznika zaczepów.

● Funkcja nagrzewania i 6 kana-łów pomiaru temperatury z au-tomatyczną korektą wartości temperatury.

● Bez zmiany połączeń pomiar przekładni transformatora za pomocą TTR2796

Pomiar rezystancji uzwojeń (2293) i przekładni transfor-matora (TTR2796) w ZREW-Polimex

noWe MieRniKi firmy tetteX do BaDania tRansFoRMatoRÓW

ReWelacyJnie szyBKi MieRniK RezystancJi UzWoJeŃ tyP 2293

aUtoMatyczny MieRniK Do PoMiaRU PRzeKłaDni tRansFoRMatoRÓW tRÓJFazoWycH typ ttR 2796

Od wielu lat producenci sta-cji stale wprowadzają nowe rozwiązania wizualne aby

ich produkty jak najlepiej współ-grały z otoczeniem, nie szpeciły go a zarazem maksymalnie spełniały oczekiwania klientów także i w tym względzie. Problem ten ma szczególne znacze-nie gdy zaistnieje potrzeba monta-żu stacji przykładowo w zabytko-wych częściach miast, w parkach lub punktach widokowych.Idealnym rozwiązaniem dla tak wy-magających lokalizacji są kontene-rowe stacje podziemne. Powierzchnia dachu takich obiek-tów może w niezauważalny sposób wtopić się w otoczenie, czyli może być przystosowana do pokrycia dar-nią lub innymi roślinami płożącymi, płytami chodnikowymi lub gresem, może stanowić część parkingu czy osiedlowej ulicy.Ormazabal produkuje prefabryko-wane stacje podziemne w techno-logii monoblok od 1994 roku. W tym czasie powstało już ponad 10.000 stacji, sprzedanych i zamontowa-nych w kilkunastu krajach na całym świecie, w tym w wielu niezwykłych

min zabytkowych miejscach. Or-mazabal jest nie tylko liderem pod względem wielkości produkcji ale również pod względem rozwiązań technicznych.Stacje są odlewane w całości jako jeden element betonowy. Techno-logia ta nazywa się monoblok i za-pewnia stuprocentową szczelność konstrukcji, która w przypadku te-go produktu jest absolutnie nie-zbędna. Potwierdzamy ją każdo-razowo zanurzając wszystkie wy-produkowane egzemplarze stacji w specjalnie przygotowanym w fabryce basenie.Mimo odlewania całości w trakcie jednego procesu ściany stacji ma-ją dość skomplikowany kształt. Ich przestrzenna konstrukcja pozwala uzyskać niezwykle wysoką odpor-ność mechaniczną, przy zachowaniu niewielkiej masy (proszę spojrzeć na rysunek nr). Dzięki temu nasze sta-cje są stosunkowo lekkie, co mini-malizuje zużycie materiałów i energii w czasie produkcji, a zarazem wy-jątkowo wytrzymałe co pozwala na umieszczać je w chodnikach a na-wet w drogach! Stacja wytrzymuje niewielki ruch samochodowy (sa-

mochody do 3T - ulice osiedlowe, wjazdy na parking, itp.) i dowolne natężenie ruchu pieszego. Do 6 ton nacisku punktowo. Taką samą wy-trzymałość ma właz.Dach stacji można pokryć właściwie każdym rodzajem nawierzchni lub jej imitacją: trawą, roślinami ozdobny-mi, płytami kamiennymi lub chodni-kowymi, asfaltem żwirem itd.Dodatkowo Ormazabal opatento-wał sposób zabezpieczenia włazów przed dostępem osób postronnych. Po otwarciu włazu automatycznie podnosi się siatka zabezpieczająca schodnię.Takie rozwiązanie otwierania i obsłu-gi stacji przewyższa wszelkie normy unijne i zyskuje aprobatę bardziej jeszcze wymagających zakładów energetycznych na całym świecie.Pokrywa schodni podnosi się przy użyciu minimalnej siły dzięki sprę-żynom gazowym i niskiej masie wła-snej. Nawet gdyby jedna ze sprężyn uległa uszkodzeniu pokrywa może być otwarta z użyciem ograniczonej siły a awaria obu dalej nie uniemoż-liwia jej otwarcia.Ormazabal jest również właścicie-lem patentu dotyczącego wygro-

Stacje podziemne produkcji OrmazabalKontenerowestacjetransformatorowestałysięzauważalnymelementemotaczającegonaskrajobrazu,aichilośćstalewzrasta.Sątonajczęściejstosunkowoduże,podobnedosiebie,sporychrozmiarówkontenerybetonoweoprzeciętnychwalorachestetycznych.



dzenia przestrzeni schodni. System dźwigni powoduje automatyczne rozłożenie barierek wraz z otwar-ciem włazu, co gwarantuje bez-pieczeństwo zarówno obsługi jak i osób postronnych. Barierki stanowią zgodnie z przepisami wygrodzenie miejsca pracy. Obsługa nie musi więc ustawiać dodatkowych wy-grodzeń i znaków ostrzegawczych. Ze względów bezpieczeństwa właz ma światło 1300x700mm, co jest zgodne z normą europejską dla dróg ewakuacji.System wentylacji jest oprócz od-porności mechanicznej i wodosz-czelności kolejnym krytycznym elementem każdej stacji transfor-matorowej. Ma gwarantować bez-pieczeństwo zainstalowanych apa-ratów oraz obsługi, znajdującej się wewnątrz zasilonej stacji. Schemat systemu wentylacji został przed-stawiony na rysunku. W stacjach podziemnych jest to zagadnienie szczególnie skomplikowane z ra-cji tego że zarówno wlot jak i wy-lot powietrza chłodzącego stację znajduje się na tej samej wysoko-ści. Aby mimo wszystko zapewnić grawitacyjną cyrkulację Ormazabal

stworzył i opatentował kolejne in-nowacyjne rozwiązanie. Jest ono wykorzystywane zarówno dla wa-riantu z kratkami wentylacyjnymi ukrytymi w poziomie dachu stacji jak i dla stacji z wystającymi wy-wietrznikami. Pierwsze sprawdzają się wszędzie tam gdzie stacja za-budowana jest w ciągach komuni-kacyjnych. Drugie mają zastosowa-nie tam gdzie jednak może pokazać się woda powierzchniowa. Mianowi-cie odległość od poziomu ziemi do pierwszej lameli wywietrznika wy-nosi około 20cm co zapewnia do-datkową ochronę przed zalaniem z zewnątrz. Zalać stację jest bardzo trudno, ponieważ kanały wentyla-cyjne tworzą swoisty syfon. Ma on znaczną pojemność i jest połączo-ny z odprowadzeniem wody. Zagro-żeniem dla każdej stacji są niestety powodzie. Ale i w tym przypadku zastosowanie szczelnych rozdziel-nic średniego napięcia typu CGM-Cosmos (badanie przez 8 godzin pod 3 metrowym słupem wody w ramach próby typu) wraz z odpo-wiednim osprzętem kablowym da-je możliwość pracy sieci SN nawet podczas zalania.

Stacja posiada innowacyjny system gaszenia ognia w misie olejowej, któ-rej pojemność przekracza ilość oleju transformatora 1000kVA – 600l. Mi-sa wypełniona jest granulatem, któ-ry pod wpływem temperatury odci-na dostęp powietrza do płonącego oleju.System zamków wykorzystanych w stacji opatentowany przez Ormaza-bal zyskał sobie ogromną przychyl-ność wśród największych naszych odbiorców. Największy hiszpań-ski Zakład Energetyczny Iberdro-la wymaga tego systemu zamków we wszystkich swoich stacjach, tak-że „naziemnych”, nawet od innych dostawców. Zabezpiecza on bez-względnie przed dostępem osób niepowołanych.Jak pisałem we wstępie Ormazabal wykonał już dużą liczbę instalacji stacji podziemnych także w miej-scach nietypowych i trudnych dla prowadzenia większości prac bu-dowlanych. Kilka z takich wyzwań zostało uwiecznione i można je zo-baczyć na firmowym kanale Orma-zabal na Yt.

�



Rozważania dotyczą opisu poszcze-gólnych zjawisk, klasyfikacji, przy-czyny ich powstawania, oraz tech-nicznych rozwiązań jakich należy przedsięwziąć przez producentów stacji transformatorowych aby wy-eliminować te zagrożenia lub zmi-nimalizować ich skutki.

WPROWADZENIEEksploatacja stacji transformatoro-wych WN/nn związana jest z wy-stępowaniem pewnych, nieplano-wanych zdarzeń ruchowych – awa-rii, które niosą za sobą zagrożenia bezpieczeństwa ludzi, urządzeń, śro-dowiska, zakłócenia ciągłości zasila-nia w energię elektryczną.Do najbardziej niebezpiecznych zda-rzeń należy zaliczyć:• wewnętrzne zwarcie łukowe wy-

stępujące w urządzeniach ener-getycznych stacji,

Pomimo, że zjawisko to bardzo rzad-ko występują to z uwagi na jego spektakularny charakter i niebez-pieczeństwo należy ograniczyć do minimum jego przyczyny lub skutki.

ZAGADNIENIEŁUKOOCHRONNOŚCIWSTACJACHWewnętrzne zwarcie łukowe w stacji transformatorowej prefabrykowanej może być spowodowane:• wadą konstrukcyjną urządzeń

w stacji,• wyjątkowymi warunkami pracy

urządzeń,• błędnym łączeniem – błąd eks-

ploatacyjny. Zwarcie może powstać w dowolnej części stacji. Ponieważ w normach

przedmiotowych dla rozdzielnic ni-skiego napięcia PN-EN 60439-1:2011 [3] i transformatorów PN-EN 60076 [4], nie są podane żadne procedu-ry badawcze dotyczące łuku we-wnętrznego, dlatego też norma przedmiotowa dla stacji transforma-torowych PN-EN 62271-202:2010 [1] kładzie szczególny nacisk na bada-nie tego zjawiska w przedziale wyso-ko-napięciowym wewnątrz rozdziel-nicy jak i jej podłączeniu.Występowanie łuku elektrycznego wewnątrz stacji transformatorowej związane jest z różnymi zjawiskami fizycznymi. Są to:

• mechaniczny udar spowodowa-ny energią łuku elektrycznego rozwijającego się w powietrzu lub innym gazie izolacyjnym – ma to wpływ na nadciśnienie rzędu kilku tyś. kg/m2, stwarza-jąc zagrożenie w stosunku do ludzi, otoczenia oraz urządzeń,

• wysoka temperatura , wydziela-jące się gorące gazy oraz rozża-rzone cząstki materi, które mogą powodować cieplne i mecha-niczne narażenia w stosunku do ludzi jak i urządzeń.

Rozważając zagrożenia powodo-wane zwarciami wewnętrznymi na-

Zagadnienie łukowego zwarcia wewnętrznego w prefabrykowanych stacjach transformatorowych wN/nn w świetle normy PN-EN 62271-202:2010

Opracowaniedotyczyzagadnienia:„łukowegozwarciawewnętrznegowprefabrykowanychstacjachtransformatorowychwysokiegonaniskienapięcienapodstawiewieloletniegodoświadczeniaprodukcyjnegoElektromontażu-LublinSp.zo.o.”

DoDatek specjalny Do UrząDzeń Dla energetyki16


leży wziąć pod uwagę zagrożenia w stosunku do osób postronnych. Obsługujący może znajdować się wewnątrz stacji transformatoro-wej (jeżeli obsługiwana jest od we-wnątrz) lub przed nią (jeżeli obsłu-giwana jest z zewnątrz). Natomiast, osoby postronne mogą znaleźć się w pobliżu stacji w dowolnej chwili.Aktualna norma [1] dotycząca pre-fabrykowanych stacji transformato-rowych, w odróżnieniu do poprzed-niej normy PN-EN 61330:2001 [2], wprowadziła obowiązek badania stacji w zakresie łukoochronności. Skuteczność konstrukcji stacji dla zapewnienia ochrony osób oraz urządzeń, w przypadku łuku we-wnętrznego może być sprawdzona na podstawie „badań typu” wykona-nych zgodnie z normą [1].Należy podkreślić, że Elektromon-taż-Lublin Sp. z o.o. uruchamiając produkcję stacji transformatoro-wych prefabrykowanych, w obudo-

wie żelbetowej typu STLmb w roku 1995, wprowadził obowiązek stoso-wania rozwiązań łukoochronnych na podstawie nie obowiązującej jesz-cze w Polsce normy europejskiej IEC 61330:1995 [5]. Wszystkie stacje Elektromontażu-Lublin przechodziły takie badania w Instytucie Energe-tyki w Warszawie. Wprowadzona przez normę [1] klasa ochrony przed łukiem wewnętrznym - IAC uwzględnia wewnętrzne nad-ciśnienie działające na osłony, drzwi, podłogę. Bierze również pod uwa-gę skutki termiczne łuku, wydziela-ne gorące gazy i rozżarzone cząstki materii. Nie uwzględnia uszkodzeń przegród między przedziałami roz-dzielnicy oraz wewnętrznych prze-gród ruchomych niedostępnych w normalnych warunkach pracy.Stacje, które przeszły te badania z wynikiem pozytywnym, są kwalifi-kowane jako klasy odporności na łuk wewnętrzny: IAC-A, IAC-B, IAC-AB.

Rys.1. Klasa IAC-AStacja z obsługą wewnątrz(wszystkie drzwi otwarte)

Rys.3. Klasa IAC-BStacja z obsługą wewnątrz

(wszystkie drzwi zamknięte)

Rys. 2. Klasa IAC-AStacja z obsługą z zewnątrz(otwarte tylko drzwi do WN)

Rys. 4. Klasa IAC-BStacja z obsługą z zewnątrz(wszystkie drzwi zamknięte)

• Klasa IAC-A dotyczy sprawdzenia ochrony personelu obsługujące-go urządzenia i gwarantuje bez-pieczeństwo wewnątrz stacji przy drzwiach otwartych, dla stacji ob-sługiwanych od wewnątrz lub dla stacji obsługiwanych z zewnątrz w zakresie urządzeń WN.

• Klasa IAC-B dotyczy sprawdzenia ochrony osób postronnych i gwa-rantuje im bezpieczeństwo w po-bliżu stacji, ze wszystkimi drzwia-mi zamkniętymi, dla stacji z obsłu-gą od wewnątrz lub z zewnątrz.

• Klasa IAC-AB, jest to klasa speł-niająca warunek –A i –B i doty-czy sprawdzenia ochrony perso-nelu obsługującego urządzenia jak i osób postronnych gwaran-tując im bezpieczeństwo zarów-no w stacji jak i w jej pobliżu.

W opisie klasy podawany jest mak-symalny poziom prądu zwarcia oraz czasu zwarcia np.; klasa IAC-A-16 kA-1s, klasa IAC-AB-20kA-1s.

DoDatek specjalny Do UrząDzeń Dla energetyki 17


W celu zmniejszenia ryzyka po-wstania zwarć wewnętrznych nale-ży przedsięwziąć następujące środki zaradcze:• stosować odpowiednie odstępy

izolacyjne międzyfazowe i do-ziemne, stosować izolowane po-łączenia wewnętrzne, osłony,

• stosować wszelkie blokady, unie-możliwiające powstania zwarcia przy błędnych manewrach eks-ploatacyjnych,

• unikać skrzyżowań połączeń ka-blowych,

• unikać takich zjawisk jak: ferrore-zonans, indukowanie się prądów wirowych, przegrzewanie się urzą-dzeń oraz połączeń śrubowych elementów wiodących prąd,

• prowadzić terminowe i regularne oględziny urządzeń oraz ich kon-serwację zgodnie z instrukcjami przedmiotowymi.

W celu ograniczenia skutków zwarć wewnętrznych należy:• stosować rozdzielnice WN w wy-

konaniu łukoodpornym, dotyczy to zarówno rozdzielnic w izolacji powietrznej jak i gazowej,

• stosować podział rozdzielnic na przedziały oddzielające elemen-ty pod napięciem od elementów beznapięciowych,

• stosować odpowiednie konstruk-cje takie jak; specjalne filtry po-chłaniające energię łuku, komory i labirynty redukcyjne, klapy bez-pieczeństwa,

Fot. 1. Stacja transformatorowa podczas badań łukowych

Fot. 2. Filtr pochłaniający energię łuku

• zdalne sterowanie stacji,• szybkie wyłączenie urządzeń

(czujniki świetlne, ciśnieniowe, cieplne, zabezpieczenia różnico-we).

ZAKOŃCZENIEWszystkie etapy: projektowy, eks-ploatacyjny a przede wszystkim produkcyjny powinny zapewnić, każdy w swoim zakresie, pełne bez-pieczeństwo obsługi stacji transfor-matorowych, gwarantować bezpie-czeństwo otoczeniu i bezprzerwową pracę urządzeń.Gwarantem bezpieczeństwa w tym przypadku jest:• wykonywanie stacji transfor-

matorowych zgodnie z normą przedmiotową [1], oraz zgodnie z obowiązującymi przepisami a w szczególności z rozporzą-dzeniem [6] dotyczącym przepi-sów p. poż,

• „badania typu” stacji transfor-matorowych wykonywane przez laboratoria uprawnione do tego, tzn. posiadające akredytacje „AB” – Polskiego Centrum Akredytacji,

• przeprowadzenie procesu cer-tyfikacji, tzn. na podstawie prze-prowadzonych „badań typu” wystawienie „Certyfikatu Zgod-ności” przez akredytowaną w da-nym zakresie jednostkę certyfi-kującą „AC” – akredytacja Pol-skiego Centrum Akredytacji,

• eksploatacja stacji transformato-rowych zgodnie z procedurami instrukcji obsługi i przeglądów okresowych.

mgr inż. Janusz Ropamgr inż. Tadeusz Pikula

�

BIBLIOGRAFIA[1] PN-EN 62271-202:2010 Wysokona-pięciowa aparatura rozdzielcza i ste-rownicza. Część 202: Stacje transfor-matorowe prefabrykowane wysokie-go napięcia na niskie napięcie.[2] PN-EN 61330:2001 Stacje trans-formatorowe prefabrykowane wy-sokiego napięcia na niskie napięcie.[3] PN-EN 60439-1:2011 Rozdzielnice i sterownice niskonapięciowe. Część 1: Zestawy badane w pełnym i nie-pełnym zakresie badań typu.[4] PN-EN 60076 Transformatory.[5] IEC 1330:1995 High-voltage/low--voltage prefabricated substations.[6] Rozporządzenie Ministra Infra-struktury z dn. 12. 04. 2002r. (Dz. U. z 2002r. N. 75 poz. 690 z. później-szymi zmianami)

DoDatek specjalny Do UrząDzeń Dla energetyki18


Podłączenia kablowe do urządzeń rozdzielczych za pomocą głowic konektorowych NEXANS (div. EUROMOLD)

BudowaikonstrukcjaekranowanychkabliSNwgłównejmierzeopartajestnadwóchnaprężeniachelektrycznych–naprężeniupromieniowym,któresymbolizująliniestrumienioweinaprężeniuwzdłużnym,któremogąbyćrozpatrywanejakolinieekwipotencjalne.DlawłaściwejpracyosprzętuwpostacigłowicnakableSNmusinastąpićwłaściwewysterowanieliniisiłpola.

Rozkład linii sił pola bez wysterowania

Rozkład linii sił pola w typowym układzie połączeń


Osprzęt marki Euromold wykorzystuje kilka roz-wiązań do sterowania polem w podłączeniach kabli przez głowice konektorowe:

I. Podejście pojemnościowe polegające na użyciu tra-dycyjnego stożka sterującego polem. Półprzewodniko-wy krzywy kształt stożka sterującego polem pozwala na lepszą dystrybucję linii ekwipotencjalnych, które obniżają koncentrację naprężeń.Stożek sterujący musi być zbudowany z części izolują-cej do wzmocnienia głównej izolacji kabla oraz z czę-ści przewodzącej do współpracy z ekranem półprze-wodzącym na izolacji kabla. Musi być również elemen-tem nadzorującym taki rozkład linii ekwipotencjalnych, który przy ich nadmiarze wokół kabla wystarczająco szybko je wysteruje i nie dopuści do jonizacji powie-trza przy ich gwałtownym zagęszczeniu, mogącego uszkodzić kabel. Stożki sterujące z tym rozwiązanie w osprzęcie EURO-MOLD są tak wykonane, by spełniać tę specjalną funk-cję, ale również jednocześnie ze względu na fakt, że są one wbudowane w głowicy, automatycznie tworzą lep-szą współpraca pomiędzy materiałem przewodzącym a izolującą gumą ze względu na ich idealne dopasowanie już przy produkcji i właściwym formowaniu osprzętu.

II. Podejście refrakcyjne polegające na użyciu materia-łu o wysokiej przenikalności elektrycznej lub o wysokiej stałej dielektrycznej materiału. Materiał ten załamuje linie ekwipotencjalne, a zatem obniża koncentrację naprężeń.Podejście refrakcyjne zastało wykorzystane w nowych



seriach głowic konektorowych 430,-484,-944TB na na-pięcia do 42kV.Na przykładzie głowicy konektorowej 430TB (podobne rozwiązanie jest w seriach wszystkich głowic EUROMOLD), wyposażona jest w reduktor kabla 430CA, reduktor ten jest elementem służącym do sterowania polem elektrycz-nym metodą refrakcyjną. Dlaczego stworzono tego typu rozwiązanie ?1. Aby być uniezależnionym od rozmiarów kabli. Ponie-waż nie jesteśmy zależni od kształtu stożka sterującego polem i można formować elastyczny EPDM, dzięki temu można produkować część, która jest bardziej elastyczna i akceptuje więcej rozmiarów kabli. To wydatnie redukuje zapas magazynowy. W tym przypadku na przykład, jeden rozmiar, 430CA-18, dopasowuje kable z średnicą izolacji żyły roboczej od 19,0 mm do 32,6 mm. Odpowiada to ka-blom od 95 mm2 do 400 mm2 dla napięcia 10 kV i kablom od 50 mm2 do 300 mm2 dla napięcia 20 kV.2. Aby dostarczyć reduktor kabla ze zintegrowanym ste-rowanie. Umożliwia to:– uproszczoną instalację,– mniejsza ilość elementów.3. Aby uzyskać przerwę ekranu. Reduktor ten jest for-mowany z nieprzewodzącego materiału w celu uzyskania przerw pomiędzy ekranem kabla a uziemieniem, co po-zwala wytrzymać wymagane minimalne stałe napięcie 5 kV przez 5 minut (dla pełnego wyobrażenia, układ reduk-tora wytrzymuje 15 kV napięcia zmiennego i 25 kV napię-cia stałego). Wywodząca się z 40 lat doświadczeń marki EUROMOLD przy produkcji i projektowaniu tego rodzaju zakończeń kabli, ta głowica do przepustu Interface C, za-projektowana przez wysoko wykwalifikowany zespół ba-dawczo/rozwojowy Euromold, spełnia wymagania rynku uniwersalnych produktów.

Korpus głowicy konektorowej 430TB

Korpus głowicy sprzęgającej 300PB




Uzyskane dzięki temu rozwiązaniu produkty przekroczyły oczekiwania odnośnie możliwości zastosowania na kablach o różnych wymiarach i dzięki temu można je zastosować również na już dostępnych na ryn-ku kablach o zredukowanej grubo-ści izolacji.

Najbezpieczniejszewużytkowaniugłowicekonektorowe.Jak wszystkie głowic konektorowe Euromold wykonane z EPDM, głowi-ca 430TB posiada 3 milimetrową gru-bą zewnętrzną warstwę przewodzą-cą. Warstwa ta służy do przenoszenia ładunku elektrycznego do uziemie-nia. Czyni to produkt bezpiecznym w przypadku niezamierzonego do-tyku. Własności przewodzenia tego materiału z EPDM są udowodnione od lat, co zapewnia bezpieczne warunki dla wszystkich użytkowników, nawet w przypadku zanurzenia. Wysoka ja-kość wykonania produktu była spraw-

dzana w programach testowych. Mię-dzy innymi w „teście przepływu prą-du zwarciowego w żyle powrotnej wg normy CENELEC 629.1” dla naj-niższych napięć w podanym zakresie. Ten specyficzny test demonstruje, że możliwa awaria głowicy konektorowej nie jest niewykrywalna w sieci. Przy normalnym napięciu fazowym, prąd zwarcia doziemnego musi być wywo-ływany i utrzymywany w całym za-kresie napięć. Zapewnia to użytkow-nikom bezpieczną pracę w sieci przy napięciu do 20 kV.

WielozakresowagłowicakonektorowaEPDMGłowice EPDM są wysoko cenione za ich wytrzymałość mechaniczną, specjalną adaptację do powtarzalne-go procesu łączenia / rozłączania. Tę własność otrzymaliśmy również pod-czas sprawdzania elastyczności kon-strukcji. Możemy proponować klien-tom jedyną taką na rynku wielozakre-sową głowicę konektorową EPDM, dla żył kabli w przedziale od 25 do 300 mm2 z jakąkolwiek grubością izolacji w sieci tak 10kV, 20kV jak i 30 kV. Wykorzystana w głowicy końcówka kablowa ze specjalnego stopu umoż-liwia jej zastosowanie w układach o prądzie znamionowym kabla do 1250 A. Końcówka ta została zapro-jektowana tak, aby jej parametry były wystarczające do przeniesienia więk-szych wartości prądu nawet w nie-

spodziewanych sytuacjach, unikając niepotrzebnych perturbacji.Końcówki śrubowe mogą być zasto-sowane dla wszystkich kabli z alumi-niową lub miedzianą żyłą roboczą o różnych przekrojach żyły dla jed-nej końcówki. Opatentowany system

zatrzaskowy końcówki został zapro-jektowany tak, aby zapewnić łatwiej-szy wielokrotny montaż i instalację w korpusie, bez jego uszkadzania.Głowice konektorowe posiadają rów-nież pojemnościowy dzielnik napięcia.

TestowanieiidentyfikacjaKażda głowica Euromold przecho-dzi fabryczny test wytrzymałości napięciowej i wyładowań niezupeł-nych. Powykonawcze sprawdzanie głowic konektorowych zamontowa-nych na kablach odbywa się za po-mocą wtyku pomiarowego 400TR. Wszystkie głowice posiadają indywi-dualny numer identyfikacyjny wspo-magający system rejestracji i informa-cji o dosłownie każdym produkcie. To gwarantuje wysoką jakość produktu.Głowice mogą być stosowane z w pełni certyfikowanym zgodnym systemem ograniczników przepięć do napięć do 42kV.Zastosowanie tych głowic wnętrzo-we i napowietrzne w podstawowej formie umożliwia podłączanie kabli za ich pomocą również do transfor-matorów mocy.

�Paweł Kiełkowski, Grzegorz CyganekNexans Power Accessories Poland,

Racibórz.

Końcówka śrubowa gło-wicy 430TB z systemem zatrzaskowym

Głowica w trakcie próby napięciowejGłowice konektorowe w układzie pojedynczym… ...i podwójnym



Usługi nasze przeznaczone są dla wytwórców energii elektrycznej o rozbudowanym systemie elektroenergetycznym, a także innych odbiorców intensywnie użytkujących urządzenia energetyczne.

Nasze działania zmierzają do: wydłużenia żywotności Państwa urządzeń elektroenergetycznych, ułatwienia ich dozoru i obsługi oraz zmniejszenia kosztów ich eksploatacji.

Zakres działania:

Remonty transformatorów w miejscu zainstalowania

Remonty transformatorów w zakładzie remontowym

Mobilne laboratorium diagnostyczne transformatorów i innych urządzeń elektroenergetycznych

Badania ochrony przeciwporażeniowej powyżej 1kV

Zabezpieczenia energetyczne

Termowizyjna Diagnostyka urządzeń energetycznych

Systemy monitoringu on-line wyładowań niezupełnych Generatorów i Maszyn WN

Systemy monitoringu DGA oleju on-line w transformatorach

ZUT Energoaudyt Sp. z o.o.ul. Marszałkowska 87/107, 00 - 683 Warszawawww.zutenergoaudyt.com.pl

Adres do korespondencji:ZUT Energoaudyt Sp. z o.o.ul. 25 Czerwca 29, 26-600 Radom

Tel + 48 (048) 377-97-17, 377-97-18Fax + 48 (048) 377-97-19, [email protected]

Stacje Transformatorowe

Documents

Transcript of Stacje Transformatorowe