1. KONCEPCIJE ODRAVANJA 1.1 Opte Ako se izuzme investiranje u izgradnju novih objekata, drugu stavku po veliini u poslovanju svake elektroprivredne kompanije, posle trokova za plate zaposlenih, predstavljaju trokovi odravanja elektroenergetskih postrojenja i vodova. Prema IEC definiciji, pod odravanjem se podrazumeva "skup svih tehnikih i administrativnih mera koje se preduzimaju radi: a) obezbedjenja da elementi i objekti dugorono obavljaju predvidjenu funkciju i b) povratka u ispravno, radno, stanje nakon ispada iz pogona zbog kvarova". Ne postoji koncept, metoda ili uredjaj ijom primenom se u potpunosti mogu predvideti, detektovati ili otkloniti poremeaji, degradacioni procesi i uslovi koji mogu dovesti do deliminog ili potpunog naruavanja predvidjene funkcije elektroenergetskog objekta ( postrojenja ili voda). Medjutim, adekvatnim odravanjem svi napred pomenuti uticaji se mogu svesti na najmanju moguu meru, za zadate uslove eksploatacije. Generalno posmatrano, odravanje se moe podeliti na korektivno, preventivno odravanje u fiksnim vremenskim intervalima i preventivno odravanje na osnovu stanja. "Izvedeni" koncept preventivnog odravanja je tzv. RCM-koncept ( Reliability Centered Maintenance) (ne postoji adekvatan prevod u naem jeziku). Ovaj koncept predstavlja kombinaciju dva predhodno navedena koncepta preventivnog odravanja. 1.2 Korektivno odravanje Korektivno odravanje se sprovodi nakon nastanka funkcionalnih kvarova, kada element vie ne moe da obavlja predvidjenu funkciju. Sastoji se od delimine ili potpune zamene posmatranog elementa ili njegove popravke. Stepen (obim) preduzetih aktivnosti prvenstveno zavisi od toga da li je oprema u prethodnom periodu eksploatacije bila obuhvaena preventivnim odravanjem ili ne i, ako jeste, da li je odravanje bilo adekvatno. Trajanje otklanjanja kvara zavisi od stepena oteenja, obuenosti ljudstva i raspoloivosti rezervne opreme. Da li e tokom otklanjanja kvara doi i do prekida napajanja potroaa zavisi od konfiguracije postrojenja, redundantnosti elemenata i mogunosti napajanja iz drugog pravca. Ukoliko oprema uopte nije bila odravana, kvarovi su najee neporavljivi, odnosno otklanjaju se ugradnjom nove opreme. 1.3 Preventivno odravanje u fiksnim vremenskim intervalima Ovo je najstariji i najzastupljeni koncept odravanja opreme. Sprovodi se u fiksnim intervalima, koji se odnose na predhodno provedeno vreme u eksploataciji (na primer, energetski transformatori), radne asove ili radne cikluse opreme (prekidai, regulatori napona). Planovi i procedure odravanja se zasnivaju na preporukama proizvodjaa opreme, standardima,propisima i isustvu korisnika opreme. Ovakav nain odravanja obino obezbedjuje zahtevani nivo raspoloivosti elementa s obzirom na njegovu namenu, ali na neekonomian i tehniki prevazidjen nain. Odravanje elemenata iste namene i istih karakteristika nema iste efekte, ako se sprovodi u jednakim vremenskim intervalima, ukoliko ovi elementi rade sa razliitim optereenjima, u razliitim ambijentalnim uslovima i ako nisu iste starosti. Sutinski problemi pri pravljenju programa preventivnog odravanja su finansijske prirode. Sa jedne strane, moe se postaviti pitanje zato odravati neto to se u prolosti nije kvarilo? Sa druge strane, ekonomska procena efekata bilo kog programa odravanja se moe obaviti samo statistiki: Tek kada dodje do ispada zbog kvara, proraunom nastalih trokova i teta moe se

2 proceniti valjanost programa preventivnog odravanja. 1.4 Preventivno odravanje na osnovu stanja Stanje predstavlja kvalitativnu procenu sposobnosti elementa da obavlja predvidjenu funkciju. Odravanjem na osnovu stanja definie se veza uzroksimptomefekat(posledica), radi utvrdjivanja da li postoji potreba za odredjenim korektivnim aktivnostima. Za svaki element su ustanovljeni parametri ije vrednosti odredjuju njegovo stanje. Ako se vrednost svakog od tih parametara nalazi unutar definisanog opsega ( referentne vrednosti ) element se smatra ispravnim. Uporedjenjem izmerenih vrednosti pojedinih parametara sa referentnim vrednostima ( dijagnostikovanje ) utvrdjuje se da li je element ispravan ili ne i o kojoj vrsti kvara ( poremeaja ) se radi. Odravanje na osnovu stanja je veoma efikasno, i tehniki i ekonomski. Takodje, maksimalno se eliminie uticaj ljudskog faktora kada je u pitanju procena vrste i ozbiljnosti nastalog poremeaja i kvalitet obavljenih poslova radi njegovog otklanjanja. Primera radi, razmotrimo primenu metode analize rastvorenih gasova kao osnovnog i najvanijeg dela programa odravanja na osnovu stanja. Na osnovu intenzivnih laboratorijskih analiza i eksploatacionih podataka prikupljenih od velikog broja korisnika, utvrdjeno je da u kotlu transformatora nedvosmisleno postoji pranjenje ukoliko je koncentracija acetilena u ulju vea od odredjene granine vrednosti ili ako se koncentracija acetilena poveava brzinom veom od dozvoljene. Na osnovu toga se moe predvideti kada e doi do kvara u transformatoru, tako da se moe planirati iskljuenje transformatora i pogona i otklanjanje poremeaja pre nego to se pokvari. Vrednosti svih vanih parametara se mogu pratiti stalno ( kontinualni monitoring ) ili povremeno. Koji nain e biti primenjen zavisi od ponaanja elementa u prethodnom periodu eksploatacije, starosti elementa i njegove vanosti. U anglo-amerikoj literaturi povremeno merenje vanih parametara se naziva prediktivno ili prognozno odravanje (Predictive Maintenance), dok se samo kontinualni nadzor i potrebne aktivnosti nazivaju odravanje na osnovu stanja (Condition Based Maintenance). Kontinualni nadzor omoguava precizno praenje vrednosti i trenda promene pojedinih ili redje svih parametara i iskljuenje elementa kada neki od parametara premai podeenu vrednost. Kljuna razlika izmedju odravanja u fiksnim vremenskim intervalima i odravanja na osnovu stanja je da se, u zavisnosti od rezultata sprovedenih ispitivanja, u potpunosti mogu eliminisati ili odloiti pojedine ili sve aktivnosti koje bi bile sprovedene u sklopu odravanja u fiksnim vremenskim intervalima. Takodje, znaajno se smanjuju i trokovi odravanja. Velike elektroprivredne kompanije saoptavaju da su uvodjenjem koncepta odravanja na osnovu stanja redukovale trokove odravanja za oko 30% u odnosu na trokove odravanja u fiksnim vremenskim intervalima. Na primer, neka je planom odravanja u fiksnim vremenskim intervalima obuhvaeno 100 elemenata iste vrste i namene. Bez obzira da li je potrebno ili ne, na ovim elementima e biti obavljene planirane aktivnosti, to e zahtevati veliki broj radnih sati za anagaovane radnike, dugo vreme iskljuenja i materijalne trokove. Medjutim, ako se odravanje ovih 100 elemenata sprovede na osnovu stanja, bie potrebno da se na svim elementima izvri samo provera bitnih parametara, dok e se intervencije sprovesti samo na onim elementima na kojima to bude potrebno, zavisno od rezultata obavljenih provera. Ovakav nain odravanja, oito, traje znatno krae, zahteva angaovanje manjeg broja radnika i manje kota. Takodje, znatno se produava vreme izmedju provera. Na sl.1.1 prikazana je kvalitativna zavisnost godinjih trokova otklanjanja kvarova i trokova odravanja od duine intervala izmedju dva preventivna odravanja. Sa ove slike se mogu izvui veoma vani zakljuci: - trokovi otklanjanja kvarova ( opravka i/ili zamena) rastu sa vremenom zbog starenja, raznih degradacionih procesa i nedovoljnog ili nekorektnog odravanja, - visina trokova preventivnog odravanja je obrnuto proporcionalna duini perioda izmedju dva preventivna odravanja,

3 - za date pokazatelje pouzdanosti opreme u postrojenju mogue je izraunati najpovoljniju duinu perioda odravanja (vrednost za koju se imaju najnii eksploatacioni trokovi). Za iste pokazatelje poudanosti, interval izmedju dva preventivna odravanja e biti dui ako elektroprivredno preduzee obuhvati samo tete koje ono trpi zbog neisporuene elektrine energije i iznenadno ispale snage, odnosno bie krai ako se u obzir uzmu i tete koje trpe potroai zbog prekida u napajanju elektrinom energijom.godinji trokovi ukupni trokovi

trokovi otklanjanja kvaratrokovi preventivnog odravanjainterval preventivnog odravanja

Sl.1.1 Zavisnost pogonskih trokova od duine intervala preventivnog odravanja Iskustva brojnih korisnika pokazuju da se primenom dobro osmiljenog koncepta odravanja na osnovu stanja mogu postii veoma dobri rezultati, u ekonomskom i tehnikom pogledu. Postoji itav niz komercijalno dostupnih mernih uredjaja koji omoguavaju brza i relativno jevtina ispitivanja, neka ak i bez iskljuivanja ispitivane opreme iz pogona. Koncepcijska ema sistema odravanja na osnovu stanja je prikazana na sl.1.2. Oprema u postrojenju Testiranje opreme Ekonomska analiza Analiza podataka

Program preventivnog odravanja Sl.1.2 Koncept sistema odravanja na osnovu stanja

Skladitenje podataka

Osnovne pretpostavke za realizaciju efikasnog sistema odravanja, prema sl.2, su poznavanje opreme ugradjene u sistem i precizna pogonska statistika o kvarovima koji su se dogodili i merama koje su preduzete u sklopu preventivnog odravanja i u sklopu korektivnog odravanja. Takodje, veoma je vano raspolagati podacima o ispitivanjima i merenjima koja su izvrena. Nedostatak podataka bilo koje vrste predstavlja ozbiljnu tekou. Naime, procena stanja elementa se zasniva i na utvrdjivanju apsolutnih vrednosti bitnih parametara i na uporedjenju sa podacima iz predhodnih merenja. Na osnovu apsolutnih vrednosti pojedinih parametara se moe proceniti trenutno stanje elementa, a uporedjenjem se utvrdjuje da li je u periodu izmedju dva merenja

4 dolo, eventualno, do nedozvoljenog slabljenja pojedinih karakteristika. Za uporedjenje se mogu upotrebiti podaci koji su prikupljeni za elemente iste namene, koji imaju sline karakteristike i rade u slinim eksploatacionim uslovima. Nabavka ovih podataka je veoma skupa. Za analizu podataka i njihovo skladitenje koristi se raunar, prenosivi ili stoni, zbog velikog broja parametara koje treba obraditi za svaku vrstu elemenata. Izrada plana preventivnog odravanja je veoma sloen proces. Primera radi, dva elementa iste namene, identinih karakteristika i pogonske starosti se ne moraju odravati istovremeno jer rade sa razliitim optereenjem i u razliitim ambijentalnim uslovima. Kada su u pitanju elementi postrojenja, najvea panja se posveuje odravanju energetskih transformatora, zbog njihove cene, brojnosti i vanosti. Vano je istai da se, od svih merenja i ispitivanja koja se sprovode u cilju utvrdjivanja stanja elementa, 80% odnosi na proveru stanja izolacije. Odravanje prekidaa je tipian primer vanosti pogonske statistike. Imajui u vidu da prekidai tokom itavog veka eksploatacije "rade" nekoliko sekundi ili minuta, i njihov broj odravanje svih prekidaa je apsolutno neekonomino. Na osnovu podataka o ponaanju u prolosti, primenom probabilistikih modela, procenjuje se stanje i verovatnoa kvara svakog od prekidaa i odredjuju oni na kojima e biti izvrena odgovarajua ispitivanja. U zavisnosti od dobijenih rezultata sprovedenih analiza i eventualnih ispravki primenjenog modela, u sledeem ciklusu odravanja bie izvrena ipitivanja nove grupe prekidaa i/ili dopunska ispitivanja na prekidaima iz prve grupe, za koje je utvrdjeno da nisu u dobrom stanju. Preterano odravanje opreme moe da dovede do znatno intenzivnijeg starenja nego to bi starila da uopte nije odravana. Primer za ovo je odravanje uredjaja relejne zatite. Neka relej reaguje 20 puta godinje i neka je period eksploatacije 40 godina, dakle 800 reagovanja ukupno, a vreme reagovanja 80-300s. Ako se taj relej testira svake godine a testiranje traje samo 30s, tokom perioda od 40 godina vreme testiranja e iznositi 1200s, dakle, bar etiri puta due nego da je radio u najnepovoljnijim uslovima. Ekonomska analiza se, takodje, zasniva na stohastikim modelima, ijom primenom se procenjuju efekti pojedinih planova odravanja. 1.5 RCM-koncept odravanja RCM-koncept predstavlja proces odredjivanja najefikasnijeg programa odravanja. Obuhvata sve vidove preventivnog odravanja, pa ak i mogunost da se analizirana oprema uopte ne odrava preventivno, ukoliko postojea situacija omoguava ostvarenje eljenog (zahtevanog) nivoa pouzdanosti sa kojim se obavlja predvidjena funkcija u jednom delu ili itavom planskom periodu eksploatacije. Cilj RCM-koncepta je da se postigne ravnotea izmedju trokova koji se imaju radi realizacije nekog reenja i uteda (koristi) koje to reenje donosi, uz ostvarenje potrebnih tehnikih kriterijuma. Ovo je apsolutno probabilistiki pristup koji zahteva visoko sofisticirane modele i precizne ulazne podatke. Obino se primenjuje u oblastima gde posledice kvarova variraju u irokom opsegu ( avio-kompanije, svemirski brodovi, nuklearne elektrane). Primera radi, primenom RCM-koncepta u Boeing-u su trokove eksploatacije smanjili za oko 20%, jer se pokazalo da se, bez uticaja na pouzdanost letilice, pojedini vani delovi mogu menjati ne posle 1200h leta ve posle 1400h. Kada je u pitanju odravanje VN-opreme po RCM-konceptu, sprovode ga vee elektroprivredne kompanije koje raspolau preciznom pogonskom statistikom. 2. PRIMENJENI KONCEPTI ODRAVANJA U VELIKIM KOMPANIJAMA 2.1 Opte U ovom delu bie izloeni koncepti odravanja koji se primenjuju u velikim elektroprivred-

5 nim kompanijama. 2.2 Japan Odravanje se sprovodi na osnovu stanja elemenata. Aktivnosti koje se sprovode u sklopu programa odravanja klasifikovane su kao: 1. Inspekcije, 2. Otklanjanje poremeaja i poboljavanje karakteristika opreme, 3. Otklanjanje nastalih kvarova, 4. Prevencija kvarova. Sprovodjenje ovih radova zahteva precizan pripremni-administrativni-proces: priprema planova-rasporeda radova, utvrdjivanje redosleda postupaka u okviru planiranih radova, beleenje svih rezultata do kojih se dodje tokom rada, formiranje izvetaja i analiza rezultata. Veoma dobri efekti su ostvareni kompjuterizacijom itavog sistema odravanja i podelom odgovornosti po oblastima: transformatori, nadzemni vodovi, kablovski vodovi, zatitni i kontrolni uredjaji, uredjaji za komunikaciju, sklopni elementi i dr. Planiranje svih aktivnosti se vri dugorono, na godinjem, mesenom i dnevnom nivou. Dugoronim planovima se utvrdjuju objekti i elementi koji e biti podvrgnuti inspekciji tokom narednih 6(est) godina, pri emu se detaljan plan rada pravi za godinu dana unapred. Takodje, za tu godinu se pravi i precizan meseni plan. Meseni plan rada je ulazna informacija za meseni plan odravanja na nivou preduzea. Time se omoguava precizno planiranje angaovanja ljudstva, materijalnih sredstava i iskljuenja potroaa. Dnevni planovi rada podlenu hitnoj promeni ukoliko na opremi planiranoj za proveru dodje do kvara, koji tada otklanjaju za to nadlene ekipe. Ovo, takodje, dovodi i do izmena mesenih i godinjih planova. Sistem odravanja se sastoji od 3(tri) baze podataka. b-1) Baza sa tehnikim podacima za svaki ugradjeni element. Ovo je jezgro sistema. Zavisno od veliine mree, moe da sadri nekoliko stotina hiljada podataka. b-2) Baza sa podacima o kvarovima i poremeajima koji su se dogodili na svakom od elemenata koji se nalaze u b-1). Ova baza sadri podatke o kvarovima, uzrocima i nainu otklanjanja. Svi kvarovi i poremeaji su hijerarhijski klasifikovani, tako da je omoguena analiza stabla kvara za svaki element. b-3) Baza sa podacima o sprovedenim aktivnostima u sklopu preventivnog i korektivnog odravanja na svakom elementu pojedinano. Sadrani su podaci o obavljenim proverama, preventivnom odravanju i otklonjenim kvarovima. Ovi podaci slue za planiranje buduih aktivnosti u sklopu preventivnog odravanja. Odravanje se, u najveoj meri, sprovodi na osnovu utvrdjenog stanja elementa, mada ima elemenata oko ijeg odravanja se konsultuju proizvodjai. Pri proceni stanja energetskih transformatora kljuna je primena detaljne analize gasova rastvorenih u ulju. Vano je naglasiti da su kriterijumi interpretacije rezultata merenja i kriterijumi za utvrdjivanje stanja znatno stroiji nego odgovarajui kriterijumi u Evropi i Americi. Kao posledica toga, primera radi, prosean vek eksploatacije energetskih transformatora u Japanu je oko 65 godina. Osnovu za utvrdjivanje stanja transformatora predstavljaju rezultati gasno-hromatografske analize. Rezultati se interpretiraju primenom nekoliko interpretacionih ema. Ustanovljena je korelacija kojom je mogue na osnovu utvrdjene koncentracija ugljen-dioksida i ugljen-monoksida proceniti koncentraciju furanskih komponenti. Takodje, na osnovu koncentracija ovih gasova moe se proceniti vrednost stepena polimerizacije, koji se moe izraunati na osnovu proteklog vremena eksploatacije i upotrebljene vrste papira. Ukoliko se vri direktno odredjivanje sadraja furanskih komponenti mogue je proceniti vrednost stepena polimerizacije. Na osnovu napred navedenog, uporedjenjem odgovarajuih podataka moe se utvrditi prisustvo degradacionih procesa, konstatovati da su uslovi eksploatacije oekivani, bolji ili loiji od oekivanih.

6 Radi ilustracije efikasnosti izloenog koncepta odravanja naveemo sledee: U kompaniji sa 6 celina zaposleno je 5200 radnika. Nakon uvodjenja koncepta odravanja na osnovu stanja, direktna godinja uteda je jednaka iznosu plata za 200 radnika, dakle 3,8% godinjeg platnog fonda. Indirektni povoljni efekti se ogledaju u nioj uestanosti kvarova i nioj ceni i kraem trajanja otklanjanja poremeaja. 2.3 Holandija Odravanje svih elemenata se sprovodi na osnovu stanja: tehnikog, stratekog i ekonomskog. Utvrdjivanje tehnikog stanja se zasniva proceni dielektrinih, termikih i mehanikih karakteristika opreme. Tehniko stanje se ocenjuje preko intenziteta kvarova u prolosti, odnosno od broja popravljivih i broja nepopravljivih kvarova. Procena tehnikog stanja obuhvata najmanje jednu od sledeih aktivnosti: - inspekcija i/ili kontinualno dijagnostikovanje, - analiza pogonske statistike, - izbor i primena naprednih tehnika za periodinu proveru-dijagnostikovanje stanja. Radi pravile interpretacije rezultata i procene stanja, sve aktivnosti su podeljene u etiri faze, za svaki element pojedinano: 1. Analiza efekata kvarova i kritika analiza. Ova faza zahteva angaovanje eksperata i dobro poznavanje dinamikih modela i metoda analize pouzdanosti. 2. Modelovanje procesa koji utiu na slabljenje karakteristika opreme ( prisustvo vlage, agresivne materije, visoka temperatura, elektrina naprezanja, ambijentalni uslovi, mehanika naprezanja, starenje-prirodno ili ubrzano i dr.). 3. Odredjivanje dijagnostikih alata za merenje vrednosti bitnih parametara (inspekcija, uzimanje uzoraka, dijagnostikovanje, kontinualni nadzor). 4. Utvrdjivanje kriterijuma za interpretaciju rezultata merenja i procenu stanja i, na osnovu, toga odredjivanje aktivnosti koje je potrebno sprovesti radi poboljanja stanja. Ova faza, takodje, zahteva angaovanje eksperata. Osim raspolaganja podacima tipa "otisak prsta" za sve bitne parametre, iskustvo u interpretaciji rezultata je od sutinske vanosti. Strateko stanje je u bliskoj vezi sa funkcijom elementa u mrei. Zavisi od stepena iskorienja opreme, ispunjenja uslova sigurnosti i raspoloivosti rezervne opreme. Moe se dogoditi da tehniki perfektan element ima neprihvatljivo nizak nivo stratekog stanja. Ekonomsko stanje se izraunava na osnovu ukupnih investicionih i pogonskih trokova koji se imaju u planskom periodu, a koji se imaju radi obezbedjenja ispravnog funkcionisanja opreme. Ekonomsko stanje se moe poboljati procenom i analizom trokova i koristi za razliita reenja i implementacijom najpovoljnijeg reenja. Svako reenje obuhvata i mogunosti produenja veka eksploatacije postojee opreme, to je u bliskoj vezi sa tehnikim stanjem. Takodje, trajanje naknadne isporuke rezervne opreme je veoma vaan podatak pri proceni ekonomskog stanja. Radi procene tehnikog stanja energetskih transformatora primenjuju se: analiza gasova rastvorenih u ulju, merenje intenziteta parcijalnih pranjenja, merenje kontaktnog otpora regulatora napona, merenje snage pogonskog mehanizma, merenje parametara provodnih izolatora (kapacitivnost i faktor dielektrinih gubitaka), merenje gubitaka praznog hoda, utvrdjivanje prisustva furanskih jedinjenja i dr. Za procenu stanja prekidaa proveravaju se pogonski mehanizmi, kontakni otpor i ispravnost kontaktne komore i upotrebljenog dielektrika ( vakuum, ulje ili gas SF6). 2.4 Nemaka Odravanje energetskih transformatora, mernih transformatora i odvodnika prenapona se

7 obavlja na osnovu stanja ovih elemenata, dok se odravanje prekidaa sprovodi po RCM-konceptu. Stanje energetskih transformatora naznaenog napona 220kV i vie se prati sistemima za kontinualni nadzor, dok se provera stanja ostalih transformatora obavlja gasno-hromatskom analizom i merenjem sadraja vlage u ulju, merenjem kapacitivnosti kapacitivnih provodnih izolatora ili merenjem pritiska ulja u uljem impregnisanim provodnim izolatorima, merenjem broja operacija regulatora napona, merenjem parametara pogonskog mehanizma, proverom sistema hladjenja i praenjem nivoa optereenja. Uredjajima za kontinualni nadzor prate se koncentracije vanih gasova i meri se nivo parcijalnih pranjenja. Na svim VN transformatorima koji su u pogonu due od 30 godina vri se snimanje karakteristike frekventnog odziva, radi detektovanja pomerenosti namotaja. Vano je naglasiti da su za sve parametre koji se mere kontinualno ili povremeno razvijeni veoma precizni matematiki modeli. RCM-koncept kombinuje stanje elementa i njegovu vanost u mrei, uz potovanje sledee procedure: - utvrdjivanje stanja prekidaa, - odredjivanje vanosti svakog prekidaa ( konkretno, misli se na posledice koje nastaju usled ispada posmatranog prekidaa iz pogona), - procena optimalnog nivoa preventivnog odravanja koje treba sprovesti uz uvaavanje stanja i vanosti prekidaa. Stanje prekidaa se procenjuje na osnovu starosti, tipa, broja prekidanja struja kvara, broja sklopnih operacija, prethodnog eksploatacionog iskustva sa datom vrstom prekidaa, rezultata sprovedenih merenja i iskustva osoblja zaduenog za odravanje. Za svaki od napred navedenih inilaca se odredjuje teinski faktor ( faktor uticaja, obino u opsegu 0-100), kojim se predstavlja vanost svakog inioca na ukupno stanje prekidaa. Zavisno od procenjenog stanja i vanosti prekidaa definisani su kriterijumi na osnovu kojih se odredjuje obim potrebnih aktivnosti u sklopu preventivnog odravanja.Obino se razmatraju tri mogunosti: 1) zamena, 2) sitnije opravke, 3) bez ikakvih intervencija. Merenja koja se, najee, sprovode na malouljnim prekidaima su merenje temperature ICkamerom, merenje vremena ukljuenje-iskljuenje i gasno-hromatska analiza (analiza gasova rastvorenih u ulju). 2.5 Rusija U EES-u u Rusiji, instalirano je oko 20000 energetskih transformatora naznaenog napona 110kV i vie. Od toga, oko 40% je starije od 25 godina. Poto je zamena tih jedinica neopravdana i tehniki i ekonomski, posebna panja se posveuje utvrdjivanju njihovog stanja i mogunostima produenja ivotnog veka. U tom smislu, sprovedena su obima istraivanja i ankete, po ugledu na Anketu CIGRE iz 1983., i utvrdjeni su pokazatelji pouzdanosti za pojedinane komponente energetskih transformatora. Na osnovu toga, definisane su metode koje se primenjuju na radi utvrdjivanja stanja svake komponente pojedinano (papira izolacija, jezgro, namotaji, ulje, sistem hladjenja, provodni izolatori, regulator napona). Na osnovu sloenih dijagnostikih ispitivanja, ukupno 29 vrsta merenja, odredjuje se vrsta radova koje treba obaviti radi revitalizacije transformatora. Primera radi, naveemo rezultate analiza za 250 energetskih transformatora ( svi stariji od 25 godina): kod 30% je konstatovano normalno stanje svih bitnih parametara, dakle bez potrebe za intervenisanjem; 2% treba zameniti, na 15% treba obaviti zamenu sitnijih delova, 23% zahteva relativno jevtine intervencije ( suenje ulja i papirne izolacije), dok 30% zahteva eu kontrolu. Suenjem ulja i papirne izolacije je postignuto da je otpor papirne izolacije povean 2,5-5,5 puta, faktor dielektrinih gubitaka je smanjen oko 5 puta, a vrednost stepena polimerizacije je

8 poveana za oko 30%. 2.6 Australija Kompanije u Australiji posebnu panju posveuju razvoju elektrinih metoda za dijagnostikovanje stanja izolacije energetskih i mernih transformatora, i to merenju faktora dielektrinih gubitaka i merenju nivoa parcijalnih pranjenja. Medjutim, za preliminarnu procenu stanja, kod elemenata sa uljnom izolacijom, primenjuje se gasno-hromatska analiza. 2.7 Francuska Stanje energetskih transformatora U n 220 kV se prati kontinualno, a ostalih-povremeno. Sistemima za kontinualni nadzor vri se snimanje brzih prelaznih procesa i, obino, prati se koncentracija vodonika, koji oni smatraju najvanijim gasom sa stanovita postojanja poremeaja, to ba i nije tano, imajui u vidu najnovija saznanja. Redje se primenjuju senzori koji prate koncentracije ostalih gasova koji mogu da se pojave u ulju. Za redovnu proveru ispravnosti energetskih transformatora koristi se gasno-hromatska analiza. Zavisno od ovih rezultata, primenjuju se merenja parcijalnih pranjenja, merenje frekventnog odziva, merenje temperature IC-kamerom, merenje stepena polimerizacije, kapacitivnosti, impedansi, gubitaka i dr. 2.8 Irska Radi procene stanja energetskih transformatora, irske kompanije primenjuju sledee metode (ee u beznaponskom stanju nego kontinualno): provera kvaliteta ulja (dielektrina vrstoa, sadraj vlage, kiselost, boja, otpor i permitivnost), gasno-hromatska analiza, provera prisustva furanskih jedinjenja u ulju, merenje stepena polimerizacije, merenje sadraja vlage u papirnoj izolaciji, merenju faktora dielektrinih gubitaka u namotajima i kapacitivnosti, snimanje polarizacionog spektra, merenje frekventnog odziva i merenje temperature IC-kamerom. 2.9 vajcarska Rutinska provera stanja energetskih transformatora se obavlja primenom gasno-hromatografske analize, kojom je mogue detektovati poremeaje u ranoj fazi razvoja. Radi utvrdjivanja stanja papirne izolacije meri se vrednost stepena polimerizacije. Provera sadraja furanskih komponenti u ulju je alternativna metoda. Za utvrdjivanje mehanike pomerenosti namotaja primenjuje se metoda merenja frekventnog odziva. Stanje izolacionog sistema se, alternativno, utvrdjuje i merenjem dielektrinog odziva. Od ostalih naprednih tehnika primenjuju se metoda akustine detekcije parcijalnih pranjenja, utvrdjivanje postojanja metalnih opiljaka u ulju, merenje vibracija i buke i ispitivanje indukovanim naponom. Posebna panja se posveuje metodama revitalizacije transformatora na mestu polaganja. 2.10 Finska Celokupni sistem odravanja, koje se zaniva na procenjenom stanju, je kompjuterizovan. Sistem je razvijan oko 20 godina, a uradjen je po ugledu na sistem koji je svojevremeno zaet u USA i bio je namenjen odravanju mostova, aerodroma i energetskih vodova. Sistem odravanja je, formalno, podeljen na nekoliko delova: - modelovanje ponaanja opreme usled starenja, to se odraava i na stanje;

9 - modelovanje aktivnosti koje se preduzimaju u sklopu odravanja (preventivnog i/ili korektivnog), radi procene efekata na stanje i pouzdanost opreme; - praenje ponaanja elemenata u pogonu i proraun eksploatacionih trokova; - preduzimanje odgovarajuih mera radi poboljanja stanja i produenja ivotnog veka opreme. Od sistema odravanja se oekuju odgovori na sledea pitanja: 1) Koje je relno stanje opreme i kakav je budui trend promene stanja? 2) Kakvo je stanje opreme nakon odredjenog eksploatacionog perioda uzimajui u obzir mere koje su sprovodene u sklopu odravanja i kada treba sprovesti revitalizaciju? 3) Koji je minimalni nivo odravanja a radi obezbedjenja zahtevanog/eljenog stanja opreme? Procene i odluke koje e biti realizovane u budunosti, a koje su donete na osnovu stanja i modelovanja svih bitnih faktora, su kljuna karakteristika sistema upravljanje odravanjem. To nije mogue uraditi samo na osnovu analize podataka iz prolosti i prostog preslikavanja na budunost, ve se moraju modelovati svi procesi koji doprinose slabljenju karakteristika elemenata. Da bi se dolo do preciznog i pouzdanog modela potrebno je nekoliko godina intenzivnih istraivanja. Utvrdjivanje stanja se bazira na proceni preostalog ivotnog veka elementa. Za energetske transformatore, prekidae i rastavljae razvijeni su modeli, koji obuhvataju fizike karakteristike opreme u matematikom obliku i, takodje u matematikom obliku, procese koji doprinose starenju. Modeli su, tokom godina eksploatacije, provereni odgovarajuim merenjima i izvrene su neophodne ispravke. Model za procenu stanja energetskih transformatora obuhvata sledee inioce: vlaga u ulju i papirnoj izolaciji, termiko starenje izolacije, dinamiko naprezanje namotaja, ispravnost regulatora napona i ispravnost provodnih izolatora. Osnovna metoda za procenu stanja energetskih transformatora je gasno-hromatska analiza. Po potrebi, vre se merenja intenziteta parcijalnih pranjenja i vrednosti faktora dielektrinih gubitaka. Model za procenu stanja prekidaa, za dati tip prekidaa, obuhvata stanje prekidnih elemenata i pogonskog mehanizma. Stanje prekidnog elementa zavisi od broja sklopnih operacija, prekidne moi i zbirne vrednosti prekinutih struja kvara. Merenja koja se sprovode na prekidaima su: merenje vremena ukljuenja/iskljuenja i merenje kontaktnog otpora. Model za procenu stanja rastavljaa. bez obzira na tip, je najjednostavniji i obuhvata samo habanje VN-delova. 2.11 USA Odravanje elemenata VN i VVN postrojenja se obavlja na osnovu stanja. Utvrdjivanje stanja energetskih transformatora se obavlja rutinskom primenom sledeih metoda: - za namotaje: merenje faktora dielektrinih gubitaka, merenje kapacitivnosti, struje magneenja i merenje prenosnog odnosa; - za provodne izolatore: merenje faktora dielektrinih gubitaka, merenje kapacitivnosti, provera nivoa ulja i merenje temperature IC-kamerom; - za ulje: gasno-hromatska analiza, merenje vlage, merenje dielektrine vrstoe, merenje faktora dielektrinih gubitaka, merenje medjupovrinskog napona, merenje kiselosti (neutralizacionog broja), provera boje; - za regulator napona pod naponom: merenje kontaktnog otpora, provera prenosnog odnosa i merenje temperature IC-kamerom; - za regulator napona u beznaponskom stanju: provera nacentriranosti, merenje kontaktne sile i merenje temperature IC-kamerom; - rutinska merenja na jezgru se ne obavljaju.

10 3. ODRAVANJE ULJNIH TRANSFORMATORA 3.1 Komponente i karakteristike izolacionog sistema uljnih transformatora Izolacioni sistem uljnih transformatora se sastoji od Kraft-papira, kojim su izolovani namotaji, i mineralnog ulja koje slui kao glavna izolacija. Papir se sastoji od 90% celuloze, 6-7% hemi-celuloze i 3-4% lignina. Duga vlakna celuloze omoguavaju visoku mehaniku vrstou papira. Medjutim, radi postizanja vee gustine, koja omoguava veu udarnu elektrinu vrstou i veu dielektrinu permitivnost, duina vlakana se mora skratiti. Dakle, radi postizanja dobrih elektrinih karakteristika moraju se umanjiti, ali ne bitno, mehanike osobine. Mada je gustina vlakana celuloze oko 1,55 g 3 , maksimalna gusticm g . Ovo smanjenje gustine je posledica poroznosti papira. Zbog svoje na papira je oko 1,15 cm 3 vlaknaste strukture, papir moe da podnese vea mehanika naprezanja u longitudinalnom (podunom) nego u transverzalnom (poprenom) pravcu. Dozvoljeno poduno naprezanje na istezanje je u opsegu (40 150 ) N , a popreno (25 85) N . mm 2 mm 2 Vane dielektrine karakteristike papira, sa stanovita kvalitetne izolacije, su dielektrina permitivnost (konstanta) , faktor dielektrinih gubitaka tg i provodnost . Permitivnost suvog papira je u opsegu = (1,5 3,5) , a tg = (0,003 0,004) . Suv papir ima veliku specifinu otpornost: mogu se postii vrednosti = 1015 1017 cm . Da bi papir zadrao dobre dielektrine osobine mora se zatititi od direktnog kontakta sa vlagom, zbog afiniteta papira prema vodi. Unutar kotla transformatora postoje oblasti u kojima su elektrina i mehanika naprezanja vrlo visoka, tako da ih "obian" papir ne moe podneti. Na tim mestima se koristi karton (prepan), koji se dobija suvim presovanjem papira bez dodataka bilo kakvih vezivnih materijala. Gustina prepana je oko 1,3 g 3 , a relativna dielektrina konstanta- oko 4,5. cm U veini energetskih transformatora, mineralno ulje se koristi kao izolaciona tenost zbog svoje iroke dostupnosti i niske cene, u poredjenju sa ekvivalentnim proizvodima kao to su silikonske tenosti i organski estri. Osnovna svrha upotrebe mineralnog ulja je impregnacija papirne izolacije radi izbegavanja direktnog dodira papira, vazduha i vlage. Ulje, takodje, slui i kao sredstvo za hladjenje. Transformatorsko ulje se dobija preiavanjem hidro-karbonata, sakupljenih tokom destilacije sirove nafte. Karakteristike ulja zavise od relativnog odnosa parafinskih, naftenskih i aromatinih hidro-karbonata. Aromatini hidro-karbonati su hemijski nestabilni, u poredjenju sa parafinskim i naftenskim, zbog svoje hemijski nezasiene strukture. Zbog toga sadraj aromatinih komponenti u mineralnom ulju kao finalnom proizvodu mora biti minimiziran. Zavisno od metode rafinacije, relativno uee parafinskih, naftenskih i aromatinih jedinjenja varira u opsegu (40 60)% , (30 50)% i (5 20)% , respektivno. Svi prethodno pomenuti hidro-karbonati ili nisu polarni ili imaju veoma mali polaritet. Osim pomenutih komponenti, u mineralnom ulju se mogu pronai, u izuzetno malim koncentracijama, sumpor, azot, kiseonik (polarne komponente) i organske soli. Ovi sastojci imaju ogroman uticaj na hemijske i elektrine osobine mineralnog ulja. Da bi ulje imalo dobre osobine kao elektrina izolacija i sredstvo za hladjenje, ono mora imati visoku dielektrinu vrstou, malu viskoznost, visok toplotni kapacitet i mali ekspanzioni koeficijent. Takodje, ulje mora biti oieno do vlage, hemijskih i mehanikih neistoa radi izbegavanja elektrinih pranjenja. Radi utvrdjivanja da li je ulje pogodno za upotrebu, standardizovan je veliki broj metoda za merenje napred pomenutih parametara. U Tabeli 3.1.1 navedene su poeljne (prihvatljive) vrednosti elektrinih parametara novih transformatorskih ulja.

(

)

11 Tabela 3.1.1 Vrednosti elektrinih parametara novih transformatorskih uljaParametar Dielektrina vrstoa

(~ 20 C)0

Standard IEC 156 IEC 247 IEC 247 IEC 247

Vrednost

~ 30kV / mm< 0,1%2,2

Faktor diel.gubitaka,

tg 90 C0

(

)

Relativna dielektrina konstanta (50Hz) Specifina otpornost

(~ 20 C)0

1014 cm

Osim napred pomenutih elektrinih parametara, jedan od veoma vanih parametara je i rastvorljivost vode u ulju, poto slobodna voda prua dobre uslove za nastanak elektrinih pranjenja. Sam papir pokazuje loe dielektrine osobine zbog svoje poroznosti. U prisustvu vazduha, dielektrina vrstoa papira je dominantno odredjena gasovima jonizovanim u tom prostoru. Toplota, voda i kiesonik ubrzavaju slabljenje karakteristika papirne izolacije Radi kontrole uticaja gore pomenutih faktora, potrebno je impregnirati papirnu izolaciju. Proces impregnacije je sofisticiran proces. Medjutim, postojea tehnologija ne omoguava idealnu impregnaciju, to za posledicu moe da ima pojavu kvarova i oteenja tokom eksploatacije. Do toga, obino, dolazi zbog parcijalnih pranjenja kroz praznine izmedju slojeva ili vlakana papira. Veina elektrinih parametara impregnisanog papira, osim probojnog napona, je u bliskoj vezi sa elektrinim karakteristikama suvog papira. 3.2 Vlaga u izolaciji transformatora Vlaga u izolaciji transformatora je jedan od kljunih faktora koji odredjuju stanje izolacije. Vlaga u papiru moe se nalaziti u etiri stanja: adsorbovana po povrini, u vidu pare, slobodna voda u kapilarama i kao apsorbovana slobodna voda. Do pomeranja vlage i adsorpcije dolazi zbog difuzije molekula vode kroz poroznu strukturu papira i zbog privlaenja molekula vode u aktivna podruja ili na povrinu polarnih grupa. Difuzija je veoma spor proces koji odredjuje vreme potrebno za postizanje ravnotene raspodele vlage. Koliina vode u papiru zavisi, dominantno, od temperature i pritiska isparavanja vode u ravnotenom stanju. Sadraj vode u papiru raste sa porastom pritiska isparavanja, a opada sa porastom temperature. Radi odravanja eljenih elektrinih i mehanikih karakteristika papira, sadraj vode treba minimizirati. Tokom procesa proizvodnje transformatora, papir se sui, ime se sadraj vode sputa na nivo (0,5 1)% . Tokom pogona, nivo vlage treba odravati ispod 2,5%. Poveanje sadraja vlage za dva puta skrauje oekivani ivotni vek izolacije za 50%. Takodje, visok sadraj vlage, do odredjenog nivoa, poveava provodnost papira, to dovodi do poveanih dielektrinih gubitaka. Voda u ulju moe postojati u rastvorenoj formi, u vidu siunih kapljica pomeanih sa uljem (emulzija-disperzija ), ili moe biti izdvojena (u slobodnom stanju) na dnu kazana u kojem se nalazi ulje. Voda u slobodnom stanju postoji kada koliina vode rastvorene u ulju premai granicu rastvorljivosti. Ovo je "kritino" stanje, jer postojanje izdvojene vode prua uslove za pojavu elektrinih pranjenja. Sadraj vode u ulju je direktno proporcionalan relativnom zasienju, do nivoa zasienja. Granina rastvorljivost vode u ulju, Ws mg , moe se izraziti preko Arenijus-ove jednaine: kg

12 B Ws = A exp T

(3.2.1)

gde su: A i B - konstante, koje se neznatno razlikuju u zavisnosti od sadraja aromatinih jedinjenja u ulju, T-apsolutna temperatura. Ws predstavlja maksimalnu koliinu vode koja se, na datoj temperaturi, moe rastvoriti u ulju. Kada se govori o "procentu zasienja ulja vodom" misli se na procenat koliine rastvorene vode u ulju u odnosu na Ws . Merenja na uljima razliite starosti pokazuju da nema znaajnih razlika u rastvorljivosti vode u zavisnosti od starosti. U Tabeli 3.2.1 navedene su granine vrednosti rastvorene vode u mineralnom ulju na pojedinim temperaturama, prema razliitim autorima. Tabela 3.2.1 Granine vrednosti rastvorene vode u mineralnom uljutemperatura, 0 C Oommen 20 33 53 82 122 179 255 358 491 663 880

Ws mg kg Griffin 23 36 56 83 122 174 243 334 450 596 777 Shell 22 35 55 84 124 180 255 355 484 648 855

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Kao to se vidi, granina koliina rastvorene vode u ulju je na temperaturi od 20 0 C nia preko 10 puta od one na temperaturi od 100 0 C . Na osnovu ovoga se moe izvui veoma vaan zakljuak: Zbog naglog hladjenja transformatora moe doi do formiranja kapljica vode, poto je intenzitet difuzije vode u papir nizak u odnosu na intenzitet oslobadjanja vode iz ulja. Spajanjem siunih kapljica formiraju se vee kapi koje padaju na dno i stvaraju izdvojeni sloj vode na dnu transformatorskog suda. Izdvajanje vode iz emulzije zahteva vakuumsku dehidraciju ulja, jer se ova voda ne moe ukloniti filtriranjem ili centrifugiranjem. Voda koja se izdvojila iz ulja u vidu slobodnog sloja lako se uklanja filtriranjem i/ili centrifugiranjem. Efikasnost procesa filtracije zavisi od temperature ulja i od sredstva kojim se vri filtracija. Efekti vlage na izolacione karakteristike ulja zavise od oblika u kome vlaga postoji u ulju. ak i mala koliina emulzivne vode ima znaajan uticaj na smanjenje dielektrine vrstoe ulja. Voda u izdvojenoj formi u ulju obino se pojavljuje u koncentracijama od 50-60 mg/kg , zavisno od temperature. Prema (3.2.1), koliina vlage koja moe biti rastvorena u ulju znaajno raste sa poveanjem temperature ulja. Zbog toga, izolaciono ulje koje se podvrgava procesu preiavanja na isuvie visokim temperaturama moe dosta izgubiti na dielektrinoj vrstoi pri hladjenju. Naime, tada se voda razmuena u ulju pretvara u emulziju, osim ako se za proces preiavanja ne koristi vakuumska dehidracija.

13 Papir ima vei afinitet prema vodi nego ulje. Zbog toga, u izolacionom sistemu ulje-papir vlaga, obino, postoji u papiru. Raspodela vlage u izolacionom sistemu dominantno zavisi od temperature. Na visokim temperaturama, afinitet papira prema vodi opada a, istovremeno, zasienje ulja vodom raste. Na datoj temperaturi i pritisku, raspodela vode izmedju ulja i papira je u ravnotei. U literaturi postoji nekoliko krivih koje pokazuju ravnoteno stanje vode u zavisnosti od temperature. Jedan od kritinih efekata postojanja vlage u sistemu izolacije je formiranje mehurova, do koga dolazi kada koncentracija vlage u papiru premai vrednost od 3,5%, obino tokom perioda preoptereenja transformatora. 3.3 Uzroci pojave vlage u izolaciji Direktan prodor vlage iz atmosfere je glavni uzrok pojave vode u izolaciji transformatora, obino zbog direktne izloenosti vazduhu tokom instalacije i otklanjanja kvarova. Takodje, do prodora vlage moe doi kroz loe zaptivena mesta i kroz otvorene dehidratore. Drugi, veoma vaan uzrok pojave vlage je razlaganje papirne izolacije. Zbog termikog naprezanja, dolazi do kidanja celuloznih lanaca. Kao sub-produkti ovog procesa stvaraju se vlaga i furanska jedinjenja. Koliina stvorene vode zavisi od aktuelnog stanja izolacije. 3.4 Slabljenje karakteristika izolacionog sistema transformatora Toplota, vlaga i kiseonik su kljuni faktori koji ubrzavaju razlaganje papirne izolacije. Razlaganje je hemijski proces koji se znatno ubrzava na temperaturama iznad 140 0 C . Prema rezultatima nekoliko nezavisnih istraivanja, brzina razlaganja papirne izolacije je proporcionalna sadraju vlage u izolaciji. Prisustvo kiseonika, zavisno od koncentracije, moe proces razlaganja da ubrza i do 2,5 puta. Prisustvo kiseonika utie i na stanje ulja. Oksidacija naftenskih i parafinskih hidro-karbonata poveava kiselost, dok oksidacija aromatinih hidro-karbonata znaajno poveava vrednost dielektrinih gubitaka tg . Intenzitet oksidacije ulja bitno zavisi od temperature, prisustva svetlosti i katalizatora. Na povienim temperaturama i u prisustvu aktivnih metala (bakar, olovo i njihove legure) oksidacija je veoma intenzivna. Jonizacija je drugi vaan proces koji ubrzava proces starenja izolacionog sistema ulje-papir. Tokom inicijalnog procesiranja izolacije, nije mogue ukloniti sve gasove. Medjutim tokom pogona, gasni mehurovi mogu doi u oblasti visokog elektrinog polja, to skoro izvesno dovodi do pranjenja u izolaciji. Molekuli ulja adsorbuju energiju ovih pranjenja, zbog ega dolazi do razlaganja ulja na vodonik i hidro-karbonate. Ako dodje do zasienja ulja ovim gasovima, vodonik uzrokuje stvaranje jo mehurova, ime se poboljavaju uslovi za razvoj jo intenzivnijih pranjenja kroz izolaciju. Tada dielektrina vrstoa opada sa vremenom. Pranjenja u prazninama u papirnoj izolaciji, takodje, uzrokuju i stvaranje karbonatnih estica. Na kraju, vano je naglasiti da na stanje transformatora i procese u izolacionom sistemu utie i stepen preoptereenja. Stepen preoptereenja energetskih transformatora je odredjen maksimalno dozvoljenom temperaturom namotaja (hot-spot) i temperaturom ulja na vrhu kotla. U sluaju optereenja koja nisu vea od naznaenog, kada temperatura najtoplije take ne prelazi 120 0 C , proraun se moe sprovesti korienjem jednodimenzionalnog termikog modela, prema IEC 60354. Ovaj model je nepouzdan u sluaju izrazito promenljivog optereenja ili ako je transformator preoptereen. Prema IEC 60354, transformator mora biti sposoban da izdri preoptereenje od 1,5S n tokom perioda od 30min, pri emu temperatura najtoplije take ne sme da premai 160 0 C . U takvim okolnostima moraju se posebno posmatrati ulje i namotaji, a termiko ponaanje transformatora sa minutnom diskretizacijom se moe opisati dvodimenzionalnim termikim modelom. Ovde je

14 vano istai dve injenice: - na temperaturi od 120 0 C verovatnoa stvaranja mehurova u papirnoj izolaciji je velika. Za nove transformatore, sa normalnim sadrajem vlage, temperatura na kojoj dolazi do stvaranja me0 hurova u papirnoj izolaciji je u opsegu (140 160 ) C . Vrednost temperature stvaranja mehurova opada pri porastu koncentracije vlage. Za starije transformatore do stvaranja mehurova dolazi ve pri temperaturi od oko 95 0 C ; - na temperaturi od 120 C faktor relativnog starenja iznosi: V = 20

120 98 6

= 2 3,666 = 12,7 .

Duina ivotnog veka "L" transformatora se moe proceniti preko izraza:L = 2 106972 ,15 13, 391 273 + T

(h)

(3.4.1)

gde je T

[ C]-temperatura najtoplije take ( hot-spot), ili preko izraza:0

L = 2 10 x (h)

(3.4.2) 13,391

x=

6972,15 303 + 80 S Sn

(3.4.3)

gde su: S, S n - optereenje i naznaena snaga transformatora, respektivno. 3.5 Metode za utvrdjivanje stanja uljem izolovanih transformatora 3.5.1 Analiza gasova rastvorenih u ulju ( Dissolved Gas Analysis- DGA) Izolacioni sistem transformatora i druge uljem izolovane opreme oslobadja gasove i u normalnom pogonu i u poremeenom stanju. Relativna raspodela i pojedinane koncentracije ovih gasova su u bliskoj vezi sa vrstom kvara, a intenzitet stvaranja gasova ukazuje na teinu kvara. Analiza oslobodjenih i rastvorenih gasova je jedan od najee korienih dijagnostikih alata za detekciju i procenu poremeaja. Rezultati DGA-analize za svaku jedinicu pojedinano predstavljaju osnovnu i veoma korisnu informaciju o stanju u sklopu programa preventivnog odravanja. Ovo je metoda koja se prva primenjuje. Oite prednosti DGA-analize su: - ukazuje na postojanje poremeaja u ranoj fazi razvoja; - omoguava utvrdjivanje jedinica koje vie nisu bezbedne za pogon; - omoguava proveru stanja novih jedinica i jedinica nakon sprovedenih intervencija; - na osnovu prethodnih rezultata DGA-analize moe se planirati termin iskljuenja jedinica koje pokazuju znake poremeaja; - kontinualno sprovodjenje DGA-analize omoguava praenje jedinica koje su preoptereene. Kljuni nedostatak DGA-metode je sledei: Neka je transformator bio iskljuen iz pogona nekoliko sedmica. Sadraj rastvorenih gasova u ulju e se promeniti, tako da na osnovu DGAanalize nee biti mogue saznati stvarno stanje ulja i papirne izolacije. Drugaije reeno, sve informacije o stanju u kome je transformator bio pre iskljuenja e biti izgubljene. 3.5.1.1 Gasovi koji se razvijaju zbog kvarova Gasovi koji se razvijaju zbog postojanja poremeaja-kvara mogu se podeliti u tri grupe:

15 1) gasovi koji su posledica korone ili parcijalnog pranjenja, 2) gasovi koji su posledica pirolize ili prekomernog zagrevanja, 3) gasovi koji su posledica luka. Razlika koja postoji izmedju ove tri grupe gasova je u koliini energije koja se stvara u jedinici vremena po jedinici zapremine, a za datu vrstu kvara. Najvea brzina razvoja energije se ima u sluaju postojanja luka, manja u sluaju pregrevanja a najmanja u sluaju postojanja korone. Pojedinane vrste gasova koje se mogu detektovati u, na primer, kotlu transformatora mogu se razvrstati u tri grupe: - Grupa 1: Ugljovodonici i vodonik - Metan CH4, - Etan C2H6, - Etilen C2H4, - Acetilen C2H2, - Vodonik H2 . - Grupa 2: Oksidi karbonata - Ugljen-monoksid CO, - Ugljen-dioksid CO2 . - Grupa 3: Gasovi koji ne ukazuju na postojanje poremeaja - Azot N2 , - Kiseonik O2 . Ovi gasovi e se akumulirati u ulju, kao i u prostoru iznad ulja, ako postoji, kao rezultat postojanja razliitih vrsta kvarova. Njihova raspodela je uslovljena prirodom izolacionog materijala koji je "obuhvaen" kvarom kao i prirodom samog kvara. Kljuni gasovi koji se javljaju pri odredjenoj vrsti kvara i zavisno od toga da li je zahvaeno samo ulju ili i papirna izolacija su:1.Korona a. Zahvaeno ulje b. Zahvaena papirna izolacija H2 H2, CO, CO2

2. Piroliza a. Zahvaeno ulje Niska temperatura CH4, C2H6 Visoka temperatura C2H4, H2 ( CH4, C2H6 ) b. Zahvaena papirna izolacija Niska temperatura CO2 ( CO ) Visoka temperatura CO ( CO2 ) 3. Luk H2, C2H2 ( CH4, C2H6, C2H4 )

Ako dodje do korone u ulju raspodela kljunih gasova je: *) H2 - 88% *) CO2 - 1% *) CO - 1% *) CH4 - 6% *) C2H6 - 1% *) C2H4 - 0,1%

16 *) C2H2 - 0,2% . Ako dodje do pirolize u ulju raspodela kljunih gasova je: *) H2 - 16% *) CO2 - u tragovima *) CO - u tragovima *) CH4 - 16% *) C2H6 - 6% *) C2H4 - 41% *) C2H2 - u tragovima. Ako dodje do pojave luka u ulju raspodela kljunih gasova je: *) H2 - 39% *) CO2 - 2% *) CO - 4% *) CH4 - 10% *) C2H4 - 6% *) C2H2 - 35% . Ako dodje do pirolize koja je zahvatila papirnu izolaciju raspodela kljunih gasova je: *) H2 - 9% *) CO2 - 25% *) CO - 50% *) CH4 - 8% *) C2H4 - 4% *) C2H2 - 0,3% . Rastvorljivost pojedinih gasova u ulju kao i temperaturna zavisnost su veoma vani faktori pri sprovodjenju DGA-analize. U Tabeli 3.5.1.1 navedene su maksimalne rastvorljivosti kljunih gasova u ulju. Tabela 3.5.1.1 Rastvorljivost gasova u ulju ( statika ravnotea na temperaturi od 250C i pritisku od 1bar)Gas Vodonik H2 Azot N2 Ugljen-monoksid CO Kiseonik O2 Metan CH4 Ugljen-dioksid CO2 Etan C2H6 Etilen C2H4 Acetilen C2H2 Zapreminska rastvorljivost, % 7 8,6 9 16 30 120 280 280 400

Treba uoiti da postoji razlika od skoro dva reda veliine izmedju rastvorljivosti najmanje rastvorljivog gasa (vodonik) i najvie rastvorljivog gasa (acetilen). Takodje, veina gasova koji su indikatori kvara su veoma dobro rastvorljivi u ulju. Ukoliko se prati brzina razvoja (stvaranja) gasova, treba imati u vidu da je rastvorljivost ovih gasova zavisna od temperature. 3.5.1.2 Metode za detekciju gasova Veoma esto koriena metoda za detekciju gasova je metoda odredjivanja ukupne koliine zapaljivih gasova koji se nalaze u prostoru iznad ulja ( Total Combustible Gases-TCG ).

17 Glavna prednost ove metode je da je veoma brza i pogodna za upotrebu u eksploatacionim uslovima. Moe se primeniti i za kontinualni nadzor transformatora. Medjutim, postoje brojni nedostaci TCG-metode. Ovom metodom se mogu detektovati samo zapaljivi gasovi (vodonik, ugljen-monoksid, metan, etan, etilen i acetilen) ali ne i nezapaljivi gasovi (ugljen-dioksid, azot i kiseonik). Ova metoda nije primenljiva na jedinicama koje imaju konzervator. Poto se veina kvarova deava u prostoru ispunjenom uljem, ulje se najpre mora zasititi gasovima da bi tek nakon toga oni poeli da se ire u prostor iznad ulja. Ovo je dug proces, koji za posledicu ima odlaganje rane detekcije kvara. Glavni nedostatak TCG-metode je da ona, u prvom koraku, daje samo podatak o ukupnoj koncetraciji zapaljivih gasova ali ne i koji gasovi su prisutni. Ovaj podatak se dobija u drugom koraku, to, takodje, zahteva puno vremena. Druga metoda je metoda analize svih gasova u prostoru iznad ulja. Medjutim ni ova metoda nije primenljiva na jedinicama sa konzervatorom, a nije ni naroito precizna za upotrebu u eksploatacionim uslovima, tako da vie nije od interesa. DGA-metoda prua najvie korisnih informacija o stanju transformatora i primenljiva je na svim tipovima jedinica. Kljuna prednost ove metode je da detektuje gasove u "uljnoj" fazi pruajui mogunost detekcije poremeaja u ranoj fazi razvoja. Najnovija saznanja svrstavaju DGAmetodu u veoma mono dijagnostiko sredstvo. 3.5.1.3 Metode za interpretaciju rezultata DGA-analize Najstarija metoda za interpretaciju rezultata DGA-analize je Dornenburg-ova metoda, koja C H CH 4 se zasniva na odnosima 2 2 i : C2H4 H2 C H CH 4 100 - termiki kvar; - Ako je 0,001 2 2 0,75 i 0,8875 C2H4 H2 - ako je 0,75 3 < 0,1 0.1 1 1 3 >3

Kod 0 1 1 2 1 0 2 2 0 0 1 2

Tabela 3.5.1.3 ema za interpretaciju rezultata DGA-analize prema Rogers-ovoj metodi1 0 1 1 1,2 1 0 0 0 0 Kod 2 0 1 1 0 0 0 2 2 2 Dijagnostika 3 0 0 0 1,2 2 1 0 1 2 Normalno stanje Parcijalno pranjenje male energije Parcijalno pranjenje visoke energije, uz prisustvo CO i CO2 u povienim konc. Pranjenje male energije, varnienje, luk Pranjenje visoke energije, luk Termiki kvar, 150 0 C Termiki kvar. (150 300)0 C Termiki kvar. (300 700)0 C Termiki kvar. > 700 0 C

Tabela 3.5.1.4 Kriterijumi za interpretaciju stanja na osnovu koncentracija gasova pojedinano, prema California State University- SacramentoGas Normalno stanje, mg < kg 150 25 10 20 15 500 10000 Poremeeno stanje, mg , > kg 1000 80 35 150 70 1000 15000 Interpretacija

Vodonik Metan Etan Etilen Acetilen Ugljen-monoksid Ugljen-dioksid

Korona, luk Varnienje Lokalno pregrevanje Intenzivno pregrevanje Luk Intenzivno pregrevanje Intenzivno pregrevanje

U jedinici sa aktivnim kvarom intenzitet stvaranja gasova je znatno vii nego u jedinici koja je, s obzirom na starost, u normalnom stanju. U takvim sluajevima, bolje je razmatrati podatke o intenzitetu stvaranja gasova nego njihove apsolutne koncentracije. Tada je, ako se analiza radi na dva uzorka jednovremeno, slaganje rezultata znatno bolje. Velike kompanije ulau znatne napore da ustanove vezu izmedju intenziteta stvaranja gasova i teine nastalog poremeaja. Da bi se utvrdio trend promene koncentracija gasova, mora se raspolagati podacima o analizama izvrenim u prethodnom periodu. Ulje koje stari i eksploatie se pod normalnim uslovima imae veoma mali porast koncetracija gasova izmedju dve estomesene ili godinje i dvogodinje analize.Medjutim, povean intenzitet stvaranja gasova na mesenom nivou ukazuje na kvar u ranoj fazi razvoja, dok znatno poveanje ( vee od 10% meseno) ukazuje na postojanje aktivnog kvara.

19 3.5.1.5 Identifikacija kvarova prema IEC-u Svaki gas stvoren tokom upotrebe elektrine opreme, makar i u minimalnoj koliini, rezultat je neke vrste naprezanja, ak i veoma slabog, kao to je, na primer, starenje na normalnoj temperaturi. Sve dok su koncentracije gasova, pojedinano, u granicama tipinih vrednosti, postojanje gasova ne treba smatrati indikatorom kvara. Podaci prikupljeni analizom velikog broja opreme u kvaru doveli su do sledeih "klasa" vizuelno uoljivih kvarova: - parcijalna pranjenja (PP) hladne plazme, to rezultuje u izbacivanju X-voska na povrinu papirne izolacije ili pojavi varnienja, praenom pojavom perforacije i karbonizacijom papira, koji ve nisu jednostavni za lokalizaciju; - pranjenja male energije (D1) u ulju i/ili papiru, praeno intenzivnom perforacijom papira, ugljenisanjem povrine papira i ugljeninim esticama u ulju (ovo poslednje je esto kod regulatora napona divertorskog tipa); - pranjenja velike energije (D2) u ulju i/ili papiru, praeno intenzivnom destrukcijom i ugljenisanjem papira, topljenjem metala pri ekstremnim pranjenjima, intenzivnom karbonizacijom ulja i, u nekim sluajevima, delovanjem relejne zatite zbog velike struje koja prati pranjenje; - termiki kvarovi u ulju i/ili papiru, temperature nie od 300 0 C ako je papir naboran (T1) i temperature vie od 300 0 C ako je papir ugljenisan (T2); - termiki kvarovi (T3) na temperaturama viim od 700 0 C , ako postoji intenzivna karbonizacija ulja, obojenost metala ( > 800 0 C ) ili topljenje metala > 1000 0 C .

(

)

3.5.1.5.a Osnovni odnosi pojedinih gasova Svaka od prethodno navedenih klasa kvarova se razlikuje po karakteristinoj strukturi-sastavu gasova, koja se moe prevesti u interpretacionu DGA-tabelu. Jedna od moguih ema interpretacije se zasniva na tri odnosa:

C2H 2 C2H 4

,

CH 4 H2

,

C2H4 . C2H6

Tabela 3.5.1.5 se odnosi na sve tipove uljem izolovane opreme uz neznatne razlike u graninim vrednostima pojedinih odnosa, zavisno od konkretnog tipa opreme. Tabela 3.5.1.5 ema za interpretaciju rezultata DGA-analizeSluaj PP D1 D2 T1 T2 T3 Karakteristini kvar parcijalno pranjenje (videti primedbe 3 i 4) pranjenje male energije pranjenje velike energije termiki kvar t < 300 0 C termiki kvar 300 0 C < t < 700 0 C termiki kvar t > 700 C0

C2H2 C2H4 NB1)

CH 4 H2 1 >1

>1 >2 4

C2H2 CH 4 se koristi ee nego odnos . Takodje, od zemlje do zemlje, H2 C2H6 razlikuju se granine vrednosti pojedinih odnosa. Primedba 2- Vii odnosi si vani i treba ih proraunati samo ako bar jedan od gasova ima koncentraciju ili brzinu stvaranja veu od tipine vrednosti

Primedba 1- U nekim zemljama odnos

20CH 4 CH 4 < 0,2 u sluaju parcijalnog pranjenja u mernom transformatoru, a < 0,07 u sluaju H2 H2 parcijalnog pranjenja u provodnom izolatoru Primedba 4- Razlaganje gasa slino parcijalnom pranjenju je uoeno pri razlaganju tankog sloja ulja izmedju pregrejanih limova jezgra na temperaturama iznad temperature od 140 0 C NB- nebitna vrednost, bilo koja vrednost Poveanje koncentracije C2H2 moe ukazivati da je temperatura najtoplijeg mesta iznad 10000C.

Primedba 3-

Tipini primeri kvarova kod razliitih vrsta opreme ( energetski transformatori, merni transformatori i dr.), koji odgovaraju nekom od sluajeva iz Tabele 3.5.1.5, bie navedeni u nastavku izlaganja. Iz Tabele 3.5.1.5 je oito preklapanje izmedju kvarova D1 i D2. Medjutim, razlika izmedju ovih kvarova se odrava u koliini oslobodjene energije koja poveava mogunost oteenja opreme. Ako su odnosi pojedinih gasova van opsega navedenih u Tabeli 3.5.1.5 moe se smatrati da postoji vie kvarova jednovremeno ili novi kvarovi koji se kombinuju sa visokim osnovnim nivoom gasa. U tom sluaju, Tabela 3.5.1.5 se ne moe upotrebiti za dijagnostikovanje, ali grafika prezentacija moe da prikae koji karakteristini sluaj iz Tabele je najblii konkretnom sluaju. Takodje, manje detaljna ema, navedena u Tabeli 3.5.1.6, moe se upotrebiti da bi se, u takvom sluaju, dobila bar gruba razlika izmedju pracijalnih pranjenja (PP), pranjenja (D) i termikih kvarova (T). Tabela 3.5.1.6 Uproena ema za interpretacijuSluaj PP D TC2H2 C2H4 CH 4 H2 0,2 1800

120 121-400 401-1000 >1000

35 36-50 51-80 >80

350 351-570 571-1400 >1400

2500 2500-4000 4001-10000 >10000

720 721-1920 1921-4630 >4630

Ako se DGA-analizom utvrdi da je transformator u Stanju 1 i da: 1.1) koncentracija TDCG raste < 10 l dnevno- DGA-analize treba sprovoditi godinje; l 1.2) koncentracija TDCG raste (10 30) l dnevno- DGA-analize treba sprovoditi kvartalno; l 1.3) koncentracija TDCG raste > 30 l dnevno- DGA-analize treba sprovoditi meseno. l Ako se DGA-analizom utvrdi da je transformator u Stanju 2 i da: 2.1) koncentracija TDCG raste < 10 l dnevno- DGA-analize treba sprovoditi kvartalno; l 2.2) koncentracija TDCG raste > 10 l dnevno- DGA-analize treba sprovoditi meseno. l Ako se DGA-analizom utvrdi da je transformator u Stanju 3 i da: 3.1) koncentracija TDCG raste < 10 l dnevno- DGA-analize treba sprovoditi meseno; l 3.2) koncentracija TDCG raste > 10 l dnevno- DGA-analize treba sprovoditi nedeljno. l Ako se DGA-analizom utvrdi da je transformator u Stanju 4 i da: 4.1) koncentracija TDCG raste < 10 l dnevno- DGA-analize treba sprovoditi nedeljno; l 4.2) koncentracija TDCG raste > 10 l dnevno- DGA-analize treba sprovoditi dnevno. l Prema praksi evropskih korisnika, podaci navedeni u Tabeli 3.5.1.18 i napred navedena procedura su konzervativni. Medjutim, kriterijumi koji se zasnivaju na odnosu koncentracija pojedinih gasova su u potpunoj saglasnosti sa prethodno navedenim emama interpretacije. Ovi kriterijumi su navedeni u Tabeli 3.5.1.19. 3.5.1.18b Nova ema intepretacije koju je razvila CIGRE Nova ema interpretacije rezultata DGA-analize je rezultat intenzivnih istraivanja, koje je sprovela CIGRE, sa ciljem definisanja odgovarajuih stanja ili, alternativno, poremeaja koji se karakteriu odgovarajuim odnosom i njegovom vrednou: Kljuni odnos no.1

34C2H2 . Ukazuje na postojanje pranjenja ako je no.1>1. C2H6

Tabela 3.5.1.19 Kriterijumi za interpretaciju rezultata DGA-analize prema IEEE GuideC2H2 C2H4 100 >1000 >500 >10000

Verovatni poremeaj Parcijalno pranjenje Parcijalno pranjenje Termiki poremeaj: C x H y x = 1,2,3 - za

C

xHy

- za C

xHy

x = 1,2,

CO x , x = 1,2

Razlaganje celuloze

Ilustracije radi, naveemo i podatke o normalnim koncentracijama pojedinih gasova u energetskim transformatorima 136kV , prema iskustvu kompanija u Finskoj, a koje su navedene u Tabeli 3.5.1.21. U Tabeli 3.5.1.22 navedene su gornje granine vrednosti dozvoljenih koncentracija pojedinih gasova, koje kao kriterijume koriste Doble i General Electric. Tabela 3.5.1.21 Gornje granice dozvoljenih koncentracija pojedinih gasova u energetskim transformatorima 136 kVGas Koncentracija, l l CH 4 200 C2H6 200 C2H4 300 C2H2 20 H2 150CO

1000

CO 2 15000

Tabela 3.5.1.22 Gornje granice dozvoljenih koncentracija pojedinih gasova koje kao kriterijume koriste Doble i General Electric.GasCH 4 C2H6 C2H4 C2H2 H2

CO

CO 2

Doble General Electric

100 100

60 200

Koncentracija, l l 100 5 100 100 25 200

250 200

2000 2000

36

3.5.2 Odredjivanje vlage u ulju i papiru 3.5.2.1 Opte Koliina vlage rastvorene u ulju se izraava u l ili u procentu relativnog zasienja. l Vlanost papirne izolacije se izraava u procentima, u odnosu na masu suvog papira. Kada nivo vlage u papiru dostigne 2,5% ili 30% vrednosti zasienja ulja treba sprovesti suenje. Ako je transformator star suenje vakuumom se ne preporuuje, zbog moguih oteenja, ve treba primeniti suenje cirkulacijom toplog i suvog ulja. Koliina vlage rastvorene u ulju izrazito zavisi od temperature, kao to je ve reeno (izraz (3.2.1) i Tabela 3.2.1). Na sl.3.5.2.1 date su krive koje pokazuju stepen zasienja ulja u zavisnosti od izmerene koliine vlage zadatu temperaturu. Na apscisi su date vrednosti temperatura u 0 C , a na ordinati-koncentracije vlage u ulju.

[ ]

l 300 l 250

100 %

80 % 200 60 %

15040 %100

30 % 20 % 10 %

50 0

0

10

20

30

40

50

60

70

Sl.3.5.2.1 Stepen zasienja ulja u zavisnosti od izmerene koliine vlage i temperature Na ordinatu se nanese vrednost izmerene koncentracije vlage ulju i povue paralela sa apscisom. Sa apscise se povue paralela sa ordinatom iz take koja odgovara temperaturi ulja. U preseku ove dve linije dobija se procenat zasienja ulja vlagom. Date krive nisu naroito precizne na temperaturama ispod 300C. 3.5.2.2 Vlaga u papirnoj izolaciji Raspodela vlage u papirnoj izolaciji je odredjena vrednou temperature, tako da je na donjem delu namotaja nivo vlage najvei i temperatura najvea, a na vrhu namotaja nivo vlage je najnii a temperatura najvea. Deo namotaja sa najveom koncentracijom vlage je oblast najveih elektrinih naprezanja. Na primer, ako je na vrhu namotaja temperatura 350C a vlaga 2,5%, na srednjem delu namotaja je 300C i 3% vlage, a na donjem delu namotaja- 200C i 5,3% vlage.

37 Vlaga u izolaciji je uzrok najveeg broja kvarova transformatora. Bez preciznog poznavanja temperature ulja, nije mogue dobiti tanu informaciju o stepenu vlanosti papirne izolacije ili stepenu zasienja ulja vlagom. Jo uvek ne postoji saglasnost medju ekspertima oko odredjivanja korelacije izmedju vlage u papirnoj izolaciji i vlage rastvorene u ulju. Odredjivanje vlage u papirnoj izolaciji na osnovu podatka o vlazi u ulju dobijenog DGA-analizom je neprecizno. Ne preporuuje se donoenje zakljuka na osnovu rezultata jedne DGA-analize. Treba imati u vidu da je ivotni vek transformatora odredjen ivotnim vekom papirne izolacije. Propadanje papira se znatno ubrzava sa poveanjem nivoa vlage i koncentracije kiseonika. Zbog toga je potrebno na osnovu rezultata DGAanaliza tokom odredjenog vremenskog perioda utvrditi trend promene koncentracije vlage i onda doneti odluku. Ukoliko se ne raspolae direktnim podatkom o vlanosti papirne izolacije moe se primeniti IEEE metoda, koja se zasniva na Majersovim multiplikatorima: Treba nacrtati krivu sa sledeim podacima:temp., 0C Majers.m. 6 0,38 10 0,32 12 0,30 16 0,25 20 0,21 24 0,18 26 0,16 34 0,10 38 0,08 40 0,07 60 0,025

Temperaturi uzorka ulja sa dna kotla (sa kojim je radjena DGA-analiza) dodati +50C i sa krive odrediti vrednost Majersovog multiplikatora. Ovim brojem pomnoiti sadraj vlage u ulju (dobijen DGA-analizom) izraen u l . Rezultat je vlanost papirne izolacije u gornjem delu l namotaja izraena u procentima. U Tabeli 3.5.2.1 i Tabeli 3.5.2.2 navedeni su kriterijumi za procenu stanja ulja na osnovu procenta zasienja vlagom i stanja papirne izolacije na osnovu relativne vlanosti. Tabela 3.5.2.1 Kriterijumi za procenu stanja ulja na osnovu stepena zasienja vlagomZasienje ulja vlagom, % 0-5 6-20 21-30 >30 Stanje Suvo ulje Srednje vlano ulje Vlano ulje Veoma vlano ulje

Tabela 3.5.2.2 Kriterijumi za procenu stanja papirne izolacije na osnovu relativne vlanostiSadraj vlage u papiru, % 0-2 2-4 >4,5 Stanje Suv papir Vlaan papir Veoma vlaan papir

38 3.5.3 Ispitivanje kvaliteta ulja 3.5.3.1 Opte Izolaciona ulja koja se koriste u VN-opremi u pogonu mogu se, prema IEEE-standardima, na osnovu vrednosti bitnih parametara klasifikovati u jednu od sledeih grupa: a) Grupa I: ulja su u zadovoljavajuem stanju za dalju upotrebu; b) Grupa II: ulje koje zahteva filtriranje i suenje pre dalje upotrebe; c) Grupa III: ulje je u loem stanju. Zavisno od ekonomskih elemenata, ulje treba filtrirati i osuiti ili ga zameniti; d) Grupa IV: ulje je u veoma loem stanju i mora se zameniti. Zavisno od klasifikacije ulja, na osnovu prethodnih ispitivanja, planira se uestanost sprovodjenja pojedinih testova. 3.5.3.2 Utvrdjivanje kiselosti-neutralizacionog broja Ukoliko su pravilno rafinisana, nova transformatorska ulja praktino ne sadre ni malo kiseline. Ispitivanjem kiselosti meri se nivo sadraja kiselina nastalih oksidacijom. Formiranje muljevitog taloga je direktna posledica postojanja kiselina, jer do formiranja mulja dolazi pri poveanju njihovih koncentracija. Sa druge strane, ove kiseline pri reakcijama sa metalnim delovima transformatora formiraju nove slojeve mulja. Koliina kiseline u ulju se moe odrediti, osim u laboratoriji, i u uslovima eksploatacije. Reprezent koliine kiseline u ulju je neutralizacioni broj. On predstavlja potrebnu koliinu u miligramima kalijum-hidroksida (KOH), potrebnog za neutralizaciju kiseline sadrane u jednom gramu transformatorskog ulja. Podaci sa ispitivanja pokazuju da je kiselost proporcionalna koliini apsorbovanog kiseonika u tenosti. Neutralizacioni broj raste sa stepenom razlaganja ulja. Ulje koje je ve u upotrebi i koje ima visok neutralizacioni broj je ili zaprljano ili se u njemu odvijaju oksidacioni procesi. Posledica ovoga je nastanak mulja. Za transformatore razliitih konstrukcija razlikuje se i vreme potrebno za formiranje mulja, pri istim ostalim uslovima. Ovo vreme je, relativno, dugo i nije indikator kvara ve potencijalnog problema u unutranjosti kotla. Odredjivanje neutralizacionog broja je veoma jednostavno. U nastavku e biti izloena Gervin-ova metoda: U staklenu posudu valjkastog oblika, namenjenu za izvodjenje ovog testa, sipa se uzorak ulja. Pojedinane doze KOH se nalaze u hermetiki zatvorenim ampulama, na kojima je obeleena koliina KOH koju ampula sadri. Na primer, ampule obeleene brojem 3 sadre po 0,3 mg KOH, ampule obeleene brojem 6- 0,6 mg KOH, a ampule obeleene brojem 15- 1,5 mg KOH. U uzorak ulja se sipa 0,5 dm3 neutralnog rastvora, koji olakava delovanje kalijum-hidroksida na kiseline a, istovremeno, predstavlja i indikator koliine KOH promenom boje. Ukoliko je, nakon izvrenog procesa neutralizacije, ostala neka koliina KOH- neutralni rastvor je ruiaste boje, a ukoliko je itava koliina KOH odreagovala- neutralni rastvor je bezbojan, kao voda. Maksimalno prihvatljive vrednosti neutralizacionog broja za razliite kategorije ulja su navedene u Tabeli 3.5.3.1. Tabela 3.5.3.1 Maksimalno prihvatljive vrednosti neutralizacionog broja za razliite kategorije ulja, za napon 110-220kVKategorija ulja Novo, nekorieno ulje Ulje iz Grupe I Ulje iz Grupe II Ulje iz Grupe III Kiselinski broj, mg KOH/g 0,03 0,2 0,2 0,5

39 3.5.3.3 Kolorimetrijsko ispitivanje-boja ulja Ovo ispitivanje se sprovodi na uljima u pogonu, a radi utvrdjivanja relativnih promena. Boja se izraava numerikom vrednou, poredjenjem sa nizom standardnih boja. Ne postoji direktna veza izmedju promene boje ulja i specifinog problema na opremi. Promene se deavaju tokom dugog vremenskog perioda. Drastina promena boje ukazuje da postoji promena pogonskih uslova i, obino, prethodi drugim indikatorima poremeaja. Visoka kolorimetrijska vrednost ("broj boje") je u vezi sa postojanjem produkata razlaganja ulja ili kontaminata ili oba. Kriterijumi za utvrdjivanje stanja ulja na osnovu boje su navedeni u Tabeli 3.5.3.2 ( IEEEstandard). Tabela 3.5.3.2 Kriterijumi za utvrdjivanje stanja ulja na osnovu bojeReferentni broj boje 0,0-0,5 0,5-1,0 1,0-2,5 2,5-4,0 4,0-5,5 5,5-7,0 7,0-8,5 Boja Providno, isto, ulje Bledo uta uta Svetlo uta ilibarna Braon Tamno braon Stanje ulja Novo ulje Dobro ulje Normalno staro ulje Ulje graninog kvaliteta Loe ulje Potrebno filtriranje i suenje Potrebna zamena ulja

3.5.3.4 Ispitivanje dielektrine vrstoe Ovo ispitivanje se sprovodi tako to se uzorak ulja iz transformatora ili prekidaa sipa u posudu u kojoj se nalaze dve elektrode na specificiranom razmaku. Uzorak se izlae visokom naponu, ispitivanje se ponavlja najmanje 5(pet) puta, a zatim odredjuje prosena vrednost dielektrine vrstoe. Pri ispitivanjima je mogua pojava kratkotrajnih pranjenja, koja ne rezultiraju intenzivnim gorenjem luka. Ova pranjenja ne treba smatrati probojem izolacije. Postoje dve konfiguracije ispitnih elektroda i posuda. VDE-konfiguracija ima sferne ispitne elektrode, a ASTM-konfiguracija ima ravne ispitne elektrode u obliku diska. (ASTM- American Society for Testing and Materials). Subprodukti razlaganja i prisustvo kontaminata. generalno, sniavaju vrednost dielektrine vrstoe ulja. Dielektrina vrstoa ulja je vana kao mera sposobnosti ulja da podnese elektrina naprezanja bez kvarova. Medjutim, visoka vrednost dielektrine vrstoe ne znai da nema kontaminirajuih materija u ulju. Naime, vlaga u kombinaciji sa kiseonikom i toplotom moe znatno da oteti papirnu izolaciju mnogo pre nego to se na osnovu vrednosti dielektrine vrstoe posumnja na to. 3.5.3.5 Medjupovrinski pritisak- IFT (Interfacial Tension) Ispitivanjem kiselosti odredjuju se stanja ulja pri kojima moe doi do stvaranja mulja, ali ovo ispitivanje ne pokazuje da li ovaj mulj zaista i postoji. Podatak o medjupovrinskom pritisku se koristi kao indikator muljavosti ulja. To je ispitivanje pritiska izmedju vode i ulja na njihovoj povrini dodira. Ovaj pritisak se razlikuje od povrinskog pritiska, jer je povrina ulja u kontaktu sa vodom, a ne sa vazduhom. Privlana sila izmedju molekula vode na povrini dodira sa uljem zavisi od prisutnosti polarnih molekula u ulju. Naime, veoj prisutnosti polarnih molekula odgovara nia vrednost medjupovrinskog pritiska. Polarna jedinjenja su, u stvari, estice ijim taloenjem nastaje mulj. Ispitivanje koncentracije polarnih molekula u vidu suspenzije i u vidu rastvora u ulju daje tane podatke o koliini rastvorenih komponenti mulja u ulju, i to u vremenskom periodu koji je daleko od trenutka njihovog vidnog taloenja. Siguran pokazatelj postojanja mulja je kada je

40 vrednost medjupovrinskog pritiska manja od normalne vrednosti. Medjupovrinski pritisak se odredjuje tako to se uzorak ulja sipa u posudu sa destilovanom vodom, na temperaturi od 250C. Ulje e plivati na vodi, jer je njegova specifina teina manja od specifine teine vode. Izmedju ove dve tenosti e postojati jasna linija razgranienja. Medjupovrinski pritisak predstavlja silu po jedinici duine potrebnu da se mali iani prsten vue po dodirnoj povrini ulja i vode. Jedinica za medjupovrinski pritisak je mN . Ulje dobrog kvalim teta ima medjupovrinski pritisak (40-50)mN/m. Na osnovu brojnih ispitivanja i praktinih iskustava ustanovljeno je da pri poveanju stepena oksidacije ulja raste vrednost neutralizacionog broja, a opada vrednost medjupovrinskog pritiska. Preporuene minimalne vrednosti medjupovrinskog pritiska za razliite kategorije ulja su navedene u Tabeli 3.5.3.3 (prema IEEE-standardima). Tabela 3.5.3.3 Minimalno prihvatljive vrednosti medjupovrinskog pritiska za razliite kategorije ulja, za napon 110-220kVKategorija ulja Novo, nekorieno ulje Novo ulje u opremi Ulje iz Grupe I Ulje iz Grupe II Ulje iz Grupe III Medjupovrinski napon, mN/m 40 35 26 24 16

Medjupovrinski pritisak i neutralizacioni veoma pouzdano ukazuju na potrebu obnavljanja karakteristika ulja. Kada vrednost medjupovrinskog pritiska postane manja od 26 mN/m ili vrednost neutralizacionog broja postane vea od 0,15 mogue je da u kotlu postoji nerastvorljivi talog, koji moe da izazove velike poremeaje u radu, na primer sistema za hladjenje. Ukoliko se ustanovi postojanje taloga obavezno je, bar, filtriranje ulja, a u sluaju velike koliine taloga- zamena ulja. 3.5.3.6 Prisustvo inhibitora Kao to je ve reeno, treba minimizirati koncentraciju vlage i kiseonika u izolacionom sistemu. I vlaga i kiseonik, pojedinano, utiu na slabljenje izolacionih karakteristika, a u kombinaciji- njihov uticaj se znatno pojaava. Dodavanjem inhibitora u ulje znatno se sniava intenzitet oksidacionih procesa, odnosno produava se vek eksploatacije transformatora. Tada kiseonik ne napada papirnu izolaciju, ve reaguje sa inhibitorom. Zbog toga je potrebna periodina provera i zamena inhibitora. Provera se vri svakih (3-5) godina. Idealna koliina inhibitora je 0,3% od ukupne koliine ulja. Ako koliina inhibitora opadne do 0,08% ulje se smatra neinhibiranim i tada kiseonik slobodno napada papirnu izolaciju. Ako koliina inhibitora opadne na 0,1% treba dodati inhibitor do vrednosti 0,3%. Pri dodavanju, inhibitor treba zagrejati na temperaturu ulja. Generalno, dodavanje inhibitora se obavlja po uputstvu za dodavanje ulja. Ovo ne treba da rade neiskusni radnici.

41 3.5.4 Merenje faktora dielektrinih gubitaka (tg) 3.5.4.1 Opte Ispitivanja i testiranja naizmeninim naponom se, obino, sprovode u samim postrojenjima pre prvog putanja opreme u pogon i u sklopu odravanja VN-elemenata. Cilj je provera ispravnosti montae, utvrdjivanje potrebe sprovodjenja dodatnih preventivnih ili korektivnih mera i utvrdjivanje postojanja odredjenih degradacionih procesa. S obzirom da je oprema i u normalnom pogonu prikljuena na naizmenini napon, ispitivanje naizmeninim naponom omoguava dobijanje informacija koje najbolje odraavaju stvarno stanje ispitivane opreme. Princip ispitivanja je jednostavan, sl.3.5.4.1: Prikljuenjem naizmeninog napona na izolacioni sistem koji se sastoji od nekoliko slojeva razliitih dielektrika (vrsta izolacionih materijala), na svakom sloju e se imati pad napona, odnosno gubici, koji su proporcionalni dielektrinoj konstanti izolacionog sloja.VN ispitni kablI

A metar W metar

izolacioni sistem sa nekoliko razliitih slojeva dielektrika

Sl.3.5.4.1 Princip ispitivanja izolacije opreme naizmeninim naponom U principu, ispitivanja naizmeninim naponom se mogu podeliti na destruktivna i nedestruktivna. Merenja faktora dielektrinih gubitaka tg su nedestruktivna, jer vrednost napona pri kome se vri merenje ne premauje maksimalnu vrednost vrednost napona koji, u normalnom pogonu, moe da se javi na ispitivanoj opremi. Svrha je detektovanje promena merljivih karakteristika izolacije, a koje se mogu povezati sa postojanjem kontaminata i degradacionih procesa, bez nedozvoljenog naprezanja izolacije. Merenje tg i merenje faktora snage izolacije su sinonimi. Ovim merenjima se utvrdjuje postojanje "loe izolacije", ak i u sluaju kada je sloj kvalitetne (dobre) izolacije vezan na red sa loom izolacijom. Takodje, ovim merenjima se dobija pouzdana informacija o stanju celokupnog izolacionog sistema, nezavisno od zapremine testirane izolacije. Na osnovu vrednosti tg moe se utvrditi da li postoje dugoroni, spori, degradacioni procesi, poredjenjem sa rezultatima prethodnih merenja ili sa referentim vrednostima (ovi podaci se nazivaju i podaci tipa "otisak prsta"). 3.5.4.2 Faktori koji utiu na tanost merenja tg Metoda merenja tg je dijagnostiko sredstvo za procenu stanja izolacije. Zasniva se na injenici da svaka promena kvaliteta izolacije ima za posledicu promenu vrednosti osnovnih elektrinih karakteristika izolacije: kapacitivnosti, dielektrinih gubitaka, tg i dr. Dakle, merenjem vrednosti ovih veliina moe se proceniti integritet izolacije. Medjutim, merenje tg se ne moe uvek obaviti pod eljenim uslovima ili pod istim uslovima pod kojima su obavljena prethodna merenja. Ovde se prvenstveno misli na ambijentalnu temperaturu i vlanost. Takodje, zavisno od

42 istoe izolacije i relativne vlanosti, povrinska rasipna struja moe uticati na tanost merenja. Elektrine karakteristike komponenti izolacionog sistema variraju sa temperaturom. Radi pravilne komparacije rezultata merenja koja su obavljena na razliitim temperaturama, potrebno je sve rezultate svesti (izvriti normalizaciju) na istu temperaturu. Bazna temperatura je, najee, 200C. Ukoliko se merenje vri na niskim temperaturama, bliskim 00C, kada je korekcioni faktor veliki i moe da rezultira neprihvatljivo velikom vrednou tg , potrebno je izviti ponovno testiranje opreme na viim temperaturama pre nego to se donese odluka-procena o stanju opreme. Slino, ukoliko se merenje obavi pri povienoj temperaturi potrebno je obaviti novo merenje nakon hladjenja ispitivanog elementa. Merenje tg radi detektovanja vlage u izolaciji ne treba vriti pri temperaturama bliskim 0 0 C, jer je otpornost leda oko 144 pua vea od otpornosti vode. Temperaturni korekcioni faktori ne uzimaju u obzir razliite vrednosti vlanosti ili drugih parametara. Na primer, povrinska struja rasipanja zavisi od koncentracije vlage i istoe uzorka izolacije koja se ispituje. Uticaj povrinske struje rasipanja se moe umanjiti obezbedjenjem poviene istoe ili korienjem zatitnih oklopa (ekrana), radi odvajanja od mernog kola, ili korienjem obe pomenute mere. Iskustvo pokazuje da se esto deava da se merenje odloi za sledei dan, jer pod datim uslovima i preduzetim svim raspoloivim merama nije mogue dobiti prihvatljive vrednosti za tg . Svodjenje vrednosti tg na referentnu temperaturu se vri na sledei nain: 1) izmeri se vrednost tg ispitivanog uzorka izolacije; 2) izmeri se temperatura ispitivanog uzorka izolacije; 3) na osnovu izmerene i vrednosti referentne temperature oita se vrednost korekcionog faktora za dati tip izolacije; 4) izmerena vrednost tg se pomnoi korekcionim faktorom. 3.5.4.3 Osnovne konfiguracije za merenje tg U izlaganju koje sledi bie objanjene relativne veze izmedju izvora naizmeninog napona, mernog kola u obliku mosta i ispitivanog uzorka, s obzirom na uzemljenje i NN-provodnike. eme veza koje omoguavaju jednostavna merenja na sloenim izolacionim sistemima VN-elemenata su date na sl.3.5.4.2. 3.5.4.3.a ema sa uzemljenim uzorkom (GST-konfiguracija) Sva struja izmedju izvora i zemlje, preko Cx, meri se mernim mostom, sl.3.5.4.2-a. Ova konfiguracija se koristi kada je potrebno da jedan kraj uzorka bude uzemljen, na primer prirubnice provodnih izolatora, kotao transformatora ili oklop uzemljenih aparata. U ovoj emi svi NNprovodnici su direktno vezani na uzemljenje. 3.5.4.3.b ema sa uzemljenim uzorkom i zatitnim ekranom (GST-G konfiguracija) Sva struja izmedju izvora i zemlje, preko Cx, meri se mernim mostom, sl.3.5.4.2-b. NN-provodnici mogu biti spojeni sa ekranom(oklopom) merne aparature. Struje koje se javljaju u NNprovodnicima se premoavaju, ime se eliminie njihov uticaj na vrednost izmerene veliine. Ova konfiguracija se primenjuje radi izolovanja pojedinih sekcija-delova uzorka i njihovog testiranja bez uzimanja u obzir ostalih delova uzorka izolacije. 3.5.4.3.c ema sa neuzemljenim uzorkom (UST-konfiguracija) U ovoj emi se meri samo struja izmedju izvora i NN-provodnika, sl.3.5.4.2-c. Struja koja tee prema uzemljenom kraju se premoava, ime se eliminie njen uticaj na vrednost izmerene

43 veliine. Ova konfiguracija se primenjuje pri testiranju izolacije izmedju dva neuzemljena kraja VN-opreme. Takodje, mogue je izolovanje pojedinih sekcija-delova uzorka i njihovog testiranja bez uzimanja u obzir ostalih delova uzorka izolacije.VN prov .CS

VN prov .CXCS

~NN prov . a)

~NN prov .

CX

b)

VN prov .CS

~

CX

c)

NN prov .

Sl.3.5.4.2 eme veza osnovnih kofiguracija za merenje tg Cs-referentna kapacitivnost, Cx-kapacitivnost ispitivanog uzorka. 3.5.4.4 Merenje tg energetskih i mernih transformatora 3.5.4.4.1 Opte Merenje tg na transformatorima omoguava pouzdano detektovanje oslabljene izolacije ili degradacionih procesa, uzrokovanih vlagom, karbonatima ili drugim agresivnim materijama. Merenje tg se moe sprovesti za transformator u celini ili za delove transformatora pojedinano (ulje, namotaji, provodni izolatori). Generalno, merenje tg se najee vri za namotaje i provodne izolatore zajedno. Ako se radi o provodnim izolatorima kondenzatorskog tipa merenje se vri pojedinano, korienjem eme sa neuzemljenim uzorkom. Na provodnim izolatorima ostalih tipova, testiranje se obavlja metodom "vrueg prstena" po emi sa uzemljenim uzorkom. Pri sprovodjenju merenja na transformatorima treba se pridravati sledeih pravila: - transformator treba da je iskljuen i odvojen sa mree; - kuite transformatora treba da se uzemlji; - provodne izolatore na primarnoj strani i provodne izolatore na sekundarnoj strani (ukljuujui i onaj preko koga se uzemljuje neutralna taka) treba kratko spojiti, a neutralnu taku razemljiti, sl.3.5.4.3. - regulator napona treba postaviti u nulti poloaj.

44

Sl.3.5.4.3 Kratko spojeni provodni izolatori na primarnoj i sekundarnoj strani i uzemljen kotao energetskog transformatora 3.5.4.4.2 Merenje na dvonamotajnim transformatorima Izolacioni sistem namotaja trofaznog dvonamotajnog energetskog transformatora se sastoji od izolacije primarnog ( po definiciji vienaponskog ) namotaja CP, izolacije sekundarnog CS i medjunamotajne izolacije CP-S, sl.3.5.4.4.BC P S

b

aACCP CS

c

kotao

Sl.3.5.4.4 Izolaciono kolo trofaznog dvonamotajnog transformatora Prilikom merenja tg , vie-naponski provodni izolatori na sve tri faze su kratko spojeni i ine ekvivalentni izolator. Analogno vai i za nie-naponske provodne izolatore. Pri odredjivanju tg namotaja treba obaviti etiri merenja, prema Tabeli 3.5.4.1.

45 Tabela 3.5.4.1 Merenje tg na namotajima dvonamotajnog transformatoraMerenje br. 1 2 3 4 Namotaj pod naponom VN VN NN NN Uzemljen namotaj NN VN Oklopljen namotaj NN VN Veliina koja se meri CP+CPS CP CS+CPS CS

Radi provere tanosti merenja, potrebno je izraunati: (rezultat merenja br.1)-(rezultat merenja br.2) i (rezultat merenja br.3)-(rezultat merenja br.4). Ukoliko se ova dva podatka razlikuju postoji greka u nainu merenja ili u nainu prorauna. Principijelna ema vezivanja pri merenju tg je data na sl.3.5.4.5.VN kablVN NN

Merna aparatura

Kotao & jezgro provodnik za uzemljenjeNN kabl

Oklop

A & W metar

Sl.3.5.4.5 Principijelna ema vezivanja pri merenju tg na dvonamotajnom transformatoru 3.5.4.4.3 Merenje na tronamotajnim transformatorima Ekvivalentno kolo izolacionog sistema tronamotajnog transformatora je prikazano na sl. 3.5.4.6. Standardna procedura testiranja je data u Tabeli 3.5.4.2 i, praktino, predstavlja proirenu proceduru koja se vai za dvonamotajne transformatore. Tabela 3.5.4.2 Merenje tg na namotajima tronamotajnog transformatoraMerenje br. 1 2 3 4 5 6 7 Namotaj pod naponom VN VN NN NN Terc. Terc. Svi namotaji Uzemljen namotaj NN Terc. VN Oklopljen namotaj Terc. NN i Terc. VN VN i Terc. NN VN i NN Veliina koja se meri CP+CPS CP CS+CST CS CT+CPT CT CP+CS+CT

46C P T

B

C P S

b

C ST

aACCP CS

cCT

kotao

Sl.3.5.4.6 Izolaciono kolo tronamotajnog transformatora 3.5.4.4.4 Merenje na provodnim izolatorima energetskih transformatora Provodni izolatori se mogu podeliti na provodne izolatore kapacitivnog tipa i izolatore nekapacitivnog tipa (klasine provodne izolatore). Kod provodnih izolatora namenjenih za spoljanju montau glavnu izolaciju ini vodootporno kuite, najee od porcelana. Provodni izolatori se mogu klasifikovati i prema tome da li imaju ili ne izvod za merenje kapacitivnosti ili izvod za merenje tg . VN-provodni izolatori starije konstrukcije, obino, imaju izvode za merenje kapacitivnosti, a srednje-naponski imaju izvode za merenje tg . Novije konstrukcije imaju samo izvode za merenje tg . Provodni izolatori koji nemaju merne izvode su elementi sa dva kraja koji se mogu testirati kao celina, prema emi sa uzemljenim uzorkom. Kapacitivni provodni izolatori se, u osnovi, sastoje od niza na red vezanih koncentrinih kondenzatora postavljenih oko glavnog-centralnog provodnika. Provodni sloj u blizini spojnice za uzemljenje moe biti opremljen izvodom, ime se dobija "uzorak" sa tri kraja. Provodni izolatori sa izvodom se, praktino, ponaaju kao delitelji napona, pri emu ovi izvodi mogu da slue za napajanje mernih i zatitnih uredjaja postavljenih uz i na sam izolator. Ovi izvodi, takodje, slue i za merenje kapacitivnosti C1 glavne izolacije. Tipina ema kapacitivnog provodnog izolatora je data na sl.3.5.4.7. Ako je merni izvod namenjen merenju kapacitivnosti, obino je C 2 >> C1 . Ako je merni izvod namenjen merenju tg kapacitivnosti C1 i C2 mogu biti istog reda vrednosti. Koncentrini kapacitivni slojevi omoguavaju ravnomernu raspodelu polja. U provodnom izolatoru 110kV broj kapacitivnih slojeva je 28. Neka, na primer, svaki sloj ima kapacitivnost od 1pF, odnosno ukupna kapacitivnost C1 e biti:C sloja 1 28 1 = C1 = = pF C1 C sloja 28 28

Ako dodje do, na primer, proboja jednog sloja kapacitivnost provodnog izolatora e biti

47 1 pF , odnosno doi e do poveanja kapacitivnosti C1. 27 27 Ovi testovi se sprovode svakih (3-5) godina. C1 = = C sloja

CA

Glavna izolacija C1CA=CB=CC=CD=CE=CF=CG=CH=CI=CJ

Izolacija izvoda C2CKuzemljeni sloj

CJCentralni provodnik

merni izvod ( obino uzemljen)

CK merni izvod

uzemljeni sloj

centralni provodnik

Sl.3.5.4.7 Tipina ema kapacitivnog provodnog izolatora ema veze pri merenju tg prikazana je na sl.3.5.4.8.

VN-transformator

A-metar & W-metar

Sl.3.5.4.8 ema veze pri merenju tg Na klasinim provodnim izolatorima, nekapacitivnog tipa, sprovode se tzv. Hot Collar testovi. Poznato je da rasipne struje dovode do slabljenja izolatora na gornjem kraju, omoguavajui prodor vlage, to rezultira kvarom. Sprovodjenjem Hot Collar testa u gornjem delu provod-

48 nog izolatora postojanje vlage ili oteenja moe se detektovati u ranoj fazi, kao i nizak nivo ulja i kompaunda. Prsten koji se postavlja na telo izolatora je od metalizirane gume, metalne folije ili opletene ice. Principijelne eme za Hot Collar testove su date na sl.3.5.4.9.

Sl.3.5.4.9 Principijelne eme za Hot Collar testovea) uzemljen glavni provodnik, b) neuzemljen glavni provodnik.

Zajedno sa testom-merenjem vrednosti tg moe se obaviti i merenje vrednosti struje praznog hoda energetskog transformatora. Struja praznog hoda je struja koja tee kroz transformator kada je napon prikljuen na krajeve primarnog namotaja a krajevi sekundarnog namotaja su otvoreni. Ovim testom se mogu detektovati problemi sa namotajima ( kratko spojeni ili prekinuti navojci, loi spojevi , problemi sa jezgrom i dr.). Merenje struje praznog hoda se sprovodi za svaku fazu pojedinano. Pri testiranju jednog

49 namotaja na primarnoj strani namotaji na sekundarnoj strani su otvoreni. Tokom ovog testa, provodni izolatori nisu kratko spojeni. Na sl.3.5.4.10 prikazane su eme veza pri merenju struje praznog hoda zavisno od sprege primarnog namotaja. Sekundarni namotaji nisu prikazani, oni su izolovani od izvora napona i u praznom hodu. Neutralna taka na sekundarnoj strani je u istom stanju u kakvom se nalazi u normalnom pogonu.

Sl.3.5.4.10 eme vezivanja pri merenju struje praznog hodaa) primarni namotaj vezan u trougao; b) primarni namotaj vezan u zvezdu.

Ako se merenje obavlja prema sl.3.5.4.10-a procedura merenja je sledea:Testirani Kraj pod Uzemljeni Trei U praznom namotaj naponom kraj kraj hodu A-B A B C-uzemljen abc B-C B C A-uzemljen abc C-A C A B-uzemljen abc Ako je sekundarani namotaj spregnut u zvezdu neutralna taka mora da bude uzemljena

Ako se merenje obavlja prema sl.3.5.4.10-b procedura merenja je sledea:Testirani Kraj pod Uzemljeni U praznom namotaj naponom kraj hodu A-N A N BCabc B-N B N ACabc C-N C N ABabc Ako je sekundarani namotaj spregnut u zvezdu neutralna taka mora da bude uzemljena

Ilustracije radi, na sl.3.5.4.11 prikazana je praktina relizacija merenja struje praznog hoda.

50VN-kabl

B

Merna aparatura

Provodnik za uzemljenje

A C

NN-provodnik

Sl.3.5.4.11 Praktina relizacija merenja struje praznog hoda 3.5.4.5 Merenje tg ulja Merenje tg ulja se vri korienjem posebne posude koja je, u osnovi, kondenzator kod koga ulje slui kao dielektrik. Merenje se obavlja prema emi datoj na sl.3.5.4.12. Ispitni napon je 2,5kV ili 10kV, zavisno od merne aparature. Napon treba poveavati postepeno do eljene vrednosti, obaviti merenje i odmah nakon zavretka merenja zabeleiti vrednost temperature ulja. Nakon toga izmerenu vrednost tg treba preraunati na referentnu vrednost temperature od 200C.

izolacija

Sl.3.5.4.12 ema merenja tg ulja

3.5.4.6 Procena rezultata merenja 3.5.4.6.1 Opte Nakon izvrenih merenja i sredjivanja rezultata potrebno je proceniti stanje opreme, mogunost daljeg rada i mere koje treba preduzeti. Kriterijumi za procenu stanja se mogu klasifikovati u etiri grupe: 1) Izolacija u dobrom stanju. Nije potrebno preduzimati dopunske mere. Element moe da ostane u pogonu. 2) Oteena izolacija. Stanje izolacije je zadovoljavajue za dalji pogon, ali je potrebno nakon

51 odredjenog vremenskog perioda (obino est meseci) da li je dolo do daljeg slabljenja izolacije. 3) Kvalitet izolacije je ozbiljno oslabljen. Stanje izolacije ne zadovoljava za dalji pogon. Treba hitno utvrditi uzroke slabljenja i otkloniti ih. 4) Izolacija je u loem stanju. Opremu treba povui iz pogona i pokuati revitalizaciju izolacije. Ako to nije mogue- izviti zamenu. Pri proceni rezultata merenja potrebno je ne samo klasifikovati element u jednu od etiri pomenute kategorije, ve izvriti i njihovo uporedjenje sa rezultatima prethodnih merenja radi utvrdjivanja trenda promene. Interval izmedju dva merenja je, obino, jedna godina. Ukoliko su rezultati na granici izmedju bilo koje etiri napred pomenute kategorije treba obaviti ponovno merenje u kraem intervalu od planiranog, radi utvrdjivanja trenda promene. Kada se utvrdi trend, moe s