R A2-10 ULOGA DIJAGNOSTIKE KONVENCIONALNIM ELEKTRIČNIM METODAMA KOD KVAROVA ENERGETSKIH TRANSFORMATORA I POTVRDA NJENE E

1. I SAVJETOVANJE CG KO CIGRESTK A2 TRANSFORMATORI R A2-10 ULOGA DIJAGNOSTIKE KONVENCIONALNIM ELEKTRIČNIM METODAMA KOD KVAROVA ENERGETSKIH TRANSFORMATORA I POTVRDA NJENE EFIKASNOSTI KASNIJIM DEFEKTAŽAMA GORAN MARTINOVIĆ*, ŽELJKO IVANOVIĆ, GORAN JOVANOVIĆ ELEKTROPRENOS PODGORICA CRNA GORA

2. U V O D • Unutrašnji kvar energetskog transformatora - definisan iz ugla raspoloživosti - predstavlja gubitak funkcionalnih svojstava koji, po prirodi stvari, za posljedicu ima stavljanje transformatora van pogona i njegovo, najčešće dugotrajno dovođenje u pogonski prihvatljivo stanje. • Unutrašnji kvarovi energetskog transformatora po karakteru u početnoj fazi razvoja, mogu se svrstati u tri osnovne kategorije: električne, mehaničke i termičke. Ukoliko se inicijalni kvar ne sanira, obično, promijeni karakter i, najčešće, završava kao težak električni kvar. • Očuvanje integriteta i prvobitne geometrije namotaja i integriteta njegovog izolacionog sistema su ključni faktori koji obezbjeđuju pouzdan rad ETR-a. Uzroci kvarova na namotajima i njihovom izolacionom sistemu (podužnoj, međuzavojnoj i glavnoj izolaciji) su visoki gradijenti električnog polja, mehanička naprezanja i lokalna pregrijavanja.

4. Uzroci kvarova ETR su, generalno gledano, posljedica: • propusta nastalih u fazi proizvodnje (projektantsko-konstruktorski, tehnološki i u kvalitetu upotrijebljenih materijala); • neadekvatnog transporta, grešaka u eksploataciji i lošeg održavanja; • vanrednih pogonskih događaja u elektroenergetskom sistemu (preopterećenja, penaponi i kratki spojevi); • prirodnog starenja osnovnih komponenti ETR.

5. DIJAGNOSTIKA KVAROVA ENERGETSKIH TRANSFORMATORA Osnovni zadatak dijagnostike je da utvrdi uzrok (inicijalni kvar), obim i lokaciju kvara, tj. da obezbijedi pouzdane pretpostavke za donošenje ispravne odluke o mjestu konačne defektaže i načinu sanacije kvara. Prvi korak u dijagnostici kvara je prikupljanje relevantnih informacija od eksploatacionog personala, registrovanje prorade zaštita i signalizacije, vizuelni pregled ETR-a i uzimanje uzoraka ulja i gasova kvara iz “Buholc” relea koji se šalju na dalju analizu. Nakon toga se pristupa ispitivanju ETR-a. Prenos raspolaže mjernom opremom za sljedeće dijagnostičke metode: • mjerenja struja magnećenja (400 V); • mjerenje jednosmjernom strujom omskih otpora namotaja; • mjerenje induktivnosti usljed rasipanja; • mjerenje prenosnog odnosa; • mjerenje otpora izolacije i koeficijenta dielektrične absorpcije; • mjerenje tg δ i kapaciteta izolacionog sistema ETR; • mjerenje tg δ i kapaciteta izolacionog sistema provodnih izolatora; • termovizijska i ultrazvučna kontrola.

6. Zaštite kojima je opremljen svaki ETR– obavljaju u principu dvije različite funkcije: zaustavljaju proces evolucije kvara u ETR-u na inicijalni kvar i od njega štite EES, ili štite ETR od posljedica kvarova u EES-u. Prorada zaštita ETR predstavlja veoma koristan dijagnostički parametar. Ključna etapa u procesu dijagnostike je detaljna analiza: rezultata obavljenih i prethodnih mjerenja, prorada zaštita, prikupljenih informacija i istorije ETR. Na temelju obavljenih analiza formira se vjerovatni scenario razvoja kvara koji, najčešće već u ovoj fazi, omogućava donošenje ispravne dijagnoze o mjestu i obimu kvara. Ispravnost dijagnoze se provjerava vizuelnim pregledom dostupne unutrašnjosti ETR-a i rezultatima GH analize, pa se donosi odluka o mjestu konačne defektaže.

7. ETR 110/35 kV, 63 MVA, fab. br. 338018/1977 Od eksploatacionog osoblja dobijene su detaljne informacije o pogonskim događajima koji su predhodili ispadu. Kao posebno važne navode se sljedeće: • ispad ETR-a djelovanjem Buholc zaštite desio se nekoliko sekundi nakon pojave signala Buholc opomene; • ostale zaštite nijesu reagovale; • nije bilo nikakvih drugih signala vezanih za ovaj ETR; • tridesetak minuta prije ispada ETR-a u jednom od pogona industrijskog potrošača (snage 10 MVA) došlo je do ozbiljnog kvara koji je isključen napojnim prekidačem njihovog postrojenja 35 kV. Nakon obavljenih manipulacija i odvajanja mjesta kvara ponovo je uključen napojni prekidač; • pet minuta poslije toga uključenja ETR je ispao iz pogona; • u Buholc releu zatečeno je 350 cm3 gasova kvara.

8. Scenario razvoja kvara baziran je na sljedećim elementima: • ETR je, skoro trideset godina, neprekidno izložen izuzetno teškim režimima rada; • u toku prethodnog ljeta ETR je, u dva navrata. pretrpio bliske kratke spojeve – faktički na izvodima 35 kV; • na prethodnim ispitivanjima 2007. i 2008. godine registrovan je povećan otpor faze 1W primarnog namotaja u čitavom dijapazonu regulacije R=1,83 %; • gasnohromatografskom analizom ulja krajem 2007. godine konstatovano je toplo mjesto u ETR-u sa θ > 700˚C; • već navedenim informacijama dobijenim od eksploatacionog personala. • Rezultatima obavljenih ispitivanja

9. Pretpostavljeni scenario razvoja kvara bio je sljedeći: • Havarija u pogonu industrijskog potrošača dovela je do dodatnog slabljenja galvanske veze na mjestu lošeg spoja u fazi 1W. • ‚Tokom narednog pola sata ETR je radio u praznom hodu. • ETR je opterećen uključenjem napojnog prekidača 35 kV, što je dovelo do povećanog grijanja mjesta lošeg spoja i intenzivnog generisanja gasova kvara, progesivne degradacije i konačno do definitivnog prekida spoja praćenog pojavom električnog luka koji aktivira Buholc zaštitu.

10. Da bi kvar bio lociran na bazi pretpostavljenog scenarija koristišćeni su sljedeći zaključci izvedeni iz analize rezultata obavljenih mjerenja i prorade zastita: • poređenjem rezultata mjerenja kapacitetaizolacionog sistema namotaja sa rezultatima prethodnih mjerenja zaključeno je da nije došlo do dodatnih radijalnih deformacija namotaja; • Prethodno konstatovanosu potvrdila i mjerenja induktivnosti usljed rasipanja u relaciji ispitivanja SN-NN, kao i mjerenja u relaciji ispitivanja VN-SN u srednjoj i krajnjim pozicijama regulacione sklopke u zdravim fazama; • rezultati mjerenja struja magnećenja na SN namotaju nijesu upućivali da na stubu faze 1W postoje zatvorene konture tj. nema kratko spojenih zavoja u VN namotaju faze 1W; • činjenica da nije reagovala diferencijalna zaštita svjedočila je da nije bilo proboja sa VN namotaja ni prema masi ni prema SN namotaju. To su, posredno, potvrdila i mjerenja parametara koji karakterišu stanje izolacionog sistema (Riso, Rad, tgδ i C); • u teretnom dijelu regulacione sklopke nema prekida, jer nije reagovala zaštita regulacione sklopke; • nije reagovao rele pritiska transformatorskog suda, što je značilo da obim kvara nije veliki; • rezultat mjerenja „otpora namotaja“ megerom 5 kV između priključaka faze 1W primarnog namotaja i neutralne tačke R = 21 MΩ jasno je pokazao da je mjesto prekida u ulju; • rezultati mjerenja Riso i tgδ po zonama potvrdili su da je kvarom obuhvaćen mali volumen izolacione konstrukcije.

11. Na osnovu prethodno izloženog, sa visokim stepenom pouzdanosti, zaključeno je da je kvar van primarnog namotaja (osnovnog, grube i fine regulacije), da je na dostupnom mjestu u ulju, da nije velikog obima i da može biti saniran na licu mjesta. Kako na ETR-u nema revizionog otvora, a na mjestu eksplotacije nije bilo moguće obezbijediti neophodne uslove za obavljanje defektaže, odlučeno je da se konačna defektaža obavi u neposrednoj blizini mjesta eksploatacije.

13. Po vađenju aktivnog dijela konstatovano je sljedeće: • galvanski prekid donjeg izvoda osnovnog namotaja VN u fazi 1W – na spoju sa vodom prema predbiraču regulacione sklopke (slika 1); • pritezni izolaconi elementi iznad namotaja fine regulacije faze 1W ispali su iz ležišta. Ista pojava registrovana je i na namotaju faze 1V; • glavni izolacioni oslonac namotaja ispod gornjih stranica pomjeren je iz ležišta u fazama 1V i 1W; • distantne lajsne duž namotaja u fazama 1V i 1W su pomjerene iz ležišta (usukane); • nijesu uočeni tragovi oštećenja na namotajima ni njihovim izvodima.

14. ETR 110/35 kV, 31.5 MVA, fab. br. 09811681/81 Nakon 10 mjeseci rada ispao je iz pogona djelovanjem diferencijalne i Buholc zaštite (280 cm3 gasova kvara). Istovremeno je bila pobuđena i prekostrujna zaštita kao posljedica kvara na sabirnicama distributivne TS 35/10 kV.

15. Pretpostavljeni scenario razvoja kvara bio je sljedeći: • Djelovanjem elektrodinamičkih sila kratkog spoja (međufazni galvanski kratak spoj na sabirnicama distributivne trafostanice) došlo je do gubljenja dinamičke stabilnosti, odnosno kolapsa namotaja srednjeg napona na jednoj fazi, • To je potvrdila i vrijednost Riso= 12,59 k mjerena unimerom naponom 9V. Konstatovano je da je u pitanju težak kvar čija se konačna defektaža ne može obaviti na licu mjesta.

17. Defektažom u fabrici konstatovano je sljedeće: • namotaj SN (35 kV) faze „B“ je geometrijski deformisan u jednom dijelu površine namotaja po čitavoj njegovoj dužini. Uočeno je lokalno termičko razaranje među zavojima i sekcijama u gornjoj trećini namotaja; • stabilizacioni namotaj niskog napona (10.5 kV) faze „B“ je geometrijski deformisan usljed dinamičkog razaranja na mjestu nagnječenja SN namotaja. Takođe postoji termičko razaranje među zavojima i sekcijama; • nijesu konstatovane nikakve neispravnosti ostalih namotaja i magnetnog kola.

18. ETR 110/35 kV, 31.5 MVA, fab. br. 20012373/2002 Poslije nekoliko dana pogona novougrađeni ETR 110/35 kV, 31.5 MVA, fab. br. 20012373/2002 je isključen sa mreže djelovanjem sljedećih zaštita: Buholc (opomena i isključenje), diferencijalna zaštišta i zaštita od povećanja pritiska u trafo-sudu.

19. Pretpostavljen je sljedeći scenario kvara: • Inicijalni kvar nastao je gubljenjem spoja između fiksnog 8 i pokretnog kontakta na dijelu birača za parne pozicije. • Gubitak spoja prouzrokovao je električni luk koji se potom prebacio na najbliže (u aksijalnom pravcu) kontakte susjedne faze izazivajući međufazni kratak spoj. • Rezultati ostalih ispitivanja ukazali su da kvarom, osim biračkog dijela RS, nijesu obuhvaćeni aktivni djelovi transformatora niti čvrsta glavna izolacija.

20. Defektažom, nakon evakuisanja ulja i otvaranja revizionog otvora, konstatovano je sljedeće: • pokretni kontakt birača (faza L3) za parne pozicije je ozbiljno oštećen djelovanjem luka koji je „gorio“ sa fiksnog kontakta 8. Lukom su zahvaćeni i kontakti 3 najniže faze L3 u sopstvenoj i susjednoj fazi, okolne izolacione letve i odvodni kontakti; • birač je usukan tako da su na letvi fiksnih kontakata (najniža faza L3) pokretni kontakti jedva doticali fiksne 8 i 3. U fazi L2 zatvaranje kontakata je bilo nešto bolje a u fazi L1 (gornja) greška je bila sasvim mala; • na dijelu polubirača za neparne pozicije nema greške u vođenju kontakata; • obavljene su dvije operacije regulacione sklopke (sa pozicije 11b na poziciju 12) i ponovo je registrovana značajna nesimetrija – u odnosu na fazu L1 pogotovo u fazi L3 –čiji su parni kontakti zatvarali na samom kraju kontaktnih površina. • mada su veze na biraču ostvarene krutim bakarnim provodnicima (Φ =10 mm) nijedna od veza nije značajno naprezala birač regulacione sklopke.

21. Z A K LJ U Č A K • U radu je - praćenjem pojedinih etapa dijagnostike: prikupljanje informacija, mjerenja, analiza i formiranje scenarija razvoja kvara, na konkretnim primjerima iz realnog pogona - prikazan postupak utvrđivanja mjesta i obima kvara ETR i nezamjenljiva uloga primijenjenih konvencionalnih električnih metoda. • Defektaže su potvrdile pretpostavljene scenarije razvoja, obima i mjesta kvara. • Uzroci prikazanih unutrašnjih kvarova ETR su bili dominantno posljedica propusta u fazi proizvodnje, a inicijalni kvarovi su imali mehanički karakter.