Factor de putere: Offline, relativ și adevărat
Izolatorii sunt de obicei, elemente fiabile ale oricărui sistem de alimentare electrică. Toți izolatorii au moduri de avarie si toți izolatorii cedează mai devreme sau mai târziu.
Cauza pentru defectare ar putea fi o combinație de factori precum pătrunderea umezelii, efectele tranzitorilor și deteriorarea izolației. Rezultatul este reducerea capacitații de izolație a izolatorilor: factorul de putere (tangenta de delta, factorul de disipare). Capacitanta poate creste si poate fi detectata prin măsurători offline si online.
Izolatorii- teste offline
Un izolator permite unui conductor de curent sa treacă printr-o bariera care este de obicei impamantata, cum ar fi rezervorul unui transformator. Cum izolația unui izolator nu este perfecta, tensiunea conductorului va produce un curent prin izolația izolatorului către impamantare cunoscut ca si curent de scurgere, vezi Fig 1.
Fig 1 Prezentare generală a testului offline pentru factorul de putere și capacitanta izolatorului
Măsurarea unghiului de fază dintre tensiunea aplicată și curentul de scurgere rezultat ne permite să calculăm unghiul de pierdere, factorul de putere și capacitanta izolației izolatorilor așa cum se arată în Fig 2.
Figura 2.
Suma curentului pentru un transformator de 650 MVA
Trebuie să înțelegem natura și practicitatea abordării de măsurare offline și online ca sa înțelegem de ce rezultatele pot fi diferite si ce aport au in prevenirea defectării izolației izolatorilor.
Testarea offline a izolatorilor este efectuată de mulți ani, cu standarde precum IEEE C57.2ª.01 care susțin interpretarea datelor și oferă limite pentru rezultate acceptabile.
Fiecare izolator trebuie testat din fabrică, obținând o „valoare a plăcuței de identificare” pentru parametrii cheie – factorul de putere și capacitanta. Rezultatele testelor pe teren sunt comparate cu placa de identificare și sunt trenduri în timp pentru a indica nivelurile de deteriorare.
Analiza rezultatelor din teren folosind instrumente statistice ajută la identificarea valorilor aberante și a rezultatelor anormale pentru izolatorii care pot fi în stadii incipiente ale defectării: dar trebuie să comparăm individual un izolator cu izolatori similari în ceea ce privește fabricarea și proiectarea, deoarece rezultatele diferitelor „familii” de izolatori pot fi foarte diferite.
Într-un test offline, tensiunea este furnizată de un set de testare și este controlată și măsurată cu precizie; curentul de scurgere rezultat este, de asemenea, măsurat cu precizie.
Având în vedere măsurători exacte ale curentului și tensiunii, putem calcula cu precizie factorul de putere și capacitanta izolatorului.
Măsurători online – Inceputurile
Avantajul unui sistem online de monitorizare a stării izolatorilor este clar – prevenirea defecțiunilor, care altfel ar rămâne nedetectate până la defectare.
O abordare timpurie a fost analizarea curentului trifazat însumat ca detector de deteriorare. Simetria unui sistem trifazat echilibrat înseamnă că, atunci când se adaugă cele trei sinusoide, acestea vor însuma zero în orice moment. Pentru cei trei curenți de scurgere pentru un set de izolatori identici, orice sumă diferită de zero ar putea fi un indicator al deteriorării într-unul dintre izolatori: acesta ar fi un detector, mai degrabă decât un diagnostic, deoarece nu știm care izolator este cauza sumei diferite de zero sau dacă este vorba despre o magnitudine curentă sau o variație de fază.
Tendința de a înregistra prea multe falsuri pozitive a determinat Doble să se îndepărteze de suma curentului ca detector, în urmă cu aproape 20 de ani și sa treacă la datele reale ale factorului de putere și capacitantei pentru fiecare izolator.
Factorul de putere relativ
Trebuie să menționăm că există o diferență esențială între măsurătorile online și offline: în măsurătorile online nu furnizăm tensiunea și trebuie să găsim o modalitate de a o măsura sau de a o explica, ceea ce s-a întâmplat inițial cu „factorul de putere relativ”. Abordarea este de a măsura cei trei curenți de scurgere, așa cum se arată în Figura 3, și de a calcula diferența de fază dintre fiecare pereche de izolatori.
Fără o monitorizare adecvată a stării, adevărata stare a izolatorilor ar fi fost găsită numai după ce s-au deteriorat până la defecțiune. Rețineți că alertele ar trebui să poată fi setate pe baza valorilor rms ale curentului și valorilor de fază RMS instantanee, precum și a valorilor zilnice, săptămânale și lunare.
Dacă este disponibilă o măsurare a temperaturii pentru fiecare izolator individual, aceasta ar trebui utilizată pentru a „corecta” factorul de putere rezultat și valorile capacitantei pentru comparație cu tabelele producătorului stocate în dispozitivul de monitorizare, acolo unde este necesar, utilizatorul ar trebui să poată introduce factori de corecție individuali pentru izolatori.
Fig 3 Măsurători de bază ale factorului de putere relativ
Datele din Figura 4 prezintă cei trei izolatori HV, la stânga și cei trei izolatori VS la dreapta, cu conținut armonic.
Curbele din Figura 4, pentru un transformator într-un parc eolian arată că semnalele reale nu sunt nici unde sinusoidale pure, nici egale în mărime. Înregistrările sunt folosite pentru a calcula frecvența reală a sistemului – care este de obicei aproape, dar nu exact egală cu 50 sau 60 Hz.
Fig 4 Forme de undă brute la un transformator dintr-un parc eolian
O metodă mult mai bună este corelarea automată a sinusoidului, urmată de cea generarea digitală a sinusoidului de putere și corelația încrucișată, care are avantajul de a da și conținutul armonic al formei de undă brute.
Odată ce avem formele de undă brute, putem calcula cu precizie valorile inițiale cheie, care sunt prezentate în Figura 2: mărimea curentului și faza relativă.
De exemplu, Figura 5 prezintă curenții rms înregistrați și factorul de putere săptămânal pentru un set de 3 izolatori. Variația a declanșat alerte pentru un factor de putere săptămânal la 2,5%, comparativ cu o valoare a plăcuței de identificare de 0,32%. Transformatorul a fost luat offline și testele izolatorilor au confirmat starea deteriorată.
Fig 5 Curent de scurgere și factor de putere relativ pentru defectarea izolatorilor
În practică, multe dintre efectele variației sistemului pot fi eliminate prin calcularea valorii factorului de putere și a capacitantei pentru a elimina unele dintre efectele impuse de sistem. Tehnica Factorului de putere relativ a reușit să identifice izolatorii deteriorați și să prevină eșecul acestora de mai bine de două decenii: factorul de putere relativ a salvat o varietate de tipuri de izolatori.
Măsurători online – Factor de putere adevărat
Factorul de putere adevărat (TPF) este numit „adevărat”, deoarece ia unghiul de fază dintre o tensiune și un curent, utilizând o referință de tensiune, așa cum se arată în Figura 6, unde un izolator și un transformator de măsura (IT) se află pe aceeași bara. Ca și în cazul factorului de putere relativ, tot ce este intre cele două puncte de măsurare face parte din „dispozitivul testat”: izolatorul și transformatorul.
Dacă transformatorul de măsura și izolatorul se află pe diferite laturi ale unui transformator – să spunem un izolator HV și un transformator de măsura LV – atunci întregul transformator face, de asemenea, parte din „obiectul testat” și ar putea fi o cauză a variației factorului de putere final sau a valorilor capacitantei.
Fig 6 Configurare pentru Factor de Putere adevărat
Un avantaj semnificativ al Factorului de putere adevărat este utilizarea sa simultan cu factorul de putere relativ. Rezultatul măsurătorilor simultane este de a avea două analize independente pentru fiecare activ – oferind mai multă încredere într-o decizie de energizare și efectuare de test offline.
Monitorizarea stării izolatorilor a fost dezvoltată de-a lungul anilor, astfel încât sistemele de monitorizare pot replica teste offline. Creșterea datelor disponibile susține gestionarea riscului activelor, oferind în mod eficient informații utilizabile în timp util.
CALISTO T1 sistem all-in-one configurabil de monitorizare pentru prevenirea defectării transformatoarelor
Reunește funcționalitatea a 3 dintre cele mai bune dispozitive de monitorizare si se conectează la analiza
gazelor dizolvate și la alte dispozitive de monitorizare.
sursa Doble
Discuta cu specialistii nostri despre aplicatiile la care poti folosi aceste produse ofertare@arc.ro
Tel: 0268-472 577
