Měření kmitočtové odezvy na výkonových transformátorech

FRA je obecně používána pro detekci geometrických změn ve vinutích. Některé příklady, kdy FRA může být použita pro odhalení poruchy, jsou:

• poškození v důsledku vnější závady (zkratu) nebo jiné události s vysokými proudy (včetně zkratových zkoušek);
• poškození v důsledku poruchy přepínače odboček;
• poškození během přepravy, a
• poškození v důsledku seizmických událostí.

Detekce poškození při použití FRA je nejefektivnější, když jsou známy údaje z měření kmitočtové odezvy na stroji v neporušeném stavu (referenční měření); upřednostňuje se provádět měření na všech velkých transformátorech buď v továrně nebo před uvedením do provozu nebo v obou případech. Jestliže pro konkrétní transformátor nejsou k dispozici výsledky referenčního měření, pak referenční průběhy mohou být získány buď na podobném transformátoru nebo z jiné fáze konkrétního transformátoru.
Měření kmitočtové odezvy může být také použito pro modelování energetického systému včetně studií přechodných přepětí.

Aplikace měření kmitočtové odezvy

Přeprava transformátoru
Vyhodnocení případného poškození transformátoru během přepravy je stále víc obecně rozšířenou aplikací měření charakteristiky kmitočtové odezvy. Toto měření může poskytnout informaci o mechanickém stavu jádra, vinutí a upevňovací konstrukce v průběhu jednoho souboru zkoušek. Všechny tyto části jsou náchylné k poškození v průběhu přepravy. Existují však části transformátoru, které jsou také citlivé na poškození při přepravě a které nejsou účinně kontrolovány tímto měřením. Zejména izolace jádra vůči rámu a nádobě by měly být rovněž kontrolovány.
Jako pro všechny ostatní aplikace FRA, provedení zkoušek za stejných podmínek je důležité pro získání spolehlivých výsledků. Proto referenční zkouška musí být provedena na transformátoru v jeho přepravním uspořádání. Obvykle bude transformátor vybaven po demontáži průchodek kryty příslušných otvorů nebo přednostně malými přepravními průchodkami, které se důrazně doporučují k usnadnění zkoušek. Obecně jsou transformátory střední a velké velikosti dopravovány bez oleje (v závislosti na rozměrech a omezovacích opatřeních). Tak je zřejmé, že normální charakteristika kmitočtové odezvy získaná z továrních měření nebo měření na místě instalace nemůže být použita pro tento účel, protože výsledky se budou vzájemně lišit. Na druhou stranu musí být poznamenáno, že výsledky přepravní zkoušky obvykle nemohou být použity jako referenční měření pro budoucí zkoušky v provozních podmínkách. První přepravní vyhodnocovací zkouška musí být provedena jako průběžné měření naprázdno se všemi svorkami bez napětí. Měření nakrátko nejsou stavu citlivě detekovat problémy v oblasti jádra. Zkouška musí být provedena při kmitočtech, které adekvátně pokrývají nejnižší oblast kmitočtů charakteristiky kmitočtové odezvy vzhledem k tomu, že tato oblast kmitočtů se vztahuje na magnetické jádro, které je zvláště citlivé na přepravní poškození.
Po počátečním referenčním měření před začátkem přepravy mohou být kontrolní zkoušky provedeny kdykoliv v průběhu přepravy. Je důležité poznamenat, že měření charakteristiky kmitočtové odezvy by mělo být poslední elektrickou zkouškou před přepravou a první zkouškou po příjezdu na místo. Jiné zkoušky v mezidobí, zvláště stejnosměrné zkoušky a měření (například měření odporu vinutí), mohou změnit stav magnetizace jádra a zabránit spolehlivému vyhodnocení integrity jádra. Stav remanence jádra by měl být zaznamenán ve zkušební dokumentaci společně s polohou přepínače odboček a hladinou oleje nebo jiného použitého média, pokud to není olej. Jestliže zkouška byla provedena krátce po vypuštění oleje, pak tato skutečnost by měla být rovněž zaznamenána, protože se může projevit vliv zbytkového oleje v izolaci. Opakovaná zkouška na místě bez oleje může vést k neprůkazným výsledkům, vzhledem k tomu, že zbytkový olej může při přepravě odtékat z izolace, což může vést ke změnám kapacity a mírnému posunutí křivek odezvy.
Je důležité, aby prostorové uspořádání transformátoru při přepravě bylo pečlivě dokumentováno a bylo dostupné jinému zkušebnímu personálu, který by mohl provádět opakovaná měření. Musí se identifikovat a zaznamenat všechna přepravní uspořádání vzhledem k tomu, že se transformátor může podrobit několika úsekům přepravy jako je přeprava tahačem, lodí, železnicí, vykládání jeřábem ap. Kterýkoliv z těchto přepravních úseků může způsobit nepřípustné mechanické rázy na transformátor. Zkouška před a po přepravních úsecích, které mají různé právní vazby, je rozumná. Po dodání transformátoru na jeho konečné místo instalace se provede poslední měření k vyhodnocení přepravy. Jestliže toto měření nevykáže žádné abnormality, měla by se provést další zkouška kmitočtové odezvy s transformátorem na místě instalace, kompletně sestaveným a zaplněným olejem jako v provozu a toto měření by mělo sloužit jako výchozí, referenční, pro další měření v budoucnosti.
Ve všech případech se doporučuje vyfotografovat spojení mezi měřicím zařízením pro sledování charakteristiky kmitočtové odezvy a průchodkami.

Zkratová zkouška
Měření kmitočtové odezvy mohou prokázat, že jsou tou správnou metodou pro detekci poškození vinutí způsobené zkratovou zkouškou. Tato detekční metoda v mnohém předčí vizuální kontrolu, protože může odhalit nepatrné změny rozměrů vinutí, které nelze vizuálně postřehnout; některá malá posunutí vodičů apod. nemůže být však snadné detekovat použitím tohoto měření kmitočtové odezvy.
Jestliže je použito měření kmitočtové odezvy pro indikaci změn při zkratové zkoušce, pak by měly být realizovány následující kroky:

• Před zkratovou zkouškou by se mělo provést referenční měření na zkratovně.
• Doporučuje se použít měření kmitočtové odezvy před zkratovými zkouškami, aby bylo možné rozhodnout, zda zjištěné změny průběhů jsou způsobeny v důsledku magnetizace jádra nebo deformacemi vinutí.
• Měření musí být provedeno na závěr zkratových zkoušek. Je-li doporučeno, aby se měření kmitočtové odezvy provedlo také mezi aplikacemi zkratů pro detekci začínající poruchy před aplikací dalšího zkratu, pak toto měření může být provedeno s jedním vinutím zkratovaným, jestli je to příhodnější.
• Měření před a po zkoušce by mělo být realizováno, kde je to možné, použitím stejného měřícího zařízení a stejnými měřicími kabely a jejich stejným uspořádáním, aby se eliminovaly všechny možné zdroje potenciálních rozdílů.