Měření charakteristiky kmitočtové odezvy se realizuje provedením analýzy kmitočtové odezvy (FRA). FRA může být použita pro detekci změn aktivních částí zkoušeného objektu (vinutí, vodičů a jádra).
FRA je obecně používána pro detekci geometrických změn ve vinutích, viz přílohu B. 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.
Při měření charakteristiky kmitočtové odezvy je nízkonapěťový signál přiveden na svorku zkoušeného objektu proti nádobě. Měřené napětí na vstupní svorce se uvažuje jako referenční signál a druhý napěťový signál (signál odezvy) je měřen na měřicí impedanci zapojené mezi druhou svorkou a nádobou. Amplituda kmitočtové odezvy je skalárním poměrem mezi signálem odezvy (Vout) a referenčním napětím (Vin) (uváděným v db) jako funkce kmitočtu. Fáze kmitočtu odezvy je fázovým rozdílem mezi Vin a Vout (uváděným ve stupních).
Měření napětí odezvy se provádí na impedanci, která je vstupní impedancí kanálu pro měření odezvy a je zvolena 50 Ω.
Každý koaxiální kabel připojený mezi svorku zkoušeného objektu a napětí měřicího přístroje musí být uzavřen impedancí. Pro přesné měření poměru jsou měřicí kanály pro odezvu a referenční napětí a vodiče identické.
Charakteristická impedance koaxiálních měřicích kabelů je zvolena tak, aby byla v souladu se vstupní impedancí měřicích kanálů kvůli vyloučení odrazů signálu a pro eliminaci vlivu koaxiálních kabelů na měření. S vodičem odpovídající vlnové impedanci je měřicí impedance efektivně aplikována na svorku zkoušeného objektu.
Protože Vout / Vin se mění v širokém rozsahu, je tento poměr vyjádřen v decibelech (dB). Relativní napětí odezvy se vypočítá jako 20 x log10 (VoutVin ), kde (Vout / Vin) je skalární poměr.
Stav zkoušeného objektu během měření
Pro měření v továrně i na místě instalace musí být zkoušený objekt kompletně sestaven jako v provozu se všemi průchodkami, ale chladiče a pomocná zařízení nemusí být namontována. Transformátory a tlumivky plněné kapalinou nebo plynem musí být naplněny kapalinou nebo plynem stejného typu (podobné relativní permitivity), která bude použita v provozu. Veškeré přípojnice nebo jiný systém připojení nebo spojky pro zkoušku musí být odstraněny a ke zkoušenému objektu nesmí být připojeno nic jiného, než co souvisí s konkrétním měřením, které má být provedeno. Jestliže jsou instalovány vnitřní přístrojové transformátory proudu, pak jejich sekundární svorky musí být zkratovány a uzemněny. Spojky jádra a kostry s nádobou musí být kompletní a nádoba musí být spojena se zemí.
Jestliže transformátor není v továrně sestaven pro provozní podmínky, například jestliže průchodky typu olej/vzduch jsou použity pro zkoušky v továrně a průchodky typu olej/SF6 budou použity v instalaci na místě, potom referenční měření FRA může být provedeno až na místě instalace, viz další text.
Pokud jsou předepsána zákazníkem zvláštní zapojení a jsou určena pro zkoušený objekt k umožnění měření kmitočtové odezvy upraveným pro přepravu, pak musí být měření provedeno jednak, když je zkoušený objekt plně sestaven (zaplněn kapalinou) a jednak v přepravním uspořádání před dopravou (vypuštěn, jestliže je to pro přepravu požadováno) a následně, jak stanoví zákazník.
V případě zkoušek na místě instalace musí být zkoušený objekt odpojen od souvisejících elektrických sítí na všech svorkách vinutí a zabezpečen pro zkoušku. Přívodní vedení, nulová svorka a veškerá terciární zapojení musí být odpojena, ale nádoba musí být uzemněna. V případě, kdy se jedná o tzv. terciární vinutí do otevřeného trojúhelníka, musí být měření provedeno v uzavřeném trojúhelníku. V případech, kde není možné se připojit přímo ke svorce, se musí detaily spojení zaznamenat společně s naměřenými výsledky vzhledem k tomu, že jakékoliv pomocné přípojnice, připojené ke svorkám transformátoru, mohou ovlivnit zkušební výsledky.
Jestliže je transformátor přímo připojen na přípojnice izolované SF6, pak lze provést měření připojením na rozpojené spojení se zemí přes zemní spínač. V takovém případě musí být měření provedeno jak přímo na svorky před smontovanými SF6 přípojnicemi, tak i při použití zemního spínače.
Měření se musí provádět přibližně při teplotě okolí (například, ne bezprostředně po skončené oteplovací zkoušce). V průběhu měření musí být zaznamenána teplota dielektrika zkoušeného objektu (normálně teplota v horní vrstvě kapaliny). Při měření prováděnými na místě instalace se provádí měření teploty, extrémní teplota bude mít jen nepatrný vliv na měření.
Doporučuje se, pokud je možné, neprovádět toto měření, pokud se u zkoušeného objektu rychle mění teplota, například po ošetření oleje.
Legenda
A- přívodní vodič
B- referenční vodič
C- vodič pro měření odezvy
D- připojení uzemnění
Zapojení při měření a kontroly zapojení
Zapojení při měření a uzemnění
Metody připojení koaxiálních vodičů a uzemnění jejich stínění na zkoušeném objektu jsou uvedeny v příloze A normy ČSN EN 60076-18.
Špatné spoje mohou způsobit značné chyby měření; zvláště je třeba věnovat pozornost neporušenosti hlavních a zemních spojů. Tato neporušenost musí být zkontrolována na konci koaxiálního kabelu u přístroje před začátkem měření. Pokud se provádí připojení pod šrouby nebo na příruby, pak musí být prověřeno, že je zajištěno dobré spojení s vinutím nebo s nádobou zkoušeného objektu.
Měření nulové odezvy
Jestliže je požadováno měření nulové odezvy, pak toto měření musí být provedeno jako dodatečné měření. Před začátkem měření musí být všechny měřicí vodiče připojeny k jedné z nejvyšších napěťových svorek a uzemněny obvyklým způsobem. Měření se pak provádí pouze ze svorky, která bude vykazovat kmitočtovou odezvu měřicího obvodu. Měření nulové odezvy se musí také opakovat na ostatních napěťových svorkách, je-li to předepsáno.
Měření nulové odezvy může poskytnout užitečnou informaci, pokud jde o nejvyšší kmitočet, při kterém je možné měření realizovat. Měření nulové odezvy není kontrolou kalibrace a nemělo by se pokoušet odstranit odchylky pozorované při měření nulové odezvy od výsledků měření.
Kontrola opakovatelnosti
Na konci standardního měření musí být měřicí kabely a zemnicí spojení odpojeny a musí se zopakovat a zaznamenat první měření.
Tato kontrola je nezbytná pro vyhodnocení opakovatelnosti a využitelnosti diagnostického kmitočtového rozsahu v konkrétních podmínkách měření.
Kontrola provedení měřicího přístroje
K ověření provedení (kvality) měřicího přístroje musí být provedena jedna ze tří kontrol, pokud je pochybnost o kvalitě tohoto zařízení.
- a) Spojí se přívodní, referenční a odezvový kanál přístroje dohromady použitím vhodných vodičů s nízkými ztrátami a ověří se, že naměřený poměr amplitud je 0 dB ± 0,3 dB v celém kmitočtovém rozsahu.
Spojí se přívodní a referenční kanály dohromady a svorka odezvy se nechá nepřipojená a zkontroluje se, jestli je měřený poměr amplitud menší než -90 dB v celém kmitočtovém rozsahu. - b) Kvalita přístroje může být zkontrolována měřením odezvy známého zkušebního objektu (zkušební krabička) a kontrolou, že měřený poměr amplitud odpovídá očekávanému zeslabení
zkoušeného objektu v rozsahu požadavků uvedených v 5.1.2 v celém kmitočtovém rozsahu. Zkušební objekt musí mít kmitočtovou odezvu, která pokrývá rozsah zeslabení -10 dB až -80 dB. - c) Správná činnost přístroje může být zkontrolována použitím kontrolního postupu předepsaného výrobcem přístroje. Tento kontrolní postup musí ověřit, že přístroj pracuje v parametrech uvedených v 5.1.2 normy ČSN EN 60076-18 přinejmenším v rozsahu zeslabení od -10 dB do -80 dB v celém rozsahu kmitočtů.
