UTICAJ PROMENE RADNE TEMPERATURE NA DIELEKTR IČNU ČVRSTOĆU TRANSFORMATORSKOG ULJA

Cigre CG 2011Cigre CG 2011 11

UTICAJ PROMENE RADNE TEMPERATURE NA UTICAJ PROMENE RADNE TEMPERATURE NA DIELEKTRDIELEKTRIČNU ČVRSTOĆU TRANSFORMATORSKOG IČNU ČVRSTOĆU TRANSFORMATORSKOG

ULJAULJA

Ljubiša Nikolić, Nikola Ilić,Slađana Teslić – Ljubiša Nikolić, Nikola Ilić,Slađana Teslić – ETI”Nikola Tesla”, BeogradETI”Nikola Tesla”, BeogradSlavče Jevtić – TENT-ASlavče Jevtić – TENT-ACG-Cigre-2011CG-Cigre-2011


1 1 RRELATIVNA OVLAŽENOST ULJAELATIVNA OVLAŽENOST ULJA


1.1 R1.1 Relativna ovlaelativna ovlaženost uljaženost ulja(po zapremini ili po težini)(po zapremini ili po težini)

RH = Cw/Cw-max = f(Cw-max)RH = Cw/Cw-max = f(Cw-max)

RH(%)= 100*Cw/Cw-max = f(Cw-max)RH(%)= 100*Cw/Cw-max = f(Cw-max) RH – RH – relativna ovlaženost uljarelativna ovlaženost ulja RH(%) - RH(%) - relativna ovlaženost ulja u procentimarelativna ovlaženost ulja u procentima Cw(ppm) – Cw(ppm) – sadržaj vode u ulju na nekoj temp. sadržaj vode u ulju na nekoj temp. Cw-max(ppm) – Cw-max(ppm) – maksimalni sadržaj rastvorene maksimalni sadržaj rastvorene

vode za datu temperaturu.vode za datu temperaturu. PS: Kod ulja uobičajeno govorimo o težinskim odnosima, PS: Kod ulja uobičajeno govorimo o težinskim odnosima,

kod gasova su uobičajeni zapreminski odnosikod gasova su uobičajeni zapreminski odnosi


1.2 Kriva zasićenja ulja vodom1.2 Kriva zasićenja ulja vodom(Sadržaj vode pri RH=100%)(Sadržaj vode pri RH=100%)


1.3 Odnosi abs.sadržaja vlage u 1.3 Odnosi abs.sadržaja vlage u transf.ulju i sadržaja vlage u papirutransf.ulju i sadržaja vlage u papiru ((u stanju ekvilibrijuma: Nielsen-ove krive,...)u stanju ekvilibrijuma: Nielsen-ove krive,...)


1.4 ON-line kontrola rel.ovlaženosti ulja1.4 ON-line kontrola rel.ovlaženosti ulja

Sadržaj vlage Sadržaj vlage u uljuu ulju Srednja temperaturaSrednja temperatura EkvilibrijumEkvilibrijum Kriva zasićenjaKriva zasićenja

Dinamičko praćenje Dinamičko praćenje RH u vremenu i RH u vremenu i procena DČprocena DČuu


1.5 Kapacitivna sonda za merenje RH ulja1.5 Kapacitivna sonda za merenje RH ulja

Kapacitivna sonda se sastoji od dve elektrode, jedna je Kapacitivna sonda se sastoji od dve elektrode, jedna je porozna, i higroskopnim dielektrikom. Rel.diel.konstanta porozna, i higroskopnim dielektrikom. Rel.diel.konstanta vode je 80. Merenjem promene kapacitivnosti ovakve vode je 80. Merenjem promene kapacitivnosti ovakve

sonde, uređaj se kalibriše da meri RH.sonde, uređaj se kalibriše da meri RH.


1.6 Kontrola ovlaženosti drveta, papira,...1.6 Kontrola ovlaženosti drveta, papira,...


1.7 Uređaji za merenje ovlaženosti papira1.7 Uređaji za merenje ovlaženosti papira


1.8 Relativna i apsol. ovlaženost papira1.8 Relativna i apsol. ovlaženost papira


1.9 Rel.ovlaženost papira u funkciji 1.9 Rel.ovlaženost papira u funkciji absol.ovlaženosti papira i temperatureabsol.ovlaženosti papira i temperature


1.10 Promena RH(%RS) transf.ulja za 1.10 Promena RH(%RS) transf.ulja za vreme ogleda zagrevanja ETvreme ogleda zagrevanja ET


1.11 Promena RH (%RS) transf.ulja za 1.11 Promena RH (%RS) transf.ulja za vreme ogleda zagrevanja ETvreme ogleda zagrevanja ET


1.12 Negativne posledice ovlaženosti ET1.12 Negativne posledice ovlaženosti ET

Ubrzano starenje celuloznih materijala Ubrzano starenje celuloznih materijala (papir +presbord/kraftbord)(papir +presbord/kraftbord)

Smanjenje DČ ulja sa povećanjem RHSmanjenje DČ ulja sa povećanjem RH Smanjenje DČ čvrste izolacijeSmanjenje DČ čvrste izolacije Rizik od stvaranja mehurića pri naglom Rizik od stvaranja mehurića pri naglom

povećanju temperature namotajapovećanju temperature namotaja


2 ZAVISNOST DČ i RH2 ZAVISNOST DČ i RH ULJAULJA


2.1 Zavisnost DČ i RH2.1 Zavisnost DČ i RH

DČ DČ = = DČmax*(1 – RH),DČmax*(1 – RH), DČmaxDČmax –je –je DČDČ potpuno čistog i suvog ulja i znosi≈85kV/2,5mm potpuno čistog i suvog ulja i znosi≈85kV/2,5mm RHRH – –ovlažnost ulja,ovlažnost ulja, RHRH==(RH(%)(RH(%)=(Cw/Cw-max)*100=(Cw/Cw-max)*100

Linearnost ovakve relacije je sasvim zadovoljavajuća u opsegu Linearnost ovakve relacije je sasvim zadovoljavajuća u opsegu RHRH od od 0,05 0,05 do oko 0,8do oko 0,8. Realne promene vrednosti DČ u funkciji Cw, i RH pri nekoj . Realne promene vrednosti DČ u funkciji Cw, i RH pri nekoj temperaturi prikazane su sledećim grafikom. temperaturi prikazane su sledećim grafikom.

U IS ET sa uljno-papirnom izolacijom povećanjem temperature vlaga iz U IS ET sa uljno-papirnom izolacijom povećanjem temperature vlaga iz papira migrira i deponuje se u ulju, i tako menja dotadašnje stanje ravnoteže papira migrira i deponuje se u ulju, i tako menja dotadašnje stanje ravnoteže tj. količinu rastvorene vlage u ulju. To znači da se u jednom idealnom tj. količinu rastvorene vlage u ulju. To znači da se u jednom idealnom sistemu oba ova suprotstavljena efekta kompenzujusistemu oba ova suprotstavljena efekta kompenzuju..


2.3 Ilustracija ET sa različitim Cp(%)2.3 Ilustracija ET sa različitim Cp(%)(DČ u radu ET, i merena u Laboratoriji)(DČ u radu ET, i merena u Laboratoriji)


3 IZVORI KONTAMINACIJE VLAGOM3 IZVORI KONTAMINACIJE VLAGOM jednog ETjednog ET


3.1 Detalj namotaja VN3.1 Detalj namotaja VN


3.2 Odnosi masa i površina čvrste 3.2 Odnosi masa i površina čvrste celulozne izolacije u funkciji njene celulozne izolacije u funkciji njene

namene tj.debljine izolacijanamene tj.debljine izolacija

Primer blok transf.: 400MVA, 18/347kVPrimer blok transf.: 400MVA, 18/347kV


3.3 Raspodela temperature i vlage po 3.3 Raspodela temperature i vlage po visini ETvisini ET


3.4 Primer promene sadržaja vlage u 3.4 Primer promene sadržaja vlage u ulju i papiru u zavisnosti od pog. stanja ulju i papiru u zavisnosti od pog. stanja

ETET


3.5 Difuzione vrem. konstante za3.5 Difuzione vrem. konstante za uljno-uljno-papirni sistem u zavisnosti od debljine papirni sistem u zavisnosti od debljine

“papira”“papira”


4 ON-line MONITORING 4 ON-line MONITORING OVLAŽENOSTI TRANSF.ULJAOVLAŽENOSTI TRANSF.ULJA


4.1 Primer 1: Promena RH transf.ulja sa 4.1 Primer 1: Promena RH transf.ulja sa promenom temperaturepromenom temperature


4.2 Primer 2: Promena RH transf.ulja sa 4.2 Primer 2: Promena RH transf.ulja sa promenom temperaturepromenom temperature


4.3 Primer 3: Promena abs.sadržaja 4.3 Primer 3: Promena abs.sadržaja vlage u papiru i u transf.ulju sa vlage u papiru i u transf.ulju sa

promenom temperaturepromenom temperature


5 ŽIVOTNI VEK ET U FUNKCIJI 5 ŽIVOTNI VEK ET U FUNKCIJI NJEGOVE OVLAŽENOSTINJEGOVE OVLAŽENOSTI


6 Uticaj vlage kombinovan sa 6 Uticaj vlage kombinovan sa sadržajem čestica na DČ uljasadržajem čestica na DČ ulja


7 EKSPERIMENT7 EKSPERIMENT

Na modelu uljno-papirnog izolacionog Na modelu uljno-papirnog izolacionog sistema za ET reda 200MW, 220kV:sistema za ET reda 200MW, 220kV:

1,7 kg trafoborda 3mm1,7 kg trafoborda 3mm 0,6 kg trafoborda 1mm0,6 kg trafoborda 1mm 15 lit čistog i suvog transf. ulja 15 lit čistog i suvog transf. ulja

Odnos papir-ulje: 1: (6-7)Odnos papir-ulje: 1: (6-7)


7.1 Trafobord u modelu7.1 Trafobord u modelu

(1,7kg 3mm + 0,6kg 1mm)(1,7kg 3mm + 0,6kg 1mm)


7.2 Merenje DČ ulja u modelu7.2 Merenje DČ ulja u modelu(integrisane merne elektrode: fi 20mm, razmak 1mm)(integrisane merne elektrode: fi 20mm, razmak 1mm)


7.3 Kondicioniranje uljno-papirnog 7.3 Kondicioniranje uljno-papirnog modela: 60modela: 6000C, 4 dana x 24hC, 4 dana x 24h


7.4 Simulacija naglog pada temperature 7.4 Simulacija naglog pada temperature ovlaženog ET ovlaženog ET

(npr. ispad iz pogona posle visokog opterećenja pri ledenoj kiši)(npr. ispad iz pogona posle visokog opterećenja pri ledenoj kiši)


7.5 Merenje DČ tokom pada temperature 7.5 Merenje DČ tokom pada temperature u modelu (negu modelu (negaativni gradijent temp.)tivni gradijent temp.)


7.6 Merni rezultati: 7.6 Merni rezultati: DČ u f(temp. i vremena)DČ u f(temp. i vremena)

Real. t RPt100 Θ ΔΘ/Δt DČ DČ

vreme (min) (Ω) (°C) (°C/min) (kV/mm) (kV/cm)

13:04 0 122.4 58.24 28 280

13:08 4 119.3 50.18 2.02 21 210

13:10 6 117.6 45.76 2.21 26 260

13:12 8 116.3 42.38 1.69 15 150

13:14 10 115.2 39.52 1.43 25 250

13:16 12 114.3 37.18 1.17 19 190

13:18 14 113.6 35.36 0.91 17 170

13:20 16 112.6 32.76 1.30 22 220

13:22 18 111.8 30.68 1.04 18 180

13:23 19 111.1 28.86 1.82 19 190

13:28 24 110.3 26.78 0.42 20 200

13:30 26 109.7 25.22 0.78 16 160

13:32 28 109.2 23.92 0.65 14.5 145

13:34 30 108.8 22.88 0.52 14.5 145

13:36 32 108.4 21.84 0.52 14.5 145

13:38 34 108.1 21.06 0.39 16 160

13:40 36 107.8 20.28 0.39 13 130

13:42 38 107.5 19.5 0.39 13 130

13:44 40 107.3 18.98 0.26 17 170

13:46 42 107 18.2 0.39 16 160

13:48 44 106.6 17.16 0.52 15 150

13:52 48 106.3 16.38 0.19 12 120

13:54 50 106.1 15.86 0.26 12.5 125

13:56 52 105.9 15.34 0.26 12 120

13:58 54 105.8 15.08 0.13 10 100

14:00 56 105.7 14.82 0.13 10 100

14:02 58 105.5 14.3 0.26 10 100

14:06 62 105.2 13.52 0.19 10 100

14:11 67 104.9 12.74 0.16 8 80

14:14 70 104.7 12.22 0.17 8 80

14:16 72 104.6 11.96 0.13 8 80

14:21 77 104.3 11.18 0.16 7 70

14:24 80 104.2 10.92 0.09 7 70

14:31 87 103.9 10.14 0.11 5 50

14:36 92 103.7 9.62 0.10 5 50

14:40 96 103.5 9.1 0.13 7 70

15:30 146 104.3 11.18 -0.04 5 50

16:10 186 104.7 12.22 -0.03 5 50

07:55 200 107.5 19.5 40 400

08:02 207 107.5 19.5 0.00 38 380

08:09 214 107.5 19.5 0.00 38 380

08:14 219 107.5 19.5 0.00 43 430

08:16 221 107.5 19.5 0.00 47 470

08:18 223 107.5 19.5 0.00 44 440


7.7 DČ = f(hlađenja i vremena)7.7 DČ = f(hlađenja i vremena)(grafički prikaz rezultata merenja)(grafički prikaz rezultata merenja)

Posle oko 90 min je došlo do zasićenja ulja vlagom u formi suspenzije Posle oko 90 min je došlo do zasićenja ulja vlagom u formi suspenzije kapljicama vlage , i do praktičnog gubitka DČ. Posle 60h DČ je totalno kapljicama vlage , i do praktičnog gubitka DČ. Posle 60h DČ je totalno regenerisana.regenerisana. Na uzorku ulja na po Na uzorku ulja na poččetku merenjaetku merenja sadržaj vode je bio 86ppm, sadržaj vode je bio 86ppm, na uzorku ohlađenog ulja posle 60 sati je bio 10,8ppm.na uzorku ohlađenog ulja posle 60 sati je bio 10,8ppm.

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

0 50 100 150 200 250

t(min)

DČ

(kV

/mm

)

hladjenje od 60C do 10C,Cw=86ppm

posle 60 sati na 20C, Cw=10,8ppm


8 Konvenc. dijagnostika ovlaženih ET8 Konvenc. dijagnostika ovlaženih ET(određivanje sadržaja vlage)(određivanje sadržaja vlage)

OFF-LineOFF-Line (isključen i razvezan ET)(isključen i razvezan ET)

RVM-Recavery Voltage RVM-Recavery Voltage MeterMeter

PDC-Polarization-PDC-Polarization-Depolarization CurrentDepolarization Current

FDS-Frequently Domain FDS-Frequently Domain SpectarSpectar

Faktor diel.gubitaka papira, Faktor diel.gubitaka papira, (tgd(tgdPP=0,0021+0,0083C=0,0021+0,0083CPP

22, , εεrr=3,8+0,41C=3,8+0,41Cpp, , pri 80pri 80°°C, a C, a tgtgδδPP preko tg preko tgδδNAMNAM i tg i tgδδULJAULJA))

direktna sa papira/uzorka KFdirektna sa papira/uzorka KF

ON-Line ON-Line (za vreme normal. pogona)(za vreme normal. pogona)

Na osnovu sadržaja vode u Na osnovu sadržaja vode u uzorku ulja uzetom na uzorku ulja uzetom na temeraturi t, i preko temeraturi t, i preko ekvilibrijumskih krivih ekvilibrijumskih krivih Cp(%)=f(Cw(ppm)-lab. i t-Cp(%)=f(Cw(ppm)-lab. i t-pogon), npr. Nielsen, pogon), npr. Nielsen, Piper,... (izvođenje Piper,... (izvođenje zaključaka je regulisano zaključaka je regulisano standardima, i sa standardima, i sa lab.rezultatima za DČulja lab.rezultatima za DČulja učestvuje u proceni stanja učestvuje u proceni stanja ET)ET)


8.1 Sistematska greška pri konvenc. 8.1 Sistematska greška pri konvenc. proceni ON-line na osnovu proceni ON-line na osnovu

ekvilibrijumskih kriviekvilibrijumskih krivi

HLADAN ETHLADAN ET

Cw(ppm) –niskoCw(ppm) –nisko DČDČ(kV/2,5mm)(kV/2,5mm) – visoko – visoko

TOPAO/VRUĆ ETTOPAO/VRUĆ ET

Cw(ppm) - visokoCw(ppm) - visoko DČDČ(kV/2,5mm) - (kV/2,5mm) - niskonisko


99 ООN LINE MONITORING N LINE MONITORING OVLAOVLAŽŽENOSTI ULJAENOSTI ULJA

TENT-BTENT-B

725MVA725MVA

21/400kV21/400kV

9 9 gasova+gasova+

RH uljaRH ulja


9.1 Primer ON-line monitoringa9.1 Primer ON-line monitoringa ET 725MVA, 400kVET 725MVA, 400kV

(9 gasova+RH) (9 gasova+RH)


9.2 Primer ON-line monitoringa9.2 Primer ON-line monitoringa ET 725MVA, 400kVET 725MVA, 400kV



9.3 Primer ON-line monitoringa9.3 Primer ON-line monitoringa ET 618MW, 400kVET 618MW, 400kV



10 ILUSTRACIJA PROMENE DČ 10 ILUSTRACIJA PROMENE DČ TOKOM SUŠENJA ETTOKOM SUŠENJA ET

I-zonaI-zona: polako nestajanje : polako nestajanje emulzovane vlage, pa emulzovane vlage, pa stoga i oštro podizanje DČstoga i oštro podizanje DČ

II-zonaII-zona: otklanjanje : otklanjanje rastvorene vode iz uljarastvorene vode iz ulja

III-zonaIII-zona: zona bržeg : zona bržeg sušenja ulja nego što sušenja ulja nego što difuziono pristiže iz papiradifuziono pristiže iz papira


11 PROCENJENI SIGURNOSNI 11 PROCENJENI SIGURNOSNI NIVOI DČ u f-ji naponskog nivoaNIVOI DČ u f-ji naponskog nivoa

Un(kV)Un(kV) Oblast Oblast sigurnih sigurnih nivoa, nivoa,

DČDČ(kV/2,5mm)(kV/2,5mm)

Opasna Opasna oblast, oblast,

DČ(kV/2,5mm)DČ(kV/2,5mm)

do 30do 30 40 - 3040 - 30 2020

do 110do 110 50 - 4050 - 40 3030

do 220do 220 55 - 4555 - 45 3535

preko 220preko 220 60 - 5060 - 50 4040


12 PRIBLIŽNA PROCENA STANJA 12 PRIBLIŽNA PROCENA STANJA ET PO STEPENU OVLAŽENOSTI ETET PO STEPENU OVLAŽENOSTI ET

Stanje ETStanje ET Opis klasifikacije stanja ETOpis klasifikacije stanja ET

DobroDobro Suv ET. Sadržaj vlage ispod 1%. Male promene Suv ET. Sadržaj vlage ispod 1%. Male promene sadržaja vlage u ulju sa temp., tipično ispod 15ppm. sadržaja vlage u ulju sa temp., tipično ispod 15ppm. RH ispod 5% pri rad.temperaturama od 60 do 70CRH ispod 5% pri rad.temperaturama od 60 do 70C

Zadovo-Zadovo-ljavajućeljavajuće

Pod norm.rad.uslovima RH ostaje ispod 30% i pri Pod norm.rad.uslovima RH ostaje ispod 30% i pri najnižim rad.temp. K-ka ovakvih IS je da je sadržaj najnižim rad.temp. K-ka ovakvih IS je da je sadržaj vlage u čvrstoj izolaciji ispod 2%.vlage u čvrstoj izolaciji ispod 2%.

VerovatnoVerovatno

ovlaženovlažen

Pod norm.rad.uslovima RH može da prevaziđe Pod norm.rad.uslovima RH može da prevaziđe vrednost 30% pri najnižim rad.temp. vrednost 30% pri najnižim rad.temp.

OvlaženOvlažen Pod norm.rad.uslovima RH može da dostigne i Pod norm.rad.uslovima RH može da dostigne i prestigne 50% tj. može se opasno približiti zoni u kojoj prestigne 50% tj. može se opasno približiti zoni u kojoj je moguća pojava stvaranja emulzije ulje-voda.je moguća pojava stvaranja emulzije ulje-voda.


ZAKLJUČAKZAKLJUČAK 1. Vlaga u ET je vrlo nepoželjna.1. Vlaga u ET je vrlo nepoželjna.

2. Ako je već prisutna u neželjenoj količini, sagledavanjem 2. Ako je već prisutna u neželjenoj količini, sagledavanjem uticaja na uticaja na izol.izol. k-ke, može se uticati na pouzdanost rada ET, do k-ke, može se uticati na pouzdanost rada ET, do termina za sušenje koji se može planirati.termina za sušenje koji se može planirati.

3. Detektovanjem rizičnih situacija, kada je proboj u ulju vrlo 3. Detektovanjem rizičnih situacija, kada je proboj u ulju vrlo verovatan, možemo ga izbeći određenim manipulacijama.verovatan, možemo ga izbeći određenim manipulacijama.

4. Pomoću aktuelnih kriva DČ, uz poznavanje4. Pomoću aktuelnih kriva DČ, uz poznavanje odnosa količina odnosa količina papir/ulje, moguće je odrediti i minimalno potrebnu količinu papir/ulje, moguće je odrediti i minimalno potrebnu količinu vlage koju treba iz vlage koju treba iz ET eliminisati, da bi se teretio do željene ET eliminisati, da bi se teretio do željene max.temperature,max.temperature, naročito kod OFAN i OFnaročito kod OFAN i OFAAFF


HVALA NA PAŽNJIHVALA NA PAŽNJI


PITANJA ?PITANJA ?


Temperatura pojave mehuriTemperatura pojave mehurića u zavisnosti ća u zavisnosti od sadržaja vlage u namotajuod sadržaja vlage u namotaju

Documents

UTICAJ PROMENE RADNE TEMPERATURE NA DIELEKTR IČNU ČVRSTOĆU TRANSFORMATORSKOG ULJA