DİNAMİK DİRENÇ TESTİ

TEKON ENERJİ - Teoman ÇETİN
TRAFO • TANITICI REKLAM
GÜÇ TRANSFORMATÖRLERİ KADEME DEĞİŞTİRİCİLERİNDE
AŞINAN KADEME DEĞİŞTİRİCİ KONTAKLARININ TESPİTİ
DİNAMİK DİRENÇ TESTİ
TRAFOLARIN YÜKTE KADEME DEĞİŞTİRİCİ
(OLTC) ARIZALARI, GENELLİKLE
İZOLASYON BOZULMASI, MEKANİZMA
ARIZALARI VE KONTAK AŞINMALARI İLE
OLUŞUR. AŞINAN KONTAKLAR OLTC
KAZANI İÇİNDE ETKİN SICAK NOKTALAR
OLUŞTURARAK İZOLASYONUN HIZLA
BOZULMASINA NEDEN OLURLAR. BU
YAZIDA 33 /11 KV BİR GÜÇ TRAFOSUNUN
OLTC KONTAKLARININ DURUMU DINAMIK
KONTAK DİRENCİ TESTİ KULLANILARAK
DEĞERLENDİRİLMİŞ VE KADEME
DEĞİŞTİRİCİ AÇILARAK SONUÇLAR
DOĞRULANMIŞTIR.
Dinamik rezistans eğrileri OLTC
performansını en iyi şekilde
yansıtan bilgiyi içerir. Bu metod ile
kademe değiştiricilerin “dinamik
kontak direnci” eğrileri çıkartılarak
OLTC kontaklarındaki yıpranmanın
karşılaştırmalı değerlendirme
metodu ile zaman içindeki etkisi
ve kontaklarda meydana gelen
aşınmanın reel olarak takibi
sağlanır. Kontak aşınması kademe
değiştiricinin çalışma zamanını
da etkiler. Yıpranmış kontaklar
dinamik rezistans eğrisinde eğrinin
muntazamlığını bozan titreşimler
şeklinde yer alır.
Dinamik rezistans ölçümü, kademe
değiştirici yıpranma ve arızalarını
kademe değiştirici açılmadan
gösteren en etkin test metodudur.
GİRİŞ
Güç transformatörleri güç
sistemlerinde yer alan en değerli
teçhizatlardan biridir. Güç
sistemlerinin güvenilirliği sistemde
bulunan teçhizatın güvenilirliği ile
orantılıdır. Kademe değiştiriciler
trafonun yegane hareketli parçası
olup trafo yapısında yer alan
diğer bölümlere göre daha çabuk
yaşlanırlar.
Kademe değiştiricilerinde oluşan
anahtarlama arkları kontakların
hızla aşınmasına, yağın sürratle
kirlenmesine ve izolasyonunun
bozulmasına neden olur.
OLTC izolasyon yağından alınan
numunenin analizi OLTC’
de olıuşan arızayla ilgili bir
ön bilgi verir. Kontakların ne
durumda olduğunun tespiti ise
ancak kontakların fiilen kontrol
edilmesiyle mümkün olur.
Teoman Çetin
154
Nisan 2014
Dinamik direnç testi OLTC’lerdeki
kademelerin ne durumda
olduğunun OLTC’ nin açılmasına
gerek kalmadan tespitini sağlar.
Dinamik direnç eğrisi OLTC
performansıyla ilgili tüm bilgiyi
içerir. Bu eğri ayni zamanda
anahtarlama zamanlarını da içerir.
Ölçülen anahtarlama zamanları
imalatçı tarafından belirlenen
değerlerle mukayese edilir. Ayrıca
elde edilen dinamik kontak direnci
eğrisi bize kontaklardaki aşınmayı
ve ilgili mekanizmanın sağlıklı
çalışıp çalışmadığı hakkında da
bilgi verir. Kontak aşınmaları,
kontak geçiş süreçlerini de etkiler,
yıpranmış kontaklar elde edilen
grafik eğrisinin düzgünlüğünü
bozar.
OLTC dinamik direnç testi iç
denetime gerek kalmadan OLTC
hatalarını tespit etmek için
kullanılan en etkin metodlardan
biridir.
Her testte beher faz için beklenen
sonuçlar her üz fazda da aynı
olmalıdır. Aşağıdaki örnek
çalışmada 33/11kV güç trafosuna
ait 16 kademeli OLTC’de aşırı
ısınma olduğu “Duval üçgen
yöntemi“ kullanılarak tespit
edilmiş, bilahare kontak dinamik
direnç testi kullanılarak “Dinamik
Direnç değişimlerini” gösteren
grafik elde edilmişdir. Bu işlem
için sargılara 40 A enjekte edilerek
kademeler sırasıyla değiştirilmiş
ve her kademeye ait dirençler
ölçülmüş, her kademede gerilim ve
akan akım ölçülerek direnç eğrisi
çıkartılmışdır. Bilahare kademe
değiştirici açılarak değerlendirme
sonuçlarının doğruluğu kontrol
edilmiştir.
ÖLÇME METODU
Her testte beher faz için beklenen
sonuçlar her üz fazda da ayni
olmalıdır. Kontak geçiş zamanları
imalatçı tarafından verilen geçiş
zamanları ile mukayese edilir.
Transformatörün bağlantı gurubu yıldız veya delta ne
olursa olsun ölçümler her faz için yapılır ve sonuçlar
birbiriyle mukayese edilerek sonuçların uyumlu olup
olmadığı kontrol edilir. Eğer sonuçlar arasındaki fark
yüzde 1’den küçük ise sonuçlar kabul edilebilir olarak
değerlendirilir. Bu testdeki ana amacın sargılar arasında
fark olup olmadığının tespitiyle varsa açık devrelerin
tespitidir.
Dinamik direnç ölçümüyle ilgili şema aşağıda Resim
1’de gösterilmiştir. Bu testte DV Power’ın RMO60TC
test cihazı ve DW - Win yazılımı kullanılmıştır.
ripple ve eğiminin ölçülmesiyle yapılır. Bu test,
bir kademeden bir diğer kademeye geçerken elde
edilen grafikte oluşan kesintileri gösterir. Kademe,
bir kademeden bir diğerine geçerken ölçülen akım
ve gerilim değerleri direnç değişim eğrisini çıkartmak
için kullanılır. Dinamik direnç eğrisi OLTC’nin
performansını özetleyen bir eğridir.
SONUÇLAR VE DEĞERLENDİRİLMESİ
a. Dinamik kontak direnci ön kontrol testi
Şekil 1, enjekte edilen akımın testten önce 30 sn’de ve
300 mΩ’da kararlı hale geldiğini göstermektedir. Bu
sonuç, başlangıç direncinin 300 mΩ ve
bekleme süresinin 45-60 ms olduğunu göstermektedir
Resim 1 - Güç transormatörlerinde OLTC analizi
A. Dinamik direnç ön kontrol testi
Bu test, uygun akım büyüklüğü sağlanması ve enjekte
edilen akımın kararlı bir değere erişmesi için gerekli
zamanın tahmin edilebilmesi için transformatör DC
direnç testinden önce gerçekleştirilir. Böylelikle enjekte
edilmesi gereken akım büyüklüğü optimize edilerek
test süresinin kısaltılması sağlanır.
B. Sargı statik direnç testi
Sargı direncinin ölçülmesi, gevşek bağlantıların,
iletkenlerdeki kopuklukların ve kademe değiştirici
kontaklarında yüksek değerli direnc oluşup
oluşmadığının tespiti için kullanılır. Bu test, trafo
sargılarına trafonun anma akımının yüzde 10’u
büyüklüğünde DC akım enjekte edilerek, akımın
kararlı hale gelmesini takiben, sargılarda oluşan DC
gerilimin ölçülmesiyle gerçekleştirilir. Sargı dirençleri
kademe değiştiricisine bağlı her sargı için teker teker
ölçülür. Bu direnç değerleri arasında lineer bir bağlantı
olması gerekir.
Şekil 1. Ölçmelerden önce yapılan ön test
b. Sargı statik direnci testi
Sargı Statik Direnç eğrisi, alt kademeden üst
kademelere çıkış (Şekil 2) ve üst kademeden aşağı iniş
(Şekil 3) pozisyonları için çıkartılmıştır. Görüldüğü gibi
her iki pozisyonda da kontak geçiş direncleri kabul
edilebilir (yüzde 5) sınırları içindedir .
C. Kontak geçiş zamanı
Her kademe değiştirme operasyonuna ait kontak geçiş
zamanı “Dinamik Kontak Direnç” eğrisinden elde edilir.
Bu değerler imalatçı tarafından verilen geçiş zamanları
ile mukayese edilir. Her iki değer arasındaki fark 10 ms
‘den fazla ise Kademe değiştiricinin açılarak gerekli
kontrollar yapılmalıdır.
D. Kontak dinamik geçiş direnci
Dinamik Kontak Geçiş Direnci testi, OLTC bir
kademeden sonraki kademeye geçerken oluşan
Şekil 2. Statik Direnç Eğrisi, altdan üst kademelere çıkışı
(her üç faz için)
155
Nisan 2014
d. Dinamik direnç ölçümü ve sonuçları
Şekil 6.a ‘da U fazına ait direnç eğrisinde bütün
kademe pozisyonlarında bozulmalar
görülmektedir.
Şekil 3. Statik Direnç Eğrisi. Kademenin üst kademeden alt,
kademelere inişi (her üç faz için)
c. Kontak geçiş zamanı ölçümü
Kademeler arası geçiş zamanı kademenin her faz
için yukarı çıkışı Şekil 4’te ve aşağı inişi Şekil 5’te
gösterilmiştir. Kademenin yukarı çıkış operasyonunda
kademe geçiş sürecinin her faz için aynı olmadığı
görülmektedir. Buradan U-V, U-W ve V-W fazları için
geçiş süreçlerinin 6 nolu kademeden itibaren tutarsız
olduğu görülecektir. Diğer tarafdan OLTC’nin aşağı
doğru hreketinde her üç fazda da U-V, U-W ve V-W
kontak geçiş süreleri birbirlerine göre tutarsızdır.
Bu tutarsızlığın ana nedeni dönen mekanizma
dişlilerindeki yanlış ayar ve OLTC’deki mekanik
problemler ve mekanizmanın kademe seçme anahtarı
ile olan uyumsuzluğundan ileri gelmektedir.
Şekil 6a - U fazı eğrisindeki sapmalar
Şekil 6.b’de bir kademeyde, kademe geçiş direncine
ait eğri verilmişdir. Bu eğride, sabit ve hareketli
kontaklarda akımdaki bozulmalar görülmekte ve
bu bozulmalar tüm kademe geçişlerinde birbirine
benzemektedir.
Şekil 6b - Kademe değişimi esnasında direnç eğrisinde oluşan bozulma
156
Nisan 2014
Şekil 4 - Kontak geçiş süreleri arasındaki fark.
(Kademe yukarı çıkarken)
Bozulmalar diğer fazlarla mukayese edildiğinde
kademenin aşağıdan yukarı ve yukarıdan aşağı
doğru hareketinde bütün fazlarda da benzer olduğu
görülmektedir, Şekil 7.a ve 7.b.
Şekil 5 - Kontak geçiş süreleri arasındaki fark.
(Kademe aşağı inerken)
Şekil 7a - Kontak dinamik direnci. U, V ve W fazlarında kademe yukarı
doğru hareket ederken
VI. REFERANSLAR
[1] Ohlen M., Dueck B, Wernli H., «Dynamic Resistance
Measurements – A Tool for Circuit Breaker Diagnostics»,
1995 Stockholm Power Tech International Symposium
on Electric Power Engineering, Vol. 6, p. 108
[2] P.Kang and D. Birtwhistle, “Condition monitoring
of power transformer on-load-tap-changers. part
2: Detection of ageing from vibration signatures,”
Generation, Transmission and Distribution, IEE
Proceedings, vol. 148, no. 4, pp. 307–311, 2001.
Şekil 7b - Kontak dinamik direnci. U, V ve W fazlarında kademe aşağı
doğru hareket ederken
Kademe değiştirici kontrol için açıldığında hareketli
kontağın oluşan arklarla aşındığı görülmüştür,
(Şekil 8)
[3] J. D. Pengju Kang, David Birtwhistle and D.
McCulloch, “Non-invasive on-line condition monitoring
of on load tap changers,” Generation, Transmission and
Distribution, IEE Proceedings, vol. 3, pp. 2223–2228,
January 2000.
[4] P. Kang and D. Birtwhistle, “Condition assessment of
power transformer onload tap changers using wavelet
analysis and self organizing map: Field evaluation,” IEEE
Transactions on Power Delivery, vol. 18, pp. 78– 84,
January 2003.
[5] Cigre WG 12.05. “An international survey on failures
in large power transformers in service.”, ELECTRA No.
88, p. 21 - 48, 1983.
Şekil 8 - Kademe değiştirici kontaklarındaki aşınma
Böyle bir problem kontaklarda aşırı ısınmaya, aşınmaya
ve yıpranmış kontaklarda kömürleşmeye neden olur.
Kömürleşme kontak yüzeylerindeki yağın yük akımının
akışı esnasında yanmasıyla oluşur. Karbonlaşma kontak
dirençlerinin artmasına neden olur.
Test sonuçları kontaklardaki karbonlaşmadan başka
selektör anahtarı hareketinde de gecikme olduğunu
göstermişdir. Bu problem ilgili yayların ve tahrik
eksenindeki bozulmalardan meydana gelmiştir.
Kontaklardaki bozulma kontak geçiş süresinin de
uzamasına neden olmuştur. Aşınmış kontaklar geçen
akımın daha çabuk kesilmesine, bu da kademeler arası
geçiş zamanının uzamasına neden olmuştur.
SONUÇ
Dinamik kontak direnci testi kademe değiştirme
esnasında tespit edilen direnç eğrisi kullanılarak
hangi kontağın yıpranmış / arızalı olduğunu
gösterir, dirençlerdeki değişim OLTC’lerdeki problem
büyümeden ilk başlangıcı esnasında tespit edilir.
158
Nisan 2014
[6] H. U. Schellhase, R.G. Pollock, A.S. Rao, E.C.
Korolenko, and B. Ward. “Load tap changers:
investigations of contacts, contact wear and
contact coking.”, Proceedings of the Forty-Eighth IEEE
Holm Conference on Electrical Contacts, 2002,
pp. 259- 272.
[7] M.S.A. Minhas, J.P. Reynders, P.J. de Klerk.
“Failures in power system transformers and
appropriate monitoring techniques.”, 11th int.
symposium on high voltage engineering, London, paper
1.94.S23, 1999.
[8] D.J. Allan, A. White. “Transformer design for high
reliability.”, „The Reliability of Transmission and
Distribution Equipment”, 2931 March 1995, Conference Publication No. 406,
IEEE, 1995, pp. 66-72.
[9] G. Breen. “Essential requirements to maintain
transformers in service.”, presented at the International
Council on Large Electric Systems (CIGRE), Paris, France,
1992, report 12-103.
[10] Michel Duval “The Duval Triangle for Load Tap
Changers, Non-Mineral Oils and Low Temperature Faults
in Transformers”, November/December 2008, IEEE
Electrical Insulation Magazine, pp. 22-29

Download Report