Tehomuuntajien kunnonvalvontamittaukset
Penttilä, Lauri (2017)
Penttilä, Lauri
Satakunnan ammattikorkeakoulu
2017
All rights reserved
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-201704034065
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-201704034065
Tiivistelmä
Muuntajat ovat sähkönsiirtoverkon ja jakeluverkon toiminnan perusta. Siirtoverkossa tehomuuntajat ovat kalleimpia yksittäisiä komponentteja. Vikaantuessaan muuntajat voivat aiheuttaa suurta rahallista tappiota käyttökatkojen ja muuntajapalojen aiheuttamana. Muuntajan tekninen käyttöikä voi nousta jopa 60-70 vuoteen oikein huollettuna. Huonoimmissa tapauksissa muuntajat saadaan käyttöikänsä päähän kuitenkin jo jopa kymmenessä vuodessa. Lisäksi avaavia huoltoja suoritetaan muuntajille usein ajan perusteella sen sijaan, että huollon ajankohta perustuisi laitteen todelliseen kuntoon. Asiantuntevalla kunnonvalvonnalla on kuitenkin muuntajia ajatellen mahdollista saavuttaa ylimääräisten huoltokulujen eliminointi, vikaantumisista aiheutuvien kulujen väheneminen sekä investointi- ja huoltokustannusten ennustettavuus.
Tarkoituksena työssä oli tutustua muuntajille tarkoitettuihin, kentällä suoritettaviin kunnonvalvontamittauksiin sekä niiden käyttötarkoituksiin ja niistä saatavien tulosten tulkintaan. Jotta voisi ymmärtää eri kunnonvalvontamenetelmistä, tuli aluksi tutustua muuntajan ominaisuuksiin ja ikääntymiseen, tunteakseen ilmiöt, mitä laitteesta mittauksilla etsiä. Tältä pohjalta oli tarkoitus tarkastella markkinapotentiaalia sekä mittauspalvelun luomista ja siihen tarvittavia investointeja.
Muuntajan ikääntymisen perusperiaate on, että öljypaperieristyksen selluloosasta koostuvat osat haurastuvat, jolloin polymeroitumisasteen kertova DP-luku laskee. Tämä ilmiö on palautumaton, eli arvojen laskiessa tietyn pisteen alle, muuntaja on käyttökelvoton. Ikääntymistä kiihdyttävät kosteus eristeissä sekä öljyn huono kunto. Lämpötilan vaihtelu on yksi suurista ikääntymisnopeuteen ja vikaantumisherkkyyteen vaikuttavista tekijöistä. Myös mekaaniset muutokset aktiiviosassa altistavat muuntajaa vaurioille. Muuntajan avaaminen eristyksen kunnon arvioimiseksi on kenttäolosuhteissa ongelmallista. Tästä syystä on kehitetty erilaisia sähköisiä mittausmenetelmiä, joilla asiantunteva mittaaja voi tehdä kattavan arvion mitattavan laitteen kunnosta.
Muuntajan käämikytkin on yksi suurimmista vikojen aiheuttajista, sillä se on muunta-jan ainoa komponentti, joka sisältää liikkuvia osia. Käämikytkimiä huolletaan tästä syystä säännöllisesti noin kuuden vuoden välein. Huolto on suuritöinen, jolloin siitä aiheutuvat kustannuksetkin ovat suuria. Käämikytkimen kuntoa voidaan kuitenkin arvioida esimerkiksi dynaamisella resistanssimittauksella. Myös käämikytkimen kunnon valvonnalla yksinään voitaisiin siis saavuttaa säästöjä ja ennakoitavuutta kustannuksille.
Tarkoituksena työssä oli tutustua muuntajille tarkoitettuihin, kentällä suoritettaviin kunnonvalvontamittauksiin sekä niiden käyttötarkoituksiin ja niistä saatavien tulosten tulkintaan. Jotta voisi ymmärtää eri kunnonvalvontamenetelmistä, tuli aluksi tutustua muuntajan ominaisuuksiin ja ikääntymiseen, tunteakseen ilmiöt, mitä laitteesta mittauksilla etsiä. Tältä pohjalta oli tarkoitus tarkastella markkinapotentiaalia sekä mittauspalvelun luomista ja siihen tarvittavia investointeja.
Muuntajan ikääntymisen perusperiaate on, että öljypaperieristyksen selluloosasta koostuvat osat haurastuvat, jolloin polymeroitumisasteen kertova DP-luku laskee. Tämä ilmiö on palautumaton, eli arvojen laskiessa tietyn pisteen alle, muuntaja on käyttökelvoton. Ikääntymistä kiihdyttävät kosteus eristeissä sekä öljyn huono kunto. Lämpötilan vaihtelu on yksi suurista ikääntymisnopeuteen ja vikaantumisherkkyyteen vaikuttavista tekijöistä. Myös mekaaniset muutokset aktiiviosassa altistavat muuntajaa vaurioille. Muuntajan avaaminen eristyksen kunnon arvioimiseksi on kenttäolosuhteissa ongelmallista. Tästä syystä on kehitetty erilaisia sähköisiä mittausmenetelmiä, joilla asiantunteva mittaaja voi tehdä kattavan arvion mitattavan laitteen kunnosta.
Muuntajan käämikytkin on yksi suurimmista vikojen aiheuttajista, sillä se on muunta-jan ainoa komponentti, joka sisältää liikkuvia osia. Käämikytkimiä huolletaan tästä syystä säännöllisesti noin kuuden vuoden välein. Huolto on suuritöinen, jolloin siitä aiheutuvat kustannuksetkin ovat suuria. Käämikytkimen kuntoa voidaan kuitenkin arvioida esimerkiksi dynaamisella resistanssimittauksella. Myös käämikytkimen kunnon valvonnalla yksinään voitaisiin siis saavuttaa säästöjä ja ennakoitavuutta kustannuksille.