Tehomuuntajan kuntoarviointi

Abstract

Tämä insinöörityö on tehty Fortumin Power Solutions -yksikölle, joka tuottaa asiantuntijapalveluita voimalaitoksen käyttöön ja kunnossapitoon.

Työ käsittelee öljyeristeisen tehomuuntajan kuntokartoitusta, ja työssä perehdyttiin tehomuuntajan kunnon tärkeimpiin indikaattoreihin sekä käyttöpaikalla suoritettaviin eri kunnonvalvontamenetelmiin.

Työn kokeellisessa osassa perehdyttiin dielektrisen taajuusvastemittauksen eli DFR (Dielectric Frequency Response) -mittauksen menetelmään ja sen soveltuvuuteen muuntajan kunnonvalvonnassa. Työn tulokset pohjautuvat pääosin tähän tarkoitukseen valmistetun mittalaitteen tuloksiin. Mittalaite on kehitetty erityisesti tehomuuntajan paperieristyksen kosteuden, häviökertoimen sekä muuntajaöljyn johtavuuden selvittämiseen. Valmistaja ilmoittaa laitteen soveltuvan muun muassa läpivientieristimille sekä suurjännitekaapeleille, mikä myös käsitellään tässä työssä.

Työ tehtiin suorittamalla useita kuntokartoituksia muuntajille eri voimalaitoksilla. Työn tukena on käytetty kentältä saadun kokemuksen lisäksi runsaasti alan materiaalia. Lisäksi materiaalina on käytetty Fortumin sisäisiä asiakirjoja sekä eri asiantuntijoiden kokemuksia.

Pääeristykset, muuntajaöljy ja virtatiet ovat tehomuuntajan tärkeimmät kunnonvalvonnan kohteet. Mittaustuloksia analysoidessa tulee kiinnittää huomiota tarkkailuraja-arvojen lisäksi trendiseurantaan. Tuloksia tulee aina käsitellä tapauskohtaisesti.

DFR-menetelmällä saadaan paljon tietoa muuntajan pääeristyksen kunnosta, kuten kosteudesta ja ikääntymisestä. Mittaustulokset öljypaperieristeisistä suurjännitekaapeleista olivat hyviä. Tulokset muuntajan läpivientieristimistä ovat toistaiseksi olleet vaihtelevia ulkopuolisten häiriöiden takia. Työn jälkeen tutkimuksia DFR-mittauksen mahdollisuuksista jatketaan ja ratkaisuja yritetään löytää tunnistettuihin ongelmiin.

This Bachelor’s thesis was performed for Fortum Power Solutions unit, which provides expert and maintenance services for power plants.

This thesis concerns the condition assessments of oil-filled power transformer and introduces the main key indicators of power transformer’s condition. Also the different methods for determining the condition of these indicators in the field are presented.

In the experimental part of the project, the Dielectric Frequency Response (DFR) measurement method and its suitability for monitoring the condition of power transformer were studied. The outcome of the study is mainly based on results from an instrument specifically manufactured for this purpose. The instrument is developed especially for determining power transformer main insulation’s moisture content, dissipation factor and transformer’s oil conductivity. The manufacturer also notifies that it is suitable for bushings and high voltage cables, which are also addressed in this thesis.

The work was carried out by performing a number of condition assessments for power transformers at various power plants. This study is supported by several researches and the experience gain from practical work. In addition, a lot of data has been collected from Fortum’s internal documents and experiences from various experts.

This study shows that main insulation, transformer oil and current paths are the most important key indicators of the condition of the power transformer. Attention should be paid in monitoring of limit values and in the trend monitoring when analyzing the measurement results. The results should always be handled on a case by case basis.

DFR-method gives a lot of information about the moisture and aging of the power transformer’s main insulation. The measurement results for the oil-paper-insulated high voltage cables were excellent. Results of the transformer bushings have so far been varied due to external interference. After this study, research on DFR-measurement will be continued and the aim will be in finding solutions for the identified problems.