Menu
Obsługa i pomoc
Najczęściej zadawane pytania - FAQ
Analiza odchylenia charakterystyki częstotliwościowej (SFRA)

Analiza odchylenia charakterystyki częstotliwościowej (SFRA)

  • Czy wykonując pomiar SFRA należy wykonać inne pomiary?

    Tak. Poszczególne rodzaje pomiarów dają wyniki opisujące oddzielne charakterystyki testowanego transformatora. Pomiar współczynnika mocy daje obraz stanu izolacji transformatora. Pomiar przekładni i rezystancji uzwojenia daje obraz stanu technicznego uzwojenia. Wynik SFRA opisuje na ile spójna jest konstrukcja mechaniczna transformatora. Na jego podstawie można ustalić, czy uległ on uszkodzeniom mechanicznym.

    Dysponując wynikami tych pomiarów otrzymujesz kompletny obraz stanu technicznego transformatora. W niektórych przypadkach warto wykonać kilka różnych pomiarów konkretnego podzespołu, aby wykluczyć lub potwierdzić rodzaj podejrzewanej usterki.

  • Czy mogę wykonać SFRA przed zalaniem kadzi transformatora olejem?

    Norma IEEE C57.149 stanowi, że pomiar na transformatorze z olejem w kadzi jest najczęstszym i najlepszym sposobem prowadzenia analizy charakterystyki częstotliwościowej. Pomiary na transformatorze w stanie suchym (bez oleju w kadzi) wymagają szczególnej ostrożności — należy bezwzględnie unikać podawania nadmiernie wysokiego napięcia. Z kolei obecność oleju w kadzi transformatora wpływa na przebieg charakterystyki częstotliwościowej. Stąd przebieg SFRA dla transformatora bez oleju będzie inny od wyniku pomiaru wykonanego po zalaniu jego kadzi olejem. Patrz stosowny wyjątek
    z przepisów wytycznych IEEE:

    „Nowe urządzenia elektroenergetyczne po dostarczeniu na miejsce przeznaczenia-eksploatacji wymagają dwóch pomiarów FRA (analizy charakterystyki częstotliwościowej): 1) Pierwszy pomiar wykonuje się na transformatorze w stanie gotowym do transportu. 2) Drugi pomiar wykonuje się po zamontowaniu i przygotowaniu transformatora do eksploatacji, po napełnieniu olejem w sposób wymagany warunkami pomiarów rezystancji izolacji. Jego wyniki przyjmuje się jako bazowe-wyjściowe dla kolejnych pomiarów na etapie eksploatacji. Jeżeli nie ma przesłanek, że transformator mógł ulec uszkodzeniu podczas przewozu, nie trzeba wykonywać pomiaru w stanie gotowym do transportu w ramach badań odbiorczych.”

    Producenci transformatorów zwykle napełniają je olejem i następnie spuszczają go przed wysyłką urządzenia na miejsce przeznaczenia. Dlatego warto dowiedzieć się, w jakim stanie transformator przeszedł pomiar SFRA zanim wydano go do przewozu z zakładu producenta. Dalej w treści wytycznych IEEE określono, co następuje:

    „Jeżeli urządzenie elektroenergetyczne zostanie przekazane na miejsce przeznaczenia
    w stanie suchym, tj. bez oleju w kadzi, to należy wskazać dla stanu gotowego do transportu, że urządzenie ma przejść pomiar przed rozpoczęciem przewozu i po jego zakończeniu — w obu przypadkach bez oleju w kadzi. Jeżeli urządzenie elektroenergetyczne zostanie przekazane na miejsce przeznaczenia po napełnieniu kadzi olejem i następnie jej opróżnieniu, to wymaga pomiaru w stanie suchym (bez oleju w kadzi) przed rozpoczęciem przewozu. W tym przypadku pomiar urządzenia przed jego przewozem bez oleju w kadzi i przed jej pierwszym zalaniem olejem może dać niewystarczające wyniki. Skutkować to może fałszywym wynikiem negatywnym (wskazującym na awarię urządzenia). Przyczyną problemu są śladowe ilości oleju pozostałego w uzwojeniu lub odpływ tych resztek z uzwojenia podczas długotrwałego przewozu. Jeżeli urządzenie elektroenergetyczne będzie przewożone z olejem w kadzi, należy napełnić je przed pomiarem poprzedzającym przewóz i ponownie przed pomiarem po dostarczeniu na miejsce przeznaczenia. Jeżeli natomiast urządzenie elektroenergetyczne będzie przewożone w stanie częściowego zalania kadzi olejem, wymaga powyższych pomiarów z taką samą ilością oleju lub — co jest lepszym rozwiązaniem — po uzupełnieniu oleju do pełna. W niektórych warunkach trudno jest zagwarantować, że ilość częściowego zładu oleju w kadzi będzie identyczna przed przewozem i po jego zakończeniu, co grozi niekiedy nieprawidłowymi wynikami pomiarów.”

  • Czy można porównywać ze sobą wyniki SFRA wykonane zestawami pomiarowymi od różnych producentów?

    Tak. Wyniki pomiaru SFRA są porównywalne, o ile pomiary wykonano prawidłowo
    i podobnych warunkach (tj. z prawidłowym uziemieniem, tak samo nastawionymi zaczepami i na podobnych przyłączach). Jednakże wartości wyników pomiarowych zależą od obecności magnetyzmu szczątkowego, a także od poprawności uziemienia obwodu elektrycznego. Oprogramowanie FRAX firmy Megger może importować wyniki poprzednich pomiarów z zestawów pomiarowych dowolnego producenta i porównywać ich wartości.

  • Czy pomiary elektryczne wykonuje się w ściśle określonej kolejności?

    Jeżeli wykonujesz tylko pomiar SFRA:

    Pomiary obwodu otwartego i zwartego nie wymagają konkretnej kolejności wykonania. Jednakże ze względu na wydajność pracy warto jest przyjąć kolejność wykonywania poszczególnych pomiarów, która zminimalizuje zmiany parametrów przewodów i przestrzegać jej.

    Jeżeli wykonujesz pełen zestaw pomiarów elektrycznych:

    Najpierw wykonaj pomiar prądu wzbudzania i SFRA. Pomiar rezystancji uzwojenia wykonaj na końcu. W ten sposób wyniki poszczególnych pomiarów nie będą fałszowane magnetyzmem szczątkowym pozostającym w uzwojeniu po pomiarze jego rezystancji. Jeżeli używasz zestawu do pomiarów rezystancji uzwojenia, który jest w stanie skutecznie rozmagnesować transformator po zakończeniu testu, kolejność poszczególnych pomiarów nie ma znaczenia.

  • Czy temperatura otoczenia ma wpływ na wyniki pomiarów SFRA ?

    Zgodnie z przepisami normy IEEE C57.149, „Znaczne różnice temperatury, tj. przekraczające zwykle 10 stopni Celsjusza między kolejnymi pomiarami, mogą w niewielkim stopniu zmieniać charakterystykę mierzoną przy wyższych częstotliwościach.”

    Temperatura ma w praktyce bardzo niewielki wpływ na wyniki pomiarów SFRA. Można go zatem zignorować, chyba że między kolejnymi pomiarami nastąpiła bardzo duża zmiana temperatury otoczenia.

  • Czym różni się pomiar SFRA obwodu otwartego i zwartego od pomiarów tradycyjnych w takich układach obwodów?

    Pomiar na obwodzie otwartym i zwartym metodą tradycyjną wykonuje się na transformatorze w ramach fabrycznych prób odbiorczych, celem wyznaczenia strat bez obciążenia i strat
    w uzwojeniu. Pomiary te wykonuje się zwykle z wartościami znamionowymi parametrów elektrycznych badanego urządzenia. Znając wartości strat bez obciążenia i strat w uzwojeniu, możemy wyznaczyć wartości poszczególnych składowych obwodu zastępczego transformatora.

    Pomiary SFRA na obwodzie otwartym i zwartym są podobne z nazwy i pod względem układu połączeń do metody tradycyjnej, lecz tu wszelkie podobieństwa kończą się. Pomiar SFRA na obwodzie otwartym służy wyznaczeniu charakterystyki rdzenia i uzwojenia transformatora.
    Z kolei pomiar SFRA na obwodzie zwartym służy do wyznaczania charakterystyki samego uzwojenia. Dlatego właśnie pomiary te ułatwiają diagnozowanie miejsc usterek technicznych w transformatorach.

  • Jak należy mierzyć transformator o czterech uzwojeniach (np. 18 lub 24-impulsowy)?

    Trzeba wykonać łącznie 30 pojedynczych pomiarów.

    • Wykonaj 12 pomiarów obwodu otwartego, po jednym na uzwojenie (ponieważ 4 uzwojenia × 3 fazy zasilania to 12 pomiarów).
    • Wykonaj 18 pomiarów obwodu zwartego:
      • 9 pomiarów (po stronie pierwotnej, zwierając po kolei każdą z trzech stron wtórnych)
      • 6 pomiarów (po stronie X, zwierając po kolei każdą z pozostałych dwóch stron wtórnych)
      • 3 pomiary (po stronie Y, zwierając ostatnią stronę wtórną)
  • Czy w przypadku usterki pozwarciowej muszę wykonać pomiar współczynnika mocy wraz z pomiarem SFRA?

    W takiej sytuacji norma IEEE C57.152 stanowi, że trzeba wykonać wszystkie pomiary elektryczne, z pomiarami współczynnika mocy i SFRA włącznie. Wynik pomiaru współczynnika mocy umożliwia diagnozowanie ewentualnych zmian reaktancji pojemnościowej. Porównując go z przebiegiem SFRA możemy ustalić, czy uszkodzeniu lub usterkom uległo uzwojenie transformatora.

  • Czy istnieje oficjalna norma pomiarów SFRA?

    IEEE wydała wytyczne dla pomiarów SFRA. Jest to norma IEEE C57.149 Guide for the Application and Interpretation of Frequency Response Analysis for Oil-Immersed Transformers (Podręcznik prowadzenia i interpretacji wyników analizy charakterystyki częstotliwościowej transformatorów olejowych). Istnieją również inne normy dotyczące analizy odchylenia charakterystyki częstotliwościowej: IEC60076-18, wyd. 1 z 2012, norma DL/T911-2004, oraz Zeszyt Techniczny Cigré nr 342 z kwietnia 2008 r.

  • Czy powinienem prowadzić pomiary SFRA w ramach mojego programu utrzymania ruchu transformatorów?

    Tak. Norma IEEE C57.152 Guide for Diagnostic Field Testing of Fluid-Filled Power Transformers, Regulators, and Reactors (Podręcznik prowadzenia pomiarów eksploatacyjnych na transformatorach mocy z izolacją ciekłą, regulatorach zasilania elektrycznego i dławikach) zaleca diagnostykę aparatury elektroenergetycznej za pomocą pomiaru SFRA. Analiza odchylenia charakterystyki częstotliwościowej umożliwia wykrywanie usterek i problemów technicznych, których obrazu nie dają inne rodzaje pomiarów elektrycznych.

  • Co oznaczają charakterystyki różnych zakresów częstotliwości używanych w pomiarze SFRA?

    Pomiar SFRA na obwodzie otwartym służy wyznaczeniu charakterystyki rdzenia i uzwojenia transformatora. Z kolei pomiar SFRA na obwodzie zwartym służy do wyznaczania charakterystyki samego uzwojenia. Każdy zakres częstotliwości, której charakterystykę mierzy się tą techniką, odpowiada poszczególnym składowym charakterystyki transformatora. Poniżej opisano wybrane, ogólne zakresy częstotliwości.

    • 20 Hz – 2 kHz: Odkształcenia rdzenia głównego, przerwy w obwodach, zwarcia międzyzwojowe i magnetyzm szczątkowy
    • 10 kHz – 20 kHz: Składowa masy uzwojenia i impedancja bocznika
    • 20 kHz – 400 kHz: Odkształcenia w uzwojeniu głównym
    • 400 kHz – 1 MHz: Uzwojenie zaczepów

    Należy przy tym pamiętać, że charakterystyki częstotliwościowe poszczególnych transformatorów różnią się. Dlatego powyższe zakresy częstotliwości mają wyłącznie charakter orientacyjny. Zgodnie z normami IEC, pomiar SFRA na uzwojeniu o napięciu znamionowym niższym od 72 kV należy wykonać ograniczając częstotliwość maksymalną do 2 MHz.

    Czym różni się analiza odchylenia charakterystyki częstotliwościowej (SFRA) od pomiaru charakterystyki częstotliwościowej materiału dielektrycznego (DFR)?

    SFRA jest pomiarem zupełnie innym niż DFR. SFRA służy do wykrywania wszelkich zmian we właściwościach mechanicznych podzespołów wewnątrz transformatora. Z kolei DFR służy do wyznaczania procentowej zawartości wilgoci w izolacji stałej (celulozowej-papierowej) olejowych transformatorów mocy. Dlatego oba pomiary zupełnie różnią się przeznaczeniem.

  • Ile wynosi minimalna moc znamionowa transformatora, na którym można wykonać pomiar SFRA?

    W zasadzie nie ma normy ograniczającej pomiar SFRA względem znamionowej mocy biernej (VA) transformatora. Teoretycznie można wykonać analizę odchylenia charakterystyki częstotliwościowej transformatora każdej wielkości, po czym ponawiać pomiary i porównywać ich wyniki ze sobą celem diagnozowania zmian stanu technicznego. W przypadku transformatorów małej mocy warto prowadzić również inne pomiary, m.in. przekładni zwojowej, prądu wzbudzania i izolacji strony prądu stałego, ponieważ dostarczają równie ważnych informacji o stanie technicznym podzespołów.

  • Czy można wykonywać pomiary SFRA na transformatorach suchych?

    Tak. Wynik SFRA daje obraz charakterystyki złożonego układu obwodu RLC (rezystora, cewki i kondensatorów) wewnątrz transformatora. Dlatego można wykonać pierwszy (bazowy) pomiar SFRA transformatora suchego, a następnie porównywać z nim wyniki kolejnych pomiarów kontrolnych. Jednakże w przypadku transformatorów suchych należy liczyć się z wpływem reaktancji pojemnościowej uziemienia na przebieg charakterystyki częstotliwościowej. Charakterystyka po stronie dolnej transformatora może ulegać wahaniom ze względu na niską wartość sygnałów probierczych. Jednakże prawidłowo wykonane uziemienie daje lepszą powtarzalność wyników.