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transformadoresTRANSCRIPT
-
7/18/2019 articulo ieee
1/4
Complex
d i a g n o s t i c
m e t h o d s for l i f e t i m e
e x t e n s i o n o f
power t r a n s f o r m e r s
B a l i n t
N e m e t h * ,
T i b o r
B e n y o * , A n d r a s
J a g e r * ,
G u s z t a v
C s e p e s * * ,
G a i b o r
W o y n a i r o v i c h
D r .
*:
O v i t L t d .
H u n g a r y - 1
1 5 8 , B u d a p e s t , K o r v a s u i t so r 1 0 5 .
**:
MAVIR L t d .
H u n g a r y -
O t 1
1 B u d a p e s t ,
I s k o l a
u .
1 3 .
A b s t r a c t -
Power
t r a n s f o r m e r , t h e m o s t e x p e n s i v e e q u i p m e n t
i n
t h e
p o w e r
n e t w o r k s , i s
o n e
o f t h e
k e y c o m p o n e n t s
f r o m t h e
p o i n t
o f
v i e w
o f
r e l i a b i l i t y .
A f a i l u r e o f
t h e t r a n s f o r m e r
c a n r e s u l t i n
h i g h c o s t
d u e
t o r e p a i r o r
r e p l a c e m e n t
a n d
o u t a g e
c o s t s . A g e i n g i s
o f t e n
t h o u g h t
t o
b e t h e m o s t
i m p o r t a n t
c a u s e
o f
t h e
c o m p o n e n t
f a i l u r e s . T h a t i s w hy t h e
p r o p e r
d e t e r m i n a t i o n o f t h e
d e g r e e
o f
a g e i n g i s s o i m p o r t a n t .
A
s i g n i f i c a n t p a r t
o f
t h e
t y p i c a l
t r a n s f o r m e r s p o p u l a t i o n
i s
2 0 - 3 0
y e a r s
o l d ,
when
t h e
r e l i a b i l i t y
o f
t h e t r a n s f o r m e r s
c o m e s
q u e s t i o n a b l e .
A s s e t
m a n a g e r s
a r e
moved
f r o m t i m e b a s e d m a i n t e n a n c e TBM) t o c o n d i t i o n b a s e d
m a i n t e n a n c e
C B M ) , o r e v e n r e l i a b i l i t y c e n t e r e d
m a i n t e n a n c e
R C M ) .
I n
RCM d e c i s i o n s a r e n o l o n g e r
d r i v e n
b y
a n a v e r a g e
t i m e - f r a m e d e f i n e d
b y
o b s e r v a t i o n
a n d s t a t i s t i c a l
e x p e r i e n c e s ,
b u t t he a c t u a l c o n d i t i o n s o f t h e
e q u i p m e n t
a n d
t h e
l e v e l o f t h e
r e l i a b i l i t y a r e t a k e n
i n t o
a c c o u n t . The p a p e r s h o w s
t h e
m a i n
e l em en t s o f
t h e c o m p l e x d i a g n o s t i c s
o f t h e t r a n s f o r m e r u s e d
b y
t h e N a t i o n a l Power L i n e
( O v i t )
C o . L t d . a n d
b y
t h e
H u n g a r i a n
T r a n s m i s s i o n
S y s t em O p er a t o r M a v i r )
C o .
L t d . A c c o r d i n g
t o
t h e
e x p e r t s s u g g e s t i o n s
a n d
t h e
s t a t i s t i c a l r e s u l t s o f
t h e
f i n g e r p r i n t
d a t a ,
t h e
d i f f e r e n t r e f u r b i s h m e n t a n d r e p a i r
m e t h o d s ( i n
f i e l d o r
i n
f a c t o r y ) f o r h i g h
v o l t a g e
t r a n s f o r m e r s a r e
s h o w n .
I .
INTRODUCTION
S i g n i f i c a n c e
o f
t e s t i n g ,
m o n i t o r i n g ,
a n d
d i a g n o s t i c s
t h e
c o n d i t i o n
o f
t r a n s f o r m e r s
i n s u l a t i n g s y s t e m
i s
g r o w i n g
e v e r y
y e a r , t o g e t h e r
w i t h t h e
g r o w t h
o f
p r o d u c t i o n ,
t r a n s i t i o n ,
d i s t r i b u t i o n a n d
c o n s u m p t i o n
o f
e l e c t r i c i t y .
U t i l i t i e s a r e
f i n d i n g t h e
a v e r a g e a g e
o f t h e t r a n s f o r m e r
p o p u l a t i o n
i s
no w
e x c e e d i n g
o r w i l l
s o o n
e x c e e d 2 5
y e a r s .
T h e
d e g r a d a t i o n
m e c h a n i s m s o f o i l - p a p e r i n s u l a t i o n a r e
c o m p l e x
a n d
c o m p l i c a t e d ,
t h e t r a n s f o r m e r
f a u l t s
a r e
o f t e n d i f f i c u l t
t o
d i a g n o s e .
I I .
MA I N TE NA N CE
STRATEGIES
T h e r e a r e d i f f e r e n t
s t r a t e g i e s
f o r
s o l v i n g
m a i n t e n a n c e i s s u e s .
C o r r e c t i v e
M a i n t e n a n c e
C M ) :
r e p l a c e m e n t
o r
r e p a i r
i s
f u l f i l l e d
o n l y
i f
a f a i l u r e h a s
b e e n o c c u r r e d .
T i m e
B a s e d
M a i n t e n a n c e
T B M ) :
c o m p o n e n t s
a r e
m a i n t a i n e d
o r
r e p l a c e d
a f t e r
a
s p e c i f i e d p e r i o d .
C o n d i t i o n
B a s e d
M a i n t e n a n c e
C B M ) :
i s
t o
d e t e c t
i t s
b e g i n n i n g
a n d
p r e d i c t
t h e
p o i n t
i n
t i m e w h e r e f a i l u r e
i s
l i k e l y
t o o c c u r i n t h e f u t u r e
b y m e a s u r i n g p a r a m e t e r s
o v e r t i m e
w h e r e
i t
h a s b e e n e s t a b l i s h e d t h a t t h e
p a r a m e t e r
c o r r e l a t e s
w i t h i n i t i a l f a i l u r e
c o n d i t i o n s .
T h u s
d e t a i l e d i n f o r m a t i o n v i a
d i a g n o s t i c m e t h o d s
o r
m o n i t o r i n g s y s t e m s
s h o u l d
b e a v a i l a b l e
a n d f i n a l l y a s s e s s e d .
R e l i a b i l i t y C e n t e r e d
M a i n t e n a n c e
R C M ) : i n
a d d i t i o n
t o t h e
c o n d i t i o n o f a n
e q u i p m e n t t h i s
s t r a t e g y
a l s o p a y s
a t t e n t i o n
t o
t h e
i m p o r t a n c e
o f t h a t i t e m f o r t h e
g r i d .
One o f t h e
r e l e v a n t
i m p o r t a n c e f a c t o r s
may
b e
t h e r e l i a b i l i t y
o f
t h e
g r i d
o r
u n a v a i l a b i l i t y
o f e l e c t r i c a l
e n e r g y .
W h i l e t h e f i r s t t h r e e
o p t i o n s
i n v o l v e a
n u m b e r
o f
r e l e v a n t
d i s a d v a n t a g e s ,
m o r e a n d m o r e
a t t e n t i o n
i s
r e c e n t l y
g i v e n
t o
t h e f o u r t h
a p p r o a c h .
T h e
c o n c e p t
o f
RCM i n v o l v e s t h e
d e f i n i t i o n
o f a
m a i n t e n a n c e
p r o g r a m
b a s e d o n
t h e u s e
o f
o p e r a t i o n a l r e l i a b i l i t y
t e c h n i q u e s
a n d
t h e
f o r m a l i z a t i o n o f
i d e n t i f i e d
o b j e c t i v e s
[ 1 ] .
CBM
a n d
RCM b o t h
n e e d
o n - l i n e
m o n i t o r i n g
a n d
o n - s i t e
m e a s u r e m e n t r e s u l t s w i t h d a t a b a s e
a n d
t r e n d s .
T h e g o a l i s t o
a c h i e v e
t h e
p e r f e c t
b a l a n c e b e t w e e n
m a i n t en a n c e a n d
o p e r a t i o n t o o p t i m i z e
b o t h
a v a i l a b i l i t y
a n d
c o s t .
I I I .
FAILURE
O F
POWER TRANSFORMERS
T h e
f a i l u r e s
c a n b e
d i v i d e d i n t o
g r o u p s
b a s e d
u p o n
t h e
o r i g i n s
o f
t h e
d i f f e r e n t
c o m p o n e n t s .
T h i s
i s
d o n e
b y
m a k i n g
g r o u p s
o f t h e
c o m p o n e n t a c c o r d i n g
t o C I G R E :
- T a p - c h a n g e r :
t h i s i n c l u d e s t h e o f f - l o a d a s w e l l t h e
o n - l o a d
t a p c h a n g e r s ,
L e a k a g e : p r o b l e m s c o n c e m i n g
t h e t a n k a n d t h e
d i e l e c t r i c
f l u i d ,
B u s h i n g ,
W i n d i n g s :
s h o r t
c i r c u i t o f t h e
w i n d i n g s
o f
a
t r a n s f o r m e r ,
C o r e :
p r o b l e m s
c o n c e r n i n g
t h e
m a g n e t i c
c i r c u i t
O t h e r :
e . g . t e m p e r a t u r e
p r o b l e m .
T h e
o c c u r r e n c e o f f a i l u r e s
i n
p o w e r
t r a n s f o r m e r s
a s
r e p o r t e d
i n
[ 2 , 3 ]
i s g r a p h i c a l l y
s h o w n i n
F i g .
1 .
9 7 8 - 1 - 4 2 4 4 - 2 0 9 2 - 6 / 0 8 / 2 5 . 0 0
2 0 0 8
I E E E
1 3 2
-
7/18/2019 articulo ieee
2/4
C o r e
O t h e r
3
12
_M
T a p - c h a n g e r
4 1 i
19
Bushn __
12 Leakage
1 3
F i g .
1 .
F a i l u r e
s t a t i s t i c s
o f
d i f f e r e n t
t r a n s f o r m e r
c o m p o n e n t s
r e p o r t e d b y
CIGRE
C o r e ,
w i n d i n g s , i n s u l a t i o n
o i l
b u s h i n g , a n d o n - l o a d t a p
c h a n g e r
a r e t h e m a i n
a c t i v e
p a r t s o f t h e
t r a n s f o r m e r
i n s u l a t i o n
c h a i n . T h e d e g r a d a t i o n
o f
i n s u l a t i o n
s y s t e m s
i s a c c o m p a n i e d
b y p h e n o m e n o n
o f
c h a n g i n g p h y s i c a l
p a r a m e t e r s
o r b e h a v i o r
o f i n s u l a t i o n c o m p o n e n t s .
M o r e
o v e r , t h e d e g r a d a t i o n o f
i n s u l a t i o n
s y s t e m s i s a c o m p l e x p h y s i c a l , c h e m i c a l a n d
m e c h a n i c a l
p r o c e s s . Many p a r a m e t e r s
a c t
a t
t h e
s a m e
t i m e
t h u s m a k i n g
t h e i n t e r p r e t a t i o n
a n d d i a g n o s t i c s
e x t r e m e l y
d i f f i c u l t .
I V .
MEASU REMEN T
A . M e t h o d s a n d
t e c h n i q u e s
M o s t
d i a g n o s t i c
s y s t e m s
( i n c l u d i n g l a b o r a t o r y
m e a s u r e m e n t s , o f f - l i n e
t e s t i n g , p e r i o d i c a l o n - l i n e , a n d
c o n t i n u o u s o n - l i n e
m o n i t o r i n g )
s e r v e t o d e t e c t
c h a n g e s
i n
t h e
i n s u l a t i o n
s y s t e m
a n d
i n f o r m o f
e a r l y w a r n i n g s y s t e m .
C o n d i t i o n s a n d
d e f e c t s
t h a t
c o u l d
b e
d e t e c t e d
b y
a p p r o p r i a t e
m e a s u r e m e n t
m e t h o d s
a n d
t e c h n i q u e s a r e :
h o t s p o t s ,
d e g r a d a t i o n
o f t h e
i n s u l a t i o n ,
e x c e s s
m o i s t u r e
i n
p a p e r
a n d
o i l
i n s u l a t i o n , p a r t i a l d i s c h a r g e s , l o c a l i z e d f a u l t s , m e c h a n i c a l
d e f e c t s
( p a r t i a l r u p t u r e ) a n d
c h e m i c a l o r t h e r m a l
a g e i n g .
M a i n l y ,
n o n e o f
t h e s e
d e f e c t s
c a n
b e d e t e c t e d
b y
o n e
s i n g u l a r
m e a s u r e m e n t o r m o n i t o r i n g p r o c e d u r e . T h e r e f o r e w e n e e d t o
a p p l y
a m u l t i t u d e
o f d i f f e r e n t
m e t h o d s .
F r o m
t h e l a r g e
n u m b e r
o f m e a s u r e m e n t
a n d m o n i t o r i n g
m e t h o d s a n d t e c h n i q u e s we
s e l e c t t h o s e
t h a t a r e
c u r r e n t l y
i n
u s e
i n
N a t i o n a l P o w e r
L i n e
C o . L t d . a n d
b y
t h e
H u n g a r i a n
T r a n s m i s s i o n
S y s t e m O p e r a t o r C o . L t d .
1
i n s u l a t i o n
r e s i s t a n c e / p o l a r i z a t i o n i n d e x
( R i / P I ) , 2
p o w e r
l o s s f a c t o r
( P F ) , 3
p a r t i a l d i s c h a r g e ( P D ) , 4
f r e q u e n c y
r e s p o n s e
a n a l y s i s
F R A ) ,
5
d i e l e c t r i c
r e s p o n s e
m e a s u r e m e n t
R V M ) ,
6
- D G A - a n a l y s i s D G A ) ,
9
O i l - a n a l y s i s
O A ) ,
1 0
d e g r e e
o f
p o l y m e r i z a t i o n
( D P ) ,
1 1
w i n d i n g
v i b r a t i o n
m e a s u r e m e n t ,
1 2
t g 6 / C m e a s u r e m e n t ,
1 3
t a p - c h a n g e r
m e a s u r e m e n t ,
1 4
f u r a n
a n a l y s i s ,
1 5
o n - s i t e i n d u c e d AC t e s t
a n d
P D
m e a s u r e m e n t .
T h e
g i n g
f a c t o r s
p r o d u c e e l e c t r i c a l , t h e r m a l , m e c h a n i c a l ,
o r
e n v i r o n m e n t a l
a g i n g
m e c h a n i s m s
t h a t
e v e n t u a l l y
l e a d
t o
f a i l u r e
( F i g 2 . . D u r i n g a g i n g a p p l i e d
s t r e s s e s ,
w h i c h
i n i t i a l l y
may
n o t a f f e c t
t h e e l e c t r i c a l i n s u l a t i o n
s y s t e m ,
c a n c o m e g i n g
f a c t o r s
t h a t ,
a s a
r e s u l t ,
m o d i f y
t h e
r a t e o f
t h e
d e g r a d a t i o n .
When
a g i n g
i s
d o m i n a t e d
b y
o n e
a g i n g
f a c t o r ,
t h i s i s r e f e r r e d
t o
a s
s i n g l e - f a c t o r a g i n g .
M u l t i f a c t o r
a g i n g
o c c u r s
w h e n
m o r e
t he n o n e
a g i n g
f a c t o r
s u b s t a n t i a l l y
a f f e c t s t h e
p e r f o r m a n c e
o f
t h e e l e c t r i c a l
i n s u l a t i o n
s y s t e m .
A g i n g
f a c t o r s
may
a c t
s y n e r g i s t i c a l l y ,
t h a t
i s
t h e r e
may
b e d i r e c t i n t e r a c t i o n s
b e t w e e n t h e
s t r e s s e s . I n t e r a c t i o n s may b e p o s i t i v e o r
n e g a t i v e .
T h e a g i n g o f a
p r a c t i c a l
e l e c t r i c a l i n s u l a t i o n s y s t e m c a n
b e
c o m p l e x a n d f a i l u r e i s u s u a l l y
c a u s e d
b y a
c o m b i n a t i o n
o f
a g i n g
m e c h a n i s m s , e v e n t h o u g h t h e r e may b e
o n l y
o n e
d o m i n a n t
a g i n g f a c t o r
[ 4 ] .
DMSA
_ :
5ff
0?7
f }
v ' D
M t c h a n i e a 1
pres
~ t
Fwto
process
~
A g i
g f t i
c
F i g . 2 .
C o n d i t i o n
a s s e s s m e n t
T h e r e a r e
s a m e
e x a m p l e s t o m e a s u r e t h e c o m p l e x b e h a v i o r
o f
t h e i n s u l a t i o n .
M e c h a n i c a l
p r o c e s s :
o n e o f
t h e
m o s t
c o m m o n
t y p e s
o f
f a i l u r e
i n
HV
t r a n s f o r m e r s ( F i g . 1 .
i s
a w i n d i n g f a i l u r e
c a u s e d
b y t h e
f o r c e s a s s o c i a t e d w i t h t h e
t h r o u g h - f a u l t .
T o d e t e c t m e c h a n i c a l
f a i l u r e
i n
w i n d i n g
F R A
c a n b e u s e d ,
w i n d i n g v i b r a t i o n
m e a s u r e m e n t , l e a k a g e
i n d u c t a n c e
m e a s u r e m e n t ,
e x c i t a t i o n
c u r r e n t a n d
c a p a c i t a n c e
m e a s u r e m e n t .
T h e r m a l p r o c e s s : T h e co mmo n t e s t s u s e d i n d e t e c t i o n
o f
t h e r m a l
r i s k
a r e
d i s s o l v e d
g a s - i n - o i l a n a l y s i s ,
e s t i m a t i o n
o f
e g r e e
o f
p o l y m e r i z a t i o n ,
f u r a n
a n a l y s i s . A n o t h e r t h e r m a l r i s k
f a c t o r
i s
h o t
s p o t s
i n
m e t a l l i c m a t e r i a l s
s u c h
a s
a
c o r e
o r
c u r r e n t
c a r r y i n g
c o n t a c t s .
E l e c t r i c a l p r o c e s s :
C o n d i t i o n s
s u c h a s t h e
d i s s i p a t i o n
f a c t o r
o f
t h e
i n s u l a t i o n ,
o i l
q u a l i t y
r e s u l t s
( m o i s t u r e ,
d i e l e c t r i c
s t r e n g t h ) ,
t h e a m o u n t
a n d
d i s t r i b u t i o n o f d i s s o l v e d
g a s e s
i n
o i l
r e c o v e r y
v o l t a g e ,
o n - s i t e
i n d u c e d
AC
t e s t
w i t h
P D
m e a s u r e m e n t may b e u s ed i n t h e e v a l u a t i o n o f t h e d i e l e c t r i c
f a i l u r e s .
B .
O n - l i n e m o n i t o r i n g
A f t e r
2 0 0 4 a l l new h i g h v o l t a g e
t r a n s f o r m e r s h a v e
o n - l i n e
m o n i t o r i n g s y s t e m s
a n d
s t a r t i n g
t h e o l d e r
t r a n s f o r m e r s
i m p l e m e n t a t i o n
p a r t
o f
t h e b r a n c h
w o r k
r e c o n s t r u c t i o n .
M a i n
f u n c t i o n s a r e h o t
s p o t t e m p e r a t u r e
m e a s u r e d o r
c a l c u l a t i o n , a p p a r e n t
p o w e r , o v e r - v o l t a g e s
o n
HV
b u s h i n g s ( 3
o r 6
b u s h i n g s ) ,
HV
b u s h i n g c a p a c i t a n c e m o n i t o r i n g , o p e r a t i n g
a n d
s h o r t - c i r c u i t c u r r e n t s o n HV
a n d
L V
s i d e ,
o v e r l o a d
c a p a c i t y , b u b b l i n g t e m p e r a t u r e , g a s
i n
o i l
c o n t e n t , c o o l i n g
s y s t e m
r u n n i n g
h o u r s ,
t a p
c h a n g e r
p o s i t i o n ,
d r i v e
m e c h a n i c a l
q u a l i t y m o n i t o r i n g ,
s u m m i n g
o f
t a p
c h a n g e r
s w i t c h e d
l o a d
c u r r e n t a n d d u r a t i o n o f
c h a n g i n g ,
v i b r a t i o n
m o n i t o r i n g ,
p a p e r
m o i s t u r e c o n t e n t
c a l c u l a t i o n ,
a g e i n g a n d
l i f e t i m e
c a l c u l a t i o n ,
a b i l i t y
t o u s e o f f - l i n e m e a s u r e m e n t
r e s u l t s .
F i g . 3 .
s h o w s
t h e
s t r u c t u r e o f
t h e
a p p l i e d
s y s t e m .
T h e
s o f t w a r e i s b u i l t
u p
o f t w o
m a i n
p a r t s :
c o mm u n i c a t i o n a n d
d a t a
l o g g i n g
u n i t
w h i c h
c o l l e c t s i n f o r m a t i o n
f r o m
t h e D a t a
P r o c e s s i n g
U n i t a n d f r o m t h e l o c a l
SCADA)
a n d t h e
E x p e r t
S y s t e m
( v i s u a l i z a t i o n
a n d
e v a l u a t i o n ) .
T h e
c o m p u t e r
i n
t h e
1 3 3
-
7/18/2019 articulo ieee
3/4
c o n t r o l
r o o m w i t h l a r g e s t o r i n g
c a p a c i t y a n d w i d e
c o m m u n i c a t i o n a b i l i t i e s f o r m s
t h e h e a r t
o f
t h e e x p e r t
s y s t e m .
T h e u p - t o - d a t e i n f o r m a t i o n
i s
a v a i l a b l e f r o m
t h e c o n t r o l r o o m
a n d
o p t i o n a l l y
f r o m
r e m o t e
a c c e s s m o d e m , i n t e r n e t ) . T h e
s y s t e m o f f e r s
c o m m u n i c a t i o n
w i t h t h e l o c a l
S CA DA s y s t e m .
M a i n i n f o r m a t i o n f o r t h e
o p e r a t o r
c a n
a p p e a r
t o g e t h e r w i t h t h e
s t a n d a r d s u b s t a t i o n
i n f o r m a t i o n .
W i t h u s i n g o n - l i n e m o n i t o r i n g s y s t e m s y o u c a n f o r e c a s t a n d
p r e v e n t t h e f a i l u r e t h e n f o r l o c a t i n g t h e d e f e c t
p a r t
y o u c a n u s e
o f f - l i n e m e a s u r e m e n t s
o n s i t e t e s t s ) . T h e r e a r e
p o s s i b i l i t i e s t o
u s e t h e
f a i l u r e s u s p i c i o n t r a n s f o r m e r w i t h t h e o n - l i n e
m o n i t o r i n g s y s t e m , b u t
t h e r i s k o f
d a m a g e s
i s much h i g h e r i n
t h i s
c a s e . U s i n g t h e r e s u l t s
o f
t h e o f f - l i n e m e a s u r e m e n t s
a n d
t h e d a t a - ,
k n o w l e d g e
b a s e we c a n g i v e a d e c i s i o n f o r t h e a g i n g
f a c t o r s .
I V . REPAIR
AND RE F U R B I SH ME N T
F i g . 3 . S t r u c t u r e o f
t h e o n - l i n e m o n i t o r i n g s y s t em
C .
D i a g n o s t i c p r o c e d u r e s
T h e a g i n g
o f
a p r a c t i c a l e l e c t r i c a l i n s u l a t i o n s y s t e m , a s
m e n t i o n e d b e f o r e , c a n b e c o m p l e x a n d f a i l u r e i s u s u a l l y
c a u s e d
b y
a
c o m b i n a t i o n
o f
a g i n g
m e c h a n i s m s ,
e v e n
t h o u g h
t h e r e may
b e
o n l y
o n e
d o m i n a n t
a g i n g f a c t o r . M a i n l y , n o n e
o f
t h e s e d e f e c t s c a n
b e
d e t e c t e d
b y
a
s i n g u l a r
m e a s u r e m e n t o r
m o n i t o r i n g p r o c e d u r e .
T h e r e f o r e
w e
n e e d
t o
a p p l y
a m u l t i t u d e
o f
d i f f e r e n t m e t h o d s
t o g e t h e r
w i t h
d i a g n o s t i c s
p r o c e d u r e s
l i k e
f i n g e r p r i n t i n g
a n d
t r e n d
a n a l y s i s
t o i d e n t i f y
t h e
v e l o c i t y o f
c h a n g e ,
t h e
r a t e
o f
p r o g r e s s i v e n e s s e t c .
D a t a
a n d
k n o w l e d g e
b a s e a r e t h e
k e y
e l e m e n t s
o f
m o d e r n
I T
u s e
i n
p l a n n i n g ,
e x p l o i t a t i o n ,
a n d
m a n a g i n g
t h e
p o w e r
s u p p l y s y s t e m
i n
t e c h n i c a l a n d b u s i n e s s s e n s e .
U s i n g
t h e b e n e f i t s o f m o d e r n
I T -
t e c h n o l o g y ,
t h e
c l o s e d l o o p , u p - t o - d a t e
a n d
h i g h
e f f e c t i v e
t e s t i n g - m o n i t o r i n g - d i a g n o s t i c s
m a n a g e m e n t s y s t e m , p r e s e n t e d
i n
f i g . 4 , i s
r e a l i z e d .
O n - l i n e
m o n i t o r i n g
s y s t e m
O f f - l i n e
m e a s u r e m e n t s :
- ho t s p o t t e m p e r t u r e ~ ~ ~ ~ R i P
HV b-sig
c a p a c , i t -
t g 6 i G
- o p e f a t i n g
a n l d
s h o t t
c i f f u i t - F R A
c u r r e n t
D O A ,
OA
g
a
r
l
cotent
RVM
- v i b r a ~ t i o n
. - r i t . f i n l g
P
- a g i n g
a n d l i f e t i m e clua ol
ta~p cager
esree
M I e c h a n i c a l
T h e r m a l
| E l e c t r i c a l
|
p r o c e s s
p r o c e s s p r o c e s s
D e c i s i o n
F i g .
4 .
C o m p l e x
t r a n s f o r m e r
d i a g n o s t i c s
I n
H u n g a r y
t h e
m a j o r i t y o f
t h e
HV t r a n s f o r m e r
w a s
i n s t a l l e d
i n 7 0 ' s a n d 8 0 ' s . R e p l a c i n g
t h e m
w i t h new
o n e s
-
o n l y
b e c a u s e t h e i r
a g e - w o u l d
b e
c l e a r l y u n e c o n o m i c .
T h e d e g r a d a t i o n
o f o i l - p a p e r i n s u l a t i o n i s c o m p l e x a n d
c o m p l i c a t e d m e c h a n i s m
a n d
t h e t r a n s f o r m e r
f a u l t s
a r e
o f t e n
d i f f i c u l t t o d i a g n o s e .
I t
i s w e l l
k n o w n
p r o b l e m
w i t h t h e
o l d e r
t r a n s f o r m e r s t h a t
s i g n i f i c a n t
w i n d i n g s h r i n k a g e
c a n
o c c u r
a f t e r
l o n g - t e r m s e r v i c e ,
l e a d i n g t o r e d u c t i o n
i n
c l a m p i n g p r e s s u r e
a n d s h o r t c i r c u i t w i t h s t a n d
s t r e n g t h .
T h e r a t e o f
t r a n s f o r m e r
f a i l u r e
c a u s e d
d i r e c t l y o r i n d i r e c t l y
b y
t h e
w i n d i n g
d e f o r m a t i o n
i s
r e l a t i v e l y
h i g h .
I n
s u c h
c a s e s
i t
w o u l d b e d e s i r a b l e t o m o n i t o r t h e m e c h a n i c a l c o n d i t i o n
o f
t r a n s f o r m e r s
n o t
o n l y p e r i o d i c a l l y
b u t o n - l i n e d u r i n g
t h e i r
s e r v i c e l i f e t o
p r o v i d e
a n
e a r l y w a r n i n g
o f
s u c h
a f a i l u r e .
I n
o r d e r
t o
m i n i m i z e
t h e
c o s t o f
o p e r a t i o n
o f
t r a n s f o r m e r
t h r o u g h o u t
i t s
l i f e
i t i s
i m p o r t a n t
t o
p e r i o d i c a l l y
c h e c k t h e
i n t e r n a l
c o n d i t i o n s ,
d i a g n o s e t h e
d e g r e e o f i t s d e t e r i o r a t i o n
a n d
c a r r y
o u t
p r o p e r
c o s t - e f f e c t i v e
p r e v e n t i v e / c o r r e c t i v e
m a i n t e n a n c e ,
r e p a i r
o r r e f u r b i s h m e n t o n - s i t e o r i n
f a c t o r y
t a k i n g
i n t o
c o n s i d e r a t i o n
i t s r e m a i n i n g
l i f e .
T h e t i m e a n d t h e c o s t o f t h e t r a n s p o r t a t i o n o f t h e
t r a n s f o r m e r
t o t h e
f a c t o r y
i s
v e r y
c o n s i d e r a b l e ,
t h e r e f o r e t h e
p l a c e
o f
t h e
r e f u r b i s h m e n t i s
v e r y i m p o r t a n t .
N u m b e r o f t e c h n i c a l a n d
e c o n o m i c a l
a s p e c t s
m u s t b e a s s e s s e d .
T o g o o d
d e c i s i o n
m a k i n g
i t i s
e s s e n t i a l
t h a t
a d v a n c e d
s u i t a b l e o n - s i t e d i a g n o s t i c
t o o l s
a r e
r e a d i l y
a v a i l a b l e t o a s s e s s
t h e
c o n d i t i o n o r
l o c a l i z e t h e
d a m a g e
i n t h e
t r a n s f o r m e r .
L o t s
o f
o n - s i t e
t e s t
r e f u r b i s h m e n t a n d
r e p a i r s
o n
p o w e r
t r a n s f o r m e r s h a v e b e e n
p e r f o r m e d
s i n c e
many y e a r s .
H o w e v e r ,
i t
i s o n l y r e c e n t l y
t h a t i n d u c e d AC t e s t w i t h
P D
m e a s u r e m e n t
a n d
a n o n - l i n e v i b r a t i o n m e a s u r e m e n t h a v e b ee n
c a r r i e d o u t . T h e
H u n g a r i a n
o n - l i n e v i b r a t i o n m e a s u r e m e n t
s y s t e m
h a d
a
h y d r o p h o n e
c h e c k i n g
t h e v i b r a t i o n
d i r e c t l y
t h r o u g h
t h e o i l . T h e
h y d r o p h o n e
i s m o u n t e d o n t o t h e
d r a i n
v a l v e
o f t h e
t r a n s f o r m e r w i t h
a d a p t e r s .
T h e
h y d r o p h o n e
d e t e c t s
p r e s s u r e
w a v e s
p r o p a g a t e d
i n
t h e
o i l
c a u s e d
b y
t h e
v i b r a t i o n
o f
t h e
w i n d i n g .
U s i n g
c o m p u t e r i z e d
a n a l y s i s
o f
m e a s u r e m e n t
r e s u l t s
( F a s t F o u r i e r
T r a n s f o r m a t i o n ,
F F T )
e n a b l e s
e a r l y
d e t e c t i o n o f
w e e k e n d
c o m p o n e n t s [ 5 ] .
H u n g a r i a n
a n d i n t e r n a t i o n a l
e x p e r i e n c e s
s h o w t h a t
o n l y
a
s m a l l n u m b e r
o f
t r a n s f o r m e r s d e m a n d e d
a n
i m m e d i a t e
r e p a i r
a n d
a s a r u l e . An
i n d i v i d u a l
a p p r o a c h
i s
n e c e s s a r y
t o
t h e
r e p a i r
o r r e f u r b i s h m e n t o f e a c h
t r a n s f o r m e r ,
t h a t a r e s t r i c t
o b s e r v a t i o n
o f
t e c h n o l o g y r e q u i r e m e n t s ,
a
p e r m a n e n t
c o n t r o l
t h e o i l
p a r a m e t e r s
a n d
i n s u l a t i n g
p r o p e r t i e s
o f
w i n d i n g s ,
a s
1 3 4
-
7/18/2019 articulo ieee
4/4
w e l l
a s
a c c u m u l a t e d
e x p e r i e n c e i n r e p a i r
o n t h e b a s i s
o f
a d v a n c e d t e c h n o l o g i e s .
E a c h
HV
p o w e r t r a n s f o r m e r
i s i n d i v i d u a l l y
a n a l y z e d t o
d e t e r m i n e
t h e r e a l c o n d i t i o n
f o r
s e t t i n g
u p
t h e
o p t i m a l
s o l u t i o n s f r o m
t h e
t e c h n i c a l - e c o n o m i c
p o i n t
o f v i e w
t o
k e e p
i n
o p e r a t i o n f o r a s l o n g a s p o s s i b l e .
T h e
c o m p a r i s o n t h e c o s t o f
new
t r a n s f o r m e r a n d
h i g h e r
r i s k o f
f a i l u r e a p o s s i b l y
h i g h e r
r u n n i n g
c o s t s a n d
o t h e r s , t h e H u n g a r i a n e x p e r i e n c e s s h o w t h a t
t h e
o n - s i t e
r e p a i r o r
r e f u r b i s h m e n t
o f
a
t r a n s f o r m e r s
p r o b a b l y
w e r e e c o n o m i c ( t h e o n - s i t e r e p a i r
c o s t
w a s a p p r o x i m a t e l y
1 3 -
15
o f new t r a n s f o r m e r
p r i c e ) .
D u r i n g
t h e
l a s t
y e a r s t h e r e
w e r e t w o s u c c e s s f u l o n - s i t e
r e p a i r
a n d r e f u r b i s h m e n t t h e
i n v e s t i g a t e d
u n i t
w a s a
2 2
a n d a
2 8
y e a r s
o l d ,
2 5 0
MVA,
4 0 0 / 1 2 0
kV
a u t o t r a n s f o r m e r s
[ 5 ] .
A t
t h e
e n d
o f 2 0 0 7 t h e r e
w a s a n o t h e r
o n - s i t e
r e p a i r .
T h e
i n v e s t i g a t e d a u t o t r a n s f o r m e r h a s b e e n i n o p e r a t i o n f o r 2 1
y e a r s , a n d a f t e r
2 1
y e a r s o p e r a t i o n h a d c a r r i e d
o u t a
r e f u r b i s h m e n t i n f a c t o r y . A f t e r p u t t i n g i n t o o p e r a t i o n a g a i n t h e
t r a n s f o r m e r
h a d u n d e r g o n e s o m e v e r y
c l o s e
s h o r t c i r c u i t , b u t i t
h a s r e m a i n e d i n s e r v i c e f o r 9
y e a r s .
A c c o r d i n g t o v i b r a t i o n
m e a s u r e m e n t t h e w i n d i n g w e r e l o o s e d , a n d t h e DGA h a s
s h o w e d
l i g h t
P D
a c t i v i t y .
F o r
l a c k
o f
s e r i o u s
p r o b l e m ,
t h e
r e s u l t o f
t h e d e c i s i o n m a k i n g w a s
o n - s i t e
r e f u r b i s h m e n t a n d
r e p a i r . S i n c e
t h e b e g i n n i n g o f o n - s i t e r e p a i r t h e r e h a s n o t
b e e n
a b n o r m a l
r a t e o f f a i l u r e o f t r a n s f o r m e r s , t h e o n - s i t e t e s t s
w e r e s u c c e s s f u l i n c l u d e d t h e
i n d u c e d
v o l t a g e t e s t
w i t h P D
m e a s u r e m e n t , t h e y
h a d c a r r i e d
o u t
t h e
o n - s i t e r e p a i r .
A f t e r
t h e
o n - s i t e
r e p a i r d u r i n g
t h e new i n d u c e d
v o l t a g e
t e s t
t h e P D l e v e l
i n p h a s e B
w a s e n o r m o u s
( t h e a m p l i t u d e
w a s
o f
1 0 0 . 0 0 0
p C ,
b e f o r e t h e
r e p a i r
P D l e v e l
w a s
b e l o w
o f 1 0 0
p C ) . D u r i n g
t h e
p a r a l l e l
a c o u s t i c
a n d
e l e c t r i c a l P D m e a s u r e m e n t i t
w a s
o b s e r v e d t h a t t h e s o u r c e o f P D
a c t i v i t i e s
s h o u l d b e
i n
p h a s e
B ,
t h e t y p e
o f P D
s ho u l d p r o b a b l y b e c o n d u c t or o n
f l o a t i n g
p o t e n t i a l ,
a n d w i t h t h e a c o u s t i c m e t h o d s i t w a s
p o s s i b l e
l o c a l i z i n g t h e s o u r c e o f
P D
( F i g . 5 . F i g .
6 . .
A f t e r
r e p a i r i n g
t h e
w r o n g
c o n n e c t i o n a l l
t e s t s
w e r e
s u c c e s s f u l ,
t h e
t r a n s f o r m e r
w a s s w i t c h e d b a c k
i n t o
s e r v i c e a n d h a s
o p e r a t e d
w i t h o u t
a n y
f u r t h e r
p r o b l e m
e v e r
s i n c e .
F i g . 6 . C o n d u c t o r
o n f l o a t i n g p o t e n t i a l
V I .
C O N C L U S I O N
T h e d e g r a d a t i o n o f i n s u l a t i o n s y s t e m i s a c o m p l e x p h y s i c a l ,
m e c h a n i c a l
a n d
c h e m i c a l
p r o c e s s .
Many
p a r a m e t e r s
a c t
a t
t h e
s a m e
t i m e ,
t h u s
m a k i n g
t h e
i n t e r p r e t a t i o n
e x t r e m e l y
d i f f i c u l t .
B a s e d u p o n
t h e r e s u l t s
o f
t h e
c o m p l e x d i a g n o s t i c s
m e a s u r e m e n t , t h e
o w n e r
o f t h e t r a n s f o r m e r h a v e
t o
d e c i d e
r e p a i r
o r
r e f u r b i s h m e n t o f d a m a g e d
o r p o o r c o n d i t i o n
u n i t
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f a c t o r y
o r
n o w a d a y s
m o r e
c o m m o n l y
o n s i t e .
T h e
c h o i c e
o f
r e p a i r s i t e d ep en d s o n a s t r u c t u r e d
t e c h n i c a l , o p e r a t i o n a l
a n d
e c o n o m i c a l e v a l u a t i o n o f
p o s s i b l e
a l t e r n a t i v e s : t e c h n i c a l
v i a b i l i t y
o f
p e r f o r m i n g
o n
s i t e
r e p a i r ,
a v a i l a b l e t i m e f o r
r e p a i r ,
t i m e a n d c o s t f o r
s i t e - f a c t o r y - s i t e
t r a n s p o r t a t i o n ,
c o s t a n d r i s k
o f a d d i t i o n a l
d a m a g e
a s s o c i a t e d
w i t h
t r a n s p o r t a t i o n .
H u n g a r i a n
T r a n s m i s s i o n
S y s t e m
O p e r a t o r
C o . L t d . r e p a i r e d
o r
r e f u r b i s h e d t h e
l a r g e p o w e r
t r a n s f o r m e r s
m a i n l y
i n
f a c t o r y ,
o n l y
d u r i n g
t h e
l a s t
y e r s
d e c i d e d
t o
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o n
s i t e
w h e n
t h e
d e c i s i o n
p r o c e s s e s
a r e
t e c h n i c a l l y
a n d
e c o n o m i c a l l y
e s t a b l i s h e d .
REFERENCES
[ 1 ] C . B a s i l l e ,
J .
A u p i e d
a n d G .
S a n c h i s , A p p l i c a t i o n o f
RCM t o
h i g h
V o l t a g e
S u b s t a t i o n
P r o c . o f
t h e
R e l i a b i l i t y
o f T r a n s mi s s i o n
a n d D i s t r i b u t i o n
E q u i p m e n t ,
M a r c h
1 9 9 5 ,
N o . 4 0 6 ,
p p
1 8 6 - 1 9 1
[ 2 ] R - A . J o n g e n ,
P . H . F M o r s h u i s e t
a l .
F a i l u r e
d a t a p o w e r t r a n s f o r m e r s a s
i n p u t
f o r s t a t i s t i c a l
f a i l u r e
a n a l y s i s ,
1 5 t h I n t e r n a t i o n a l
S y m p o s i u m
o n
H i g h
V o l t a g e E n g i n e e r i n g , L j u b l j a n a , S l o v e n i a , A u g u s t 2 0 0 7 , p p .
T 6 - 2 0 7
[ 3 ]
A .
B o s s i , J . E . D i n d ,
J . M . F r i s s o n e t
a l .
An
I n t e r n a t i o n a l
S u r v e y
o f
F a i l u r e
i n P o w e r
T r a n s f o r m e r F a i l u r e
D a t a ,
F i n a l
R e p o r t
o f t h e
C i g r e
W o r k i n g
G r o u p
1 2 . 0 5 , E l e c t r a ,
1 9 8 3 ,
n o .
8 8 ,
p p . 2 1 - 4 8
[ 4 ]
E v a l u a t i o n a n d
Q u a l i f i c a t i o n
o f E l e c t r i c a l I n s u l a t i o n
S y s t e m s ,
I E C
C o m m i t t e e ,
T e c h .
R e p . 9 8 / 6 0
5 0 5 / e d .
2
1 9 9 8
[ 5 ]
G .
C s e p e s ,
G .
W o y n a r o v i c h ,
G y .
M o r v a
e t
a l .
O n - s i t e
h i g h
v o l t a g e
t e s t s , r e p a i r
a n d r e f u r b i s h m e n t
o n HV
p o w e r
t r a n s f o r m e r s
MAT P O S T 2 0 0 7 .
F i g .
5 .
A c o u s t i c m e a s u r e m e n t
1 3 5