OCENA ZAWILGOCENIA IZOLACJI STAŁEJ TRANSFORMATORÓW METODĄ FDS (FREQUENCY DOMAIN SPECTROSCOPY)

 

Podstawy teoretyczne METODY FDS (SpektroskopiI dielektrycznEJ w dziedzinie czĘstotliwoŚcI)

Spektroskopia dielektryczna w dziedzinie częstotliwości (skrócie FDS od Frequency Domain Spectroscopy) jest techniką polegającą na pomiarze pojemności oraz strat dielektrycznych w szerokim zakresie częstotliwości. Wynikiem pomiaru jest charakterystyka częstotliwościowa, określana mianem odpowiedzi dielektrycznej. Zawiera ona informacje o strukturze fizycznej i budowie chemicznej materiału.

Odpowiedź dielektryczna izolacji stałej transformatora (preszpan i papier nasycany olejem) jest - w szczególności - źródłem informacji o jej zawilgoceniu. Otrzymane z pomiaru dane są podstawą do ilościowego określenia zawartości wilgoci w izolacji stałej. Do tego celu konieczne jest specjalistyczne oprogramowanie, które umożliwia modelowanie odpowiedzi dielektrycznej oraz porównanie jej z danymi pomiarowymi. Metoda FDS jest obecnie rekomendowana przez CIGRE (grupa robocza D1.01.14) do oceny zawilgocenia izolacji stałej transformatorów.

Rys. 1. Odpowiedź dielektryczna izolacji transformatora suchego i zawilgoconego

 

APARATURA DO POMIARU ZAWILGOCENIA IZOLACJI TRANSFORMATORA METODĄ FDS

Posiadane przez nas przyrządy pomiarowe to system diagnostyki izolacji IDA 200 oraz system diagnostyki izolacji IDAX 300 firmy Pax Diagnostics (wcześniej Programma).

Rys. 2. System diagnostyki izolacji IDA-200

Rys. 3. System diagnostyki izolacji IDAX-300

Najważniejsze parametry systemów IDA 200/IDAX 300:

• zakres częstotliwości: 0,1 mHz - 1 kHz,
• zakres napięcia: 0 - 200 V (wartość maksymalna),
• zakres prądu: 0 - 50 mA (wartość maksymalna),
• zakres mierzonej pojemności: 10pF – 100 mF.

 

METODOLOgia pomiaru ZAWILGOCENIA IZOLACJI TRANSFORMATORA METODĄ FDS

Posiadane oprzyrządowanie jest w pełni mobilne i umożliwia wykonywanie pomiarów w miejscu zainstalowania transformatora, także na zewnątrz. Sposób podłączenia układu pomiarowego przedstawiono na rysunku 4.

Rys. 4. Najczęstszy sposób podłączenia układu pomiarowego do transformatora

 

ANALIZA WYNIKÓW POMIARÓW UZYSKANYCH METODĄ FDS

Wynikiem pomiarów jest zależność pojemności oraz strat dielektrycznych izolacji transformatora od częstotliwości. Zawiera ona informacje o zawilgoceniu izolacji stałej. Jednak, aby dokładnie określić zawilgocenie wymagane jest modelowanie odpowiedzi dielektrycznej i porównywanie jej z wynikami pomiaru. Do tego celu używamy trzech specjalistycznych programów. Jest to dostarczany przez producenta sprzętu program MODS oraz autorskie oprogramowanie MORA i PARINAMAKA, powstałe podczas międzynarodowego projektu REDIATOOL. Projekt obejmował, między innymi, bardzo szeroki program badań laboratoryjnych próbek izolacji preszpanowej o różnym stopniu zawilgocenia, co stało się podstawą do stworzenia własnych wzorców odpowiedzi dielektrycznej.

Rys. 5. Program do modelowania odpowiedzi dielektrycznej MODS

Rys.6. Program do modelowania odpowiedzi dielektrycznej MORA

Rys. 7. Program do modelowania odpowiedzi dielektrycznej PARINAMAKA

Wykonywane analizy zawilgocenia są poparte wieloletnim doświadczeniem zespołu zdobytym w trakcie uczestnictwa w projekcie REDIATOOL oraz podczas późniejszych badań dla operatorów i producentów transformatorów.