Teză De Doctorat: Universitatea Politehnica Din Bucureşti

FONDUL SOCIAL EUROPEAN Investeşte în oameni!

Programul Operaţional Sectorial pentru Dezvoltarea Resurselor Umane 2007 – 2013 Proiect POSDRU//1!"/S/#0203 – Dezvoltarea de cariere stiintifice competitive prin programe de burse doctorale (COMPETE)

UNIVERSITATEA

POLITEHNICA DIN

BUCUREŞTI

$acultatea %&'%&(R%( ()(*+R%*, Departamentul -e .%&% .+(R%)( .+(R%)( % *%O&,R% ()(*+R%*(

&r! Decizie Decizie Senat 11#3 11#3 -in 23!07!2012 23!07!2012

TEZĂ DE DOCTORAT Estimarea stărilor de degradare și a duratelor de viață rămasă ale transformatoarelor de putere Estimation of degradation conditions and remaining life of power transformers

Autor: Ing. Bogdan GORGAN

COMISIA DE DOCTORAT

Preşedinte Cond$%'tor de do%torat Referent Referent Referent

Prof. dr. ing. Valentin NĂVRĂPESCU Prof. dr. ing. Petr$ V. NO(ING#ER Prof. dr. ing. Elena #E"EREA C.S. ). dr. ing. Andrei *ARINESCU

de la

Conf. dr. ing. "a$ren+i$ *ari$! DU*ITRAN

de la

de la de la de la

B$%$reşti 12)1

Unier!itatea PO"ITE#NICA din B$%$re&ti Unier!itatea PO"ITE#NICA din B$%$re&ti Unier!itatea TRANSI"VANIA din Bra&o In!tit$t$l Na+ional de Cer%etare , De-oltare &i n%er%'ri /entr$ Ele%trote0ni%' IC*ET Craioa Unier!itatea PO"ITE#NICA din B$%$re&ti

(stimarea starilor -e -egra-are si a -uratelor -e viata ramasa ale trans4ormatoarelor -e putere

2


CUPRINS

3


CAPITOLUL 1 INTRODUCERE

5

CAPITOLUL 2 STRUCTURA TRANSFORMATOARELOR DE PUTERE 2.1. ()(.(&+( *O.PO&(&+( 2.2. .+(R%)( 2.2.1. Mateiae ma"neti#e 2.2.2. Mateiae $ent% in&as%ai 2.2.'. Mateiae ee#toi(oante 2.2.'.1. Materiale electroizolante solide 2.2.'.2. Materiale electroizolante lichide 2.2.). Mateiae $ent% i(oatoae *e te#ee 2.'. *O&*)U6%%

1 1 1# 1# 17 1 15 21 22 23

CAPITOLUL ' DE+RADAREA SISTEMELOR DE I,OLATIE ALE TRANSFORMATOARELOR DE PUTERE '.1. SO)%*%+R%)( +R&S$OR.+OR()OR D( PU+(R( '.1.1. Soi#itaie sistemeo *e i(oatie '.1.1.1. Solicitari electrice '.1.1.2. Solicitari mecanice '.1.1.'. Solicitari termice '.1.1.). Solicitari ale mediului ambiant '.2. D('RDR( S%S+(.()OR D( %6O)+%( )(

+R&S$OR.+OR()OR D( PU+(R( '.2.1. De"a*aea i(oatiei *e -atie #e%o(i#a '.2.2. De"a*aea %ei%%i minea '.'. *O&*)U6%% CAPITOLUL ) MONITORI,AREA SI DIA+NOSTICAREA TRANSFORMATOARELOR DE PUTERE ).1. .(+OD( D( .O&%+OR%6R( ).1.1. Monitoi(aea tem$eat%ii %ei%%i si -ots$ot ).1.2. Monitoi(aea vi/atiio ).1.'. Monitoi(aea "a(eo *i(ovate ).1.). Monitoi(aea *es#a#aio $atiae ).1.0. Monitoi(aea $o$ietatio *iee#ti#e ae SITP ).2. .(+OD( D( D%'&OS+%*R( ).2.1. Meto*e #-imi#e ).2.2. Meto*e temi#e si o$ti#e ).2.'. Meto*e ee#ti#e ).2.'.1. Spectroscopia in domeniul timp ).2.'.2. Spectroscopia in domeniul frecventa ).2.'.'. Calculul functiei de raspuns dielectric ).'. .(&+(&&+ +R&S$OR.+OR()OR D( PU+(R( ).). *O&*)U6%% CAPITOLUL 0



2 2 2" 2# 2# 27 2 25 25 33 3

3# 3# 3 3 3 35 35 0 0 1 1 2 # # "2 "3


ESTIMAREA STARILOR DE DE+RADARE ALE TRANSFORMATOARELOR DE PUTERE 0.1. D(+(R.%&R( %&D%*()U% D( S&++( %S 0.1.1. Meto*a #asi#a MC 0.1.1.1. Soft de determinare a indicelui de sanatate cu MC 0.1.1.2. Calculul indicelui de sanatate al unui transformator de putere 0.1.2. Meto*a im/%natatita MI 0.1.2.1. Soft de determinare a indicelui de sanatate cu M 0.1.2.2. Calculul indicelui de sanatate al unui transformator de putere cu M 0.2. D(+(R.%&R( PRO%)%++%% D( D($(*+R( 0.2.1. Meto*a *e #a#% a $o/a/iitatii *e *e&e#tae 0.2.2. Ca#%% *%atei *e viata amasa $e /a(a in*i#e%i *e sanatate 0.'. S+UD%U (8P(R%.(&+) 0.'.1. A$i#atia so&tae *e *ia"nosti#ae 0.'.2. E$eimentai 0.'.2.1. Studiul de caz  0.'.2.2. Studiul de caz  0.). *O&*)U6%% CAPITOLUL 3 ESTIMAREA DURATELOR DE 4IATA RAMASA ALE TRANSFORMATOARELOR DE PUTERE 3.1. .(+OD( D( (S+%.R(  DUR+(% D( 9%+ 3.1.1. Meto*a im/ataniio a##eeate 3.1.1.1. mbatranirea unifactor 3.1.1.2. mbatranirea multifactor 3.1.2. Mo*e% *e in#a#ae in sa#ina 5IEC 3667378 3.1.'. Mo*e% temi# *e *e"a*ae a i(oatiei *e -atie #e%o(i#a 5MT8 3.1.). So&tae *e *eteminae a *%atei *e viata amasa 3.2. .OD() &OU D( (S+%.R(  DUR+(% D( 9%+ R.S P(

6 *O&+%&U+U)U% D( 2:$UR$UR)D(;%D 3.2.1. So&tae *e *eteminae a *%atei *e viata amasa $e /a(a #ontin%t%%i *e 2&%&%a*e-i*a 3.'. .OD() &OU D( (S+%.R(  DUR+(% D( 9%+ R.S P(

6 RD%+%%)OR SO)R( 3.'.1. Mo*e% temi# *e *e"a*ae a i(oatiei *e -atie $e /a(a a*iatiei soae 5MTRS8 3.'.2. So&tae *e *eteminae a *%atei *e viata amasa $e /a(a a*iatiei soae 3.'.'. St%*ii *e #a( 3.'.'.1. Transformatorul de putere T! a. *alculul pro
"

" " " #2 #3 # ## ## #5 #5 72 7 7 7" 7" 2 3

" " " #  5 52 5# 5# 101 101 101 10" 10# 10# 10# 112 113 113 117 115


CONCLU,II9 CONTRI:UTII ORI+INALE SI PERSPECTI4E 7.1. *O&*)U6%% '(&(R)( 7.2. *O&+R%U+%% OR%'%&)( 7.'. P(RSP(*+%9( D( D(69O)+R( U)+(R%OR

121 121 122 123 12

:I:LIO+RAFIE

Lista a/eviei

#


+P + S%+P 'P >r +g? ( str @hs *P / *RS DP E a #

*R D' BC $C O&& O&$ D9 D9R P %S P %% P &% ' $ 

E@or E@hr @a P S f Ft G iaFt G iiFt G i pFt G i ssFt G icFt G  c ir Ft G id Ft G idpFt G i ssFt G

HI HJ >r I >r C BdcFt G

+rans4ormatorul -e putere utotrans4ormatorul -e putere Sistemul -e izolatie al trans4ormatoarelor -e putere 'ra-ul -e polimerizare a =artiei Permitivitatea electrica relativa $actorul -e pier-eri -ielectrice Rigi-itatea -ielectrica +emperatura =ot:spot temperatura punctului cal*omutatorul -e ploturi sau -e prize / *omutatorul -e reglaA al tensiunii su< sarcina Descarcarile partiale (nergia -e activare 9iteza -e -egra-are a izolatiei -e =artie *urentii -e a

2:$)

2:4ur4ural-e=i-a 4ur4ural

MUL;UMIRI




Doresc sK Li mulMumesc Domnului Pro4! -r! ing! Petru 9! &O%&';(R pentru aAutorul Ni spriAinul acor-at la realizarea acestei lucrKri Ni 4ormKrii mele ca inginer specializat Ln -omeniul materialelor electrote=nice! De asemenea mulMumesc Domnului *on4! -r! ing! )aurenMiu .arius DU.%+R& pentru recoman-Krile NtiinMi4ice Ni s4aturile o4erite pe -urata realizKrii tezei -e -octorat Domnului Pro4! -r! ing! $lorin *%UPR%& Domnului -r! ing! 'a
og-an 'OR'&

5


CAPITOLUL 1. INTRODUCERE

sigurarea calitatii energiei este un o

cauzate -e trans4ormatoarele -e putere provoaca pagu
Fi". 1.1. &umarul trans4ormatoarelor -e putere puse in 4unctiune anual si s4arsitul

-uratelor -e serviciu presupunan- o -urata -e viata me-ie -e "0 ani T1!1!

Pe plan mon-ial cercetari cu privire la monitorizarea si -iagnosticarea sistemelor -e izolatie ale trans4ormatoarelor -e putere FS%+PG si la -ezvoltarea unor meto-e -e estimare a -uratelor si rezervelor -e -urata -e viata ale acestora sunt -es4asurate -e 4oarte multe institute 11


-e cercetare si universitati -e prestigiu! *ateva eemple ar 4iV Omicron (lectronics  *orporate Researc= S%&+($ (nerg Researc= D&9 (. Q(%D.&& (lectrical +ec=nologW Universitatea -in Stuttgart Universitatea -in ;anovra Universitatea -in 6uric= Universitatea +e=nica -in +ron-=eim Universitatea +e=nica -in (in-=oven etc! %n Romania companiile si universitatile care a

%n zonele cu valori mari ale ra-iatiei solare si ale temperaturii me-iului am

*ele -oua mo-ele noi -e estimare a -uratei -e viata ramasa Fmo-elul
1


CAPITOLUL 2. STRUCTURA TRANSFORMATOARELOR DE PUTERE

2!1! ()(.(&+( *O.PO&(&+( +rans4ormatoarele electrice sunt -ispozitive electromagnetice statice -e curent alternativ constituite in principal -in -oua sau mai multe in4asurari cuplate magnetic! (le sunt -estinate mo-i4icarii parametrilor tensiune si curent ai energiei electrice! %n cazul aplicatiilor -e 4recventa re-usa su< 10 Z;z cuplaAul magnetic -intre in4asurari presupune prezenta unui miez magnetic T2!1! Primul trans4ormator cu miez magnetic si -oua in4asurari a 4ost construit -e .ic=ael $ara-a in 131 cu scopul evi-entierii eperimentale a 4enomenului -e in-uctie electromagnetica! *ele mai importante elemente componente ale trans4ormatoarelor -e putere suntV infasurarile miezul feromagnetic sistemele de izolatie izolatoarele de trecere comutatorul de regla* al tensiunii (de ploturi)  conservatorul si cuva componente prezentate in 4igurile 2!1 si 2!2! Miezul feromagnetic are rolul -e a inc=i-e circuitul 4luului magnetic -ar si un rol mecanic -e sustinere a in4asurarilor! nfasurarile constituie unele -in partile cele mai importante ale unui trans4ormator! (le tre
1"


Fi". 2.1. Structura unui trans4ormator -e -istri
2:in4asurari 3:comutator -e reglaA al tensiunii :izolator -e trecere -e Aoasa tensiune ":izolator -e trecere -e inalta tensiune #:cuva 7:conservator T2!2!

Fi". 2.2. Structura unui trans4ormator -e putere imersat in ulei cu racire O&&V 1:miez

2:in4asurarea -e Aoasa tensiune 3:in4asurarea -e inalta tensiune :izolator -e trecere -e Aoasa tensiune ":izolator -e trecere -e inalta tensiune #:comutator -e reglaA al tensiunii 7:cuva :conservator 5:ra-iatoare FS n Y 0 .9G T2!3!

1#

(stimarea starilor -e -egra-are si a -uratelor -e viata ramasa ale trans4ormatoarelor -e putere zolatoarele de trecere realizeaza

legatura intre in4asurarile trans4ormatorului si reteaua electrica eterioara! %zolatorul se compune -intr:o parte izolanta si -intr:o parte con-uctoare -e curent! $iin- un element interme-iar intre retea si in4asurarile trans4ormatorului este epus in primul ran- actiunii supratensiunilor retelei si in consecinta tre
.iezul magnetic poate 4i -e tip lamelat -in tole izolate electric intre ele sau -e tip masiv -in 4erite magnetic moi! +olele -in otel electrote=nic ale trans4ormatoarelor care lucreaza la 4recventa -e "0 ;z au in mo- uzual grosimea -e 0!3" mm T2!1! .entinerea la un nivel rezona

interne! +a
%n-uctia magnetica ! T+ pentru -i4erite valori ale Pier-eri speci4ice intensitatii campului magnetic + TZ/m TQ/Zg 2!" "!0 10!1 30!0 3!# 1!"3 1!#3 1!7" 1!5

*alitatea

'rosimea ta
*ontinut -e siliciu T\

Densitatea TZg/-m3

( % – 3!#

0!"

0!7

7!"

( % – 3!2

0!"

1!0

7!0

3!2

1!"0

1!#2

1!7"

1!5

( %% – 2!

0!"

1!7

7!0

2!

1!"0

1!#2

1!7"

1!5

( %%% – 2!"

0!"

2!3

7!70

2!"

1!

1!"5

1!73

1!5"

( %%% – 2!2

0!"

2!3

7!70

2!2

1!

1!"5

1!73

1!5"

( %%% – 2!0 ( %9 – 1! ( %9 – 1!#

0!" 0!" 0!3"

2!7 3! 3!5

7!70 7!70 7!#0

2!0 1! 1!#

1!# 1!# 1!#

1!"7 1!"7 1!"7

1!72 1!71 1!71

1!5 1!52 1!52

+a
%n4asurarile se construiesc -in con-uctor -e cupru sau aluminiu -e regula acoperit cu o izolatie electrica T2!1! Dupa pozitia reciproca a celor -oua in4asurari Fprimara si secun-araG se -eose

sca-e cu aproape  \ pentru un continut -e oigen -e 0!1" \! *ea mai -aunatoare impuritate o constituie insa
*upru moale FrecoptG

*aracteristica Densitatea TZg/-m3

*upru tare Ftras la receG

pana la !5"

Rezistenta la rupere Fintin-ereG T.&/m 2

200:2"0

00:50

lungirea relativa T\

"0:30

:2

Duritatea rinell T.&/m 2

00:"00

00:1200

.o-ulul -e elasticitate T'&/m 2

122

12#

Rezistivitatea electrica la 20 o* T^_m *oe4icientul -e temperatura al rezistivitatii la 20 o* T :1 +emperatura -e topire T o* +emperatura -e recoacere T o* +emperatura -e recristalizare T o* *oe4icientul -e -ilatatie liniara F-e la 2" la 300 o*G T :1 *on-uctivitatea termica la 20 o* TQ/m *al-ura speci4ica T/Zg

0!01721

0!0177 3!35`10:3 103 00:700 220:300 1!77`10:# 3!535 3"

luminiul este -upa cupru materialul con-uctor cel mai utilizat in electrote=nica! (ste mai usor si mai ie4tin -ecat cuprul -ar in4erior acestuia in ceea ce priveste con-uctivitatea electrica rezistenta mecanica si la coroziune electroc=imica Fta
*ele mai importante materiale izolante 4olosite la trans4ormatoarele in ulei sunt T2!V : pentru realizarea izolatiei spirelorV 4ire si

: pentru realizarea izolatiei principaleV cilin-rii si inele -in pertina cilin-rii si inele -in prespan placi -e pertinaW : pentru realizarea izolatiei auiliare Fpene -istantoareGV placi -e pertina prespan lemn 4iert in ulei lemn -e 4ag uscat placi -in rasini! : =artie &ome =artie im
Densitatea TZg/-m3

luminiu moale FrecoptG 2!7

luminiu tare Ftras la receG 2!7

Rezistenta la rupere Fintin-ereG T.&/m 2

70:110

lungirea relativa la rupere T\

luminiu turnat

l-re

2!"#

2!7

1"0:2"0

50:120

310:320

30:"

2:

13:2"

:

Duritatea rinell T.&/m 2

1"0:2"0

3"0:700

20:320

:

.o-ulul -e elasticitate T'&/m 2

":##

72

:

#"

*aracteristica

Rezistivitatea electrica la 20 o* T^_m *oe4icientul -e temperatura al rezistivitatii la 20 o* T :1 +em peratura -e recoacere To* +emperatura -e recristalizare T o* *oe4icientul -e -ilatatie liniara F0:100 o*G T :1 *on-uctivitatea termica TQ/m *al-ura speci4ica F0:100 o*G T/Zg

5"

0!02

0!0322

`10:3

3!#`10:3

200:00 1"0 23!5`10:# )a 20 o*V 217 )a 200 o*V 155 5

: 10 32`10:# : :

:

2.2.'.1. Materiale electroizolante solide

*eluloza componenta principala a =artiei si a prespanului este un polimer -e unitati -e glucoza legate intre ele ca in 4igura 2!3! Poate 4i reprezentata prin 4ormula F* #;10O"Gn un-e n este gra-ul -e polimerizare F'PG! cesta poate sa varieze intre 1100 si 1200 pentru esantioane -e =artie ra4t si intre 100 si 1#00 pentru 4i

*elulozele -egra-ate cu gra- -e polimerizare mai mic -ecat 100 nu pot 4orma 4i
Fi". 2.'. Structura c=imica a celulozei T2!!

Fi". 2.). 'ruparea moleculelor -e celuloza T2!"!

O proprietate -eose r Y 2!" apropiata -e cea a uleiului T2!! +a

trans4ormatoare compacte uscate sau in ulei siliconic care 4unctioneaza la temperaturi ri-icate F 1"0 o*G! Sta
Densitatea Tg/cm3

;artie celulozica 0!57:1!2

*arton electrote=nic 0!:1!3"

Rezistenta la rupere in sensul 4i
:

127

Sta
50

50

*on-uctivitatea electrica TpS/m

3

3

Permitivitatea relativa > r  la 2" o* si "0 ;z

3!3:!1

2!5:!#

$actorul -e pier-eri tg? la 2" o* si "0 ;z T\ Rigi-itatea -ielectrica ( str T.9/m 'ra- -e polimerizare *ontinut -e apa T\

0! 1":0 1000:1200 3

0! 5:12 1770 "!

Proprietatea

2.2.'.2. Materiale electroizolante lichide

Uleiurile minerale se o

interiorul cla-irilor T1! 2!13! Proprietatile uleiurilor electroizolante Fminerale sintetice: .%D() 7131 si vegetale:%O+(.P si $R3G sunt prezentate in ta
Proprietatea

.%D() 7131

%O+(.P

$R3

Ulei mineral

S+. D 52 S+. D 52 S+. D 125 1" o*

322 27" :

3#0 330 0!51

3#2 32# 0!52

10 1#0 0!51

S+. D 571

:

2#

2

0

S+. D " 20 o* S+. D 27## 2" o*

75 :

110 0!"7

72 0!"

2" 0!3

S+. D 2717 2" o*

:

0!170

0!170

0!10

0!1

0!1"

0!0#

d 0!0"

3!2

3!2

3!2

2!2

%(* #027 50 o*

 "`1013

:

:

:

S+. D 11#

:

32

3#

 20

S+. D 57

:

0!02

0!02

d 0!01"

S+. D 1"33 *(* ):33::53

: :

3" 55

20  55

30 30

.eto-a -e test Proprietati fizice o

Punct -e ar-ere T * Punct -e aprin-ere T o* 'reutate speci4ica Tg/ml +ensiune inter4aciala T-nes/cm 9iscozitate cinematica Tm2/s *apacitate termica Tcal/g` o* *on-uctivitate termica TQ/ Fm`G

Proprietati electrice

$actor -e pier-eri T\ Permitivitatea relativa Rezistivitatea electrica -e volum T_`cm Rigi-itate -ielectrica TZ9/1 mm

S+. D 57 2" o* #0 ;z :

Proprietati chimice

%n-icele -e aci-itate Tmg O;/g *ontinut -e apa Tppm io-egra-a
2.2.). Mateiae $ent% i(oatoae *e te#ee

(ista mai multe tipuri -e izolatoare -e trecereV izolatoare ulei:aer 4olosite mai cu seama in cazul trans4ormatoarelor electrice in ulei izolatoare ulei:S$ # utilizate -e regula pentru conectarea trans4ormatoarelor la instalatii -e transmitere a energiei electrice cu S$ # izolatoare -e trecere aer:aer! %zolatia principala a

%n ultima vreme au 4ost -ezvoltate o serie -e materiale Fsintetice si naturaleG cu scopul -e a inlocui sistemul -e izolatie clasica ulei mineral:=artie ra4t! *u toate acestea principalele sisteme -e izolatie ce ec=ipeaza trans4ormatoarele -e putere sunt pe
2


CAPITOLUL '. DE+RADAREA SISTEMELOR DE I,OLATIE ALE TRANSFORMATOARELOR DE PUTERE

3!1! SO)%*%+R%)( +R&S$OR.+OR()OR D( PU+(R( Un numar mare -e procese a4ecteaza -uratele si rezervele -e -urata -e viata ale trans4ormatoarelor -e putere -e4ectarile lor putan- 4i un rezultat al mai multor cauze F4ig! 3!1G! Printre 4actorii -e -e4ectare a trans4ormatoarelor se remarcaV 4enomene -e strapungere a izolatiei -escarcari electrice FtrasneteG -e4ecte -ielectrice sla
Fi". '.1. *auze -e -e4ectare a trans4ormatoarelor T3!1!

2"


Fi". '.2. *omponentele -e4ecta
'.1.1. Soi#itaie sistemeo *e i(oatie

Sistemele -e izolatie ale trans4ormatoarelor -e putere sunt supuse in permanenta unor solicitari electrice mecanice termice ale me-iului am

'.1.1.1. Solicitari electrice

%n general solicitarile electrice sunt -e -oua tipuri T3!3V : solicitarile electrice normale Fin serviciuGW : supratensiunile accidentale de scurta durata  ce pot aparea Feventual perio-icG in timpul 4unctionarii trans4ormatoarelor provocate -e 4urtuni Fsupratensiuni atmos4ericeG etc! 9alorile intensitatii campului electric sta
Rigi-itate -ielectrica TZ9/mm -istanta -intre electrozi este -e 2 mm 30

&ivel -escarcari partiale Tp* "00

'.1.1.2. Solicitari mecanice

%zolatia soli-a -in structura trans4ormatoarelor -e putere tre

%n cazul scurtcircuitelor 4ortele electro-inamice care actioneaza asupra con-uctoarelor iau valori consi-era
9aloarea intensitatii curentului -e scurtcircuit T

$orta ra-iala in in4asurarea interioara T&

1"303

17""

$orta ra-iala in in4asurarea eterioara T& $orta aiala in in4asurarea interioara T& $orta aiala in in4asurarea eterioara T&

2235 3#7!" 3#7!"

'.1.1.'. Solicitari termice

Sistemele -e izolatie ale trans4ormatoarelor -e putere FS%+PG contin materiale organice in special polimeri FcelulozaG! Proprietatile lor -ielectrice variaza cu temperatura Fca urmare a trans4ormarilor reversi
2


+a
+rans4ormatoare -e -istri
Regimuri -e 4unctionare

+rans4ormatoare -e me-ie putere me-ie putere

+rans4ormatoare -e mare putere

,egim normal de incarcare incarcare

$actor -e incarcare ' +emperatura =ot:spot a in4asurarii si a altor parti metalice a4late in contact cu izolatia celulozica T o* +emperatura altor parti metalice Fa4late in contact cu uleiul =artii poliami-ice materiale -in 4i
1!"

1!"

1!3

1 20

120

120

1 0

10

10

1 0"

10"

10"

,egim de incarcare incarcare de urgenta de lunga lunga durata $actor -e incarcare ' 1! 1!"

+emperatura =ot:spot a in4asurarii si a altor parti metalice a4late in contact cu izolatia celulozica T o* +emperatura altor parti metalice Fa4late in contact cu uleiul =artii poliami-ice materiale -in 4i
1 0

10

10

1 #0

1#0

1#0

11"

11"

11"

,egim de incarcare incarcare de urgenta urgenta de scurta durata $actor -e incarcare ' 2!0 1!

+emperatura =ot:spot a in4asurarii si a altor parti metalice a4late in contact cu izolatia celulozica T o* +emperatura altor parti metalice Fa4late in contact cu uleiul =artii poliami-ice materiale -in 4i
1!3

1!"

:

1#0

1#0

:

10

10

:

11"

11"

'.1.1.). Solicitari ale mediului ambiant

Solicitarile corespunzatoare me-iului am

: ra-iatiile F-e orice tipG provoaca -egra-area materialelor organice! %n ta
*ontinut -e O 2 Tp Tppm

2000

*ontinut -e apa Tppm la T Y Y 20 o* si 72!" Z9 d - n ] 170 Z9

1"

3!2! D('RDR( S%S+(.()OR D( %6O)+%( %6O)+%( )( +R&S$OR.+OR()OR +R&S$OR.+OR()OR D( PU+(R( %n general -egra-area sistemelor -e izolatie se poate -e4ini ca 4iin- un proces -e sc=im
;artia celulozica este un polimer organic alcatuit -in inele -e glucoza * #;10O" unite prin interme-iul legaturilor covalente si ale atomilor -e oigen F4ig! 2!3 paragra4ul 2!2!3!1G T1!5 2!7 3!3! )a nivel molecular celuloza prezinta o structura semicristalina in care zonele amor4e sunt alternate cu zonele cristaline! 6onele amor4e permit patrun-erea apei in timp ce zonele cristaline sunt rigi-e inerte or-onate si relativ impermea
Fi". '.'. )egatura -intre reactia -e oi-are a uleiului si -egra-area =artiei celulozice T1!11!

30


Prin urmare in4luenta acestor 4actori asupra starii -e -egra-are a =artiei nu poate 4i negliAata T1!5 2!#! Descompunerea c=imica a izolatiei -e =artie poate 4i pusa pe seama a trei procese -i4erite si anume oi-are =i-roliza =i-roliza si piroliza T3!5! Degra-area =artiei -in cauza reactiilor -e piroliza se realizeaza la temperaturi mult mai mari -ecat cele la care =artia este supusa in timpul 4unctionarii trans4ormatoarelor F 300 *G F4ig! 3!G T1!# 3!5:3!10! Din acest motiv principalele reactii -e -egra-are a izolatiei soli-e sunt cele -e oi-are si =i-roliza prezentate in 4igura 3!" T1!5 2!#:2!7 3!1#! Dintre acestea reactiile -e oi-are au un gra- ri-icat -e importanta -eoarece valoarea energiei -e activare a acestora E a f 7 Z/mol este in4erioara valorii energiei -e activare a reactiilor -e =i-roliza E a f 110 Z/mol T3!11!

Fi". '.). Deteriorarea izolatiei -e =artie a con-uctoarelor in urma reactiei -e piroliza T3!5!

Fi". '.0. Reactiile -e =i-roliza si oi-are ale celulozei T3!1#!

31


Su< actiunea com

Fi". '.3. Diagrama -e ec=ili
si =artie noua ra4t T3!13!

Fi". '.7. Structura c=imica a compusului 2:4ur4ural-e=i-a F*";O2G T1!1!

Fi". '.>. $ormarea compusului 2:4ur4ural-e=i-a -intr:un monomer -e glucoza T3!1#!

9ariatiile gra-ului -e polimerizare a =artiei celulozice in 4unctie -e continutul -e Fi". '.?. 9ariatiile 2:4ur4ural-e=i-a FppmG utilizan- -i4erite mo-ele T1!11!

33


Datorita prezentei atomilor -e oigen care intra in structura acestora compusii 4uranici 4avorizeaza -epolimerizarea =artiei T3!1! Din acest motiv au 4ost e4ectuate numeroase ince incerc rcar arii pent pentru ru a lega lega cont contin inut utul ul -e 4ura 4urani ni F2:4u F2:4ur4 r4ur ural al-e -e=i =i-a -aGG -in -in ulei ulei -e gragra-ul ul -e polimerizare a =artiei T1!11 3!1"! %n 4igura 3!5 se prezinta variatiile gra-ului -e polimerizare F'PG a =artiei celulozice in 4unctie -e continutul -e 2:4ur4ural-e=i-a -eterminate prin -i4erite mo-ele T1!11! '.2.2. De"a*aea %ei%%i minea

;i-rocar
F3!1G

Oigenul este un parametru important care in4luenteaza im
TE,M&",E V

R; h O2  RO2 RO2% h R;  RO2; hR % R % h O2  RO2% 2RO2% RO2% h R 2R %

$enomenul -e oi-are a uleiului este principala sursa ce 4avorizeaza aparitia acizilor care pe -e:o parte sunt -isociati in prezenta apei – 4avorizan- cresterea concentratiei -e ioni ; h – si pe -e alta parte cresc capacitatea uleiului -e a

tunci can- se -epaseste limita -e saturatie a uleiului apa apare su< 4orma -e apa li
E a G , g  T Ft G

F3!2G

un-e c este un parametru -epen-ent -e anumite con-itii c=imice Fcontinut -e apa acizi sau oig oigen enG G E a este energia -e activare corespunzatoare proceselor -e -egra-are ale =artiei celulozic celulozicee Ftermo:oi Ftermo:oi-are -are si =i-roliza =i-rolizaG G , g este este consta constanta nta univers universala ala a gazelo gazelorr iar T este temperatura eprimata in elvin! Pe

oigenul au e4ect autocatalitic in ceea ce priveste -egra-area sistemului -e izolatie! Deoarece compusul 2:4ur4ural-e=i-a reprezinta un 4actor -e -iagnostic -eose
3#


CAPITOLUL ). MONITORI,AREA SI DIA+NOSTICAREA TRANSFORMATOARELOR DE PUTERE

!1! .(+OD( D( .O&%+OR%6R( $unctionarea normala a trans4ormatoarelor electrice -e putere este con-itionata printre altele Fstarea comutatoarelor -e reglaA al tensiunii izolatoarelor -e trecere sistemelor -e racireG -e starea sistemelor -e izolatie =artie:ulei! Prin urmare atat in cazul trans4ormatoarelor noi -ar mai ales in cazul celor a4late in eploatare -iagnosticarea starilor sistemelor -e izolatie constituie un punct -eose
Sistem -e monitorizare .%+ F%nstitutul -e +e=nologie -in .assac=usettsG Statele Unite ale mericii

Parametrii monitorizati +emperatura gaze -izolvate in ulei

37


 Sue-ia S%(.(&S 'ermania )S+O. .S2000 $ranta Sistem -e monitorizare si -iagnosticare a sistemelor -e izolatie ale trans4ormatoarelor -e putere FUP Simtec= %nternational si %*.(+ *raiovaG Romania

'aze -izolvate in ulei nivelul -escarcarilor partiale analiza comutatorului -e ploturi 4actorul -e incarcare si temperatura 'aze -izolvate in ulei temperaturi curenti si tensiuni pozitii ale comutatorului -e ploturi umi-itate nivel ulei etc! 'aze -izolvate in ulei temperatura =ot:spot pozitia comutatorului -e ploturi etc! $actor -e incarcare temperaturi nivel ulei umi-itatea -in ulei gaze -izolvate in ulei analiza sistemului -e racire Fpompe ventilatoare rezistenta termicaG analiza 4unctionarii comutatorului -e ploturi Fpozitie comutator numar comutari curent total comutatG analiza treceri izolate Fcurenti -e scapari 4actor -e pier-eri capacitatea electricaG

Fi". ).1. Punctul cal- F=ot:spotG localizat in partea superioara a in4asurarilor!

nalizan- valorile parametrilor inregistrati pe -urata monitorizarii se o
Unul -intre cei mai importanti parametri care guverneaza -urata -e viata a trans4ormatoarelor -e putere este valoarea temperaturii =ot:spot Fparagra4ul 3!1!1!3G F4ig! !1G! %n general aceasta valoare se calculeaza pe
3


%n aceasta lucrare -urata -e viata ramasa a trans4ormatoarelor -e putere s:a -eterminat pe
9i
Prezenta gazelor in uleiul electroizolant inseamna -e regula o 4unctionare anormala sau un potential -e4ect! ceste gaze apar in ulei -in cauza -escarcarilor partiale arcului electric -escarcarilor electrice -e Aoasa energie supraincarcarilor in sarcina -e4ectarii pompelor -e ulei supraincalzirii componentelor sistemelor -e izolatie ale trans4ormatoarelor! ceste mecanisme -e -egra-are pot avea un caracter singular sau simultan si con-uc la -escompunerea moleculelor -e ulei si celuloza rezultan- ast4el o serie -e gaze com
35


Descarcarile partiale FDPG sunt unele -in cele mai nocive 4enomene care apar in sistemele -e izolatie ale ec=ipamentelor electrice! cestea se pro-uc in cavitatile cu gaz eistente in sistemele -e izolatie soli-e sau in
Rezultatele meto-elor -e monitorizare prezentate mai sus sunt completate cu cele o

).2.1. Meto*e #-imi#e

Fi". ).2. .eto-e c=imice -e -iagnosticare T!1!

naliza gazelor -izolvate in uleiul electroizolant FD'G este una -intre meto-ele e4iciente -e evaluare a -e4ectelor termice si electrice! %n cele mai multe cazuri utilizan- meto-ele c=imice prezentate in 4ig! !2 este posi
Principalele meto-e -e -iagnosticare termice si optice sunt prezentate in 4igura !3! .onitorizarea temperaturilor in -iverse puncte ale trans4ormatorului Fin partile in4erioare si superioare ale in4asurarilor si cuveiG permite evaluarea starilor S%+P si a eventualelor -e4ecte! .area maAoritate a -e4ectelor care pot sa apara provoaca mo-i4icari -in punct -e ve-ere termic mo-i4icari care pot 4i -etectate cu aAutorul analizei termice! *ea mai 4recventa stare anormala -e 4unctionare -etectata prin interme-iul analizei termice este starea -e supraincarcare a trans4ormatorului! Duratele si rezervele -e -urata -e viata ale 1


trans4ormatoarelor sunt puternic in4luentate -e valori ale temperaturii -e =ot:spot mai mari -e 50 *! .asurarea temperaturii uleiului si valorile curentului -e incarcare permit un calcul in-irect al temperaturii =ot:spot -in interiorul trans4ormatorului! .asurarea temperaturilor se poate 4ace cu aAutorul termocuplelor sisteme cu 4i
Fi". ).'. .eto-e -e -iagnosticare termice / optice T!1!

).2.'. Meto*e ee#ti#e

*ele mai comune meto-e electrice -e -iagnosticare sunt prezentate in 4igura !! naliza raspunsului in 4recventa F$RG este utilizata pentru i-enti4icarea posi
2


Fi". ).). .eto-e electrice -e -iagnosticare T!1!

O sc=im
Spectroscopia in -omeniul timp reprezinta una -intre cele mai e4iciente meto-e -e evaluare a comportarii -ielectricilor in camp electric si a continutului -e umi-itate al acestora T!1 !21 !25! %n continuare se -escrie principiul meto-ei! *onsi-eram cazul unui material electroizolant plasat intre armaturile -e arie " ale unui con-ensator real Fcu -ielectricul -e grosime g  con-uctivitate 0 nenula si permitivitate G! )a aplicarea unei tensiuni treapta - 0 con-ensatorul a
 ii Ft G  i p Ft G  i ss Ft G  ic Ft G

F!1G

in care iiFt G reprezinta intensitatea curentului -e incarcare a con-ensatorului avan- ca -ielectric vi-ul i pFt G – intensitatea curentului -e polarizare i ssFt G – intensitatea curentului a4erent sarcinii spatiale si icFt G – intensitatea curentului -e con-uctie! *omponenta iiFt G Y 0 "(/t corespun-e incarcarii con-ensatorului in a

recapata pozitiile initiale la anularea tensiunii! *urentul -e polarizare i pFt G se anuleaza usor in timp -upa aplicarea tensiunii continue - 0!

Fi". ).0. 9ariatia in timp a curentilor -e a
*omponenta i ss(t) corespun-e sarcinii spatiale a4late in volumul -ielectricului generate in timpul proceselor te=nologice -e 4a
 i p Ft G  i ss Ft G

F!2G

a carei valoare -epin-e -irect -e starea -e im
F!3G

Daca se -ecupleaza sursa -e tensiune continua F - 0 Y 0G si se scurtcircuiteaza armaturile con-ensatorului acesta se -escarca prin -ielectricul sau trecan- un curent tranzitoriu ir Ft GV 

(stimarea starilor -e -egra-are si a -uratelor -e viata ramasa ale trans4ormatoarelor -e putere ir Ft G

j Ft G  i d Ft G  idp Ft G  i ss

F!G

in care id Ft G reprezinta intensitatea curentului -e -escarcare a con-ensatorului avan- ca -ielectric vi-ul idpFt G : intensitatea curentului -e -epolarizare si i ssIFt G : intensitatea curentului corespunzator sarcinii spatiale! Suma -intre curentul -e -epolarizare idpFt G si cel corespunzator sarcinii spatiale i ssIFt G constituie componenta -e resor
j Ft G  idp Ft G  i ss

F!"G

Daca tensiunea - 0 are valori re-use Fsu< 1 Z9G iar -urata -e aplicare a acesteia este -e or-inul minutelor sau orelor in cazul sistemelor -e izolatie uzuale nu se pro-uc trans4ormari importante F-egra-ari c=imice nota
 idp Ft G

j i ss Ft G  i ss Ft G

F!#G

respectiv iabs Ft G  irsb Ft G

F!7G

%n acest caz se spune ca eista un curent -e a
F!G

i F30G  ir F30G # c  a ia F#0G  ir F#0G

F!5G

in care ia2r F30 #0 #00G reprezinta valorile curentilor -e a
"

(stimarea starilor -e -egra-are si a -uratelor -e viata ramasa ale trans4ormatoarelor -e putere 

0



 c



l

- 0 S

F!10G

in careV l reprezinta grosimea esantionului sau -istanta -intre electrozi S reprezinta supra4ata electrozilor! Daca -urata -e aplicare a tensiunii nu este su4icient -e mare ast4el incat curentul -e a


 dc Ft G

1  v

dc Ft G





ia Ft G  ir Ft G l  - 0 S

  0   v Ft G

F!11G F!12G

%n aceasta lucrare s:au utilizat ca 4actori -e -iagnostic pentru evaluarea starilor sistemelor -e izolatie ale trans4ormatoarelor -e putere marimile -e4inite mai susV in-icele -e polarizare # p 4actorul -e con-uctivitate # c si con-uctivitatea -e curent continuu B 0! /. (perimentari

(perimentarile au 4ost e4ectuate utilizan- esantioane -e =artie Fk:celulozaG -e 0!2 mm grosime impregnate cu ulei mineral &nas! u 4ost 4olosite esantioane -e tip placa F7070 mm2G! %nstalatia eperimentala pentru masurarea curentilor -e a
Fi". ).3. %nstalatie pentru masurarea *R

Fesantioane soli-eGV 1 : (lectrometru eit=le #"17 2 : *elula -e masura eit=le 005 3 : P*!

!2!3!2! Spectroscopia in domeniul frecventa #

Fi". ).7. *elula pentru masurarea iaFt G si ir Ft G pentru =artie impregnata!


a. .eto-a

(valuarea starilor sistemelor -e izolatie ale trans4ormatoarelor -e putere cu aAutorul spectroscopiei -ielectrice in -omeniul 4recventa este o meto-a 4oarte utila T!20! Spectroscopia in -omeniul 4recventa permite -eterminarea valorilor componentelor permitivitatii complee si ale 4actorului -e pier-eri la valori 4oarte re-use ale 4recventei Frespectiv pentru f Y 10:" – 10:3 ;zG pe
(perimentarile au 4ost e4ectuate utilizan- esantioane -e =artie Fk:celulozaG -e 0!2 mm grosime impregnate cu ulei mineral &nas! u 4ost 4olosite esantioane -e tip -iscuri F-iametru Y 0 mmG! Pentru -eterminarea eperimentala a componentelor permitivitatii relative complee F> r j si >r jjG si a 4actorului -e pier-eri Ftg?G a 4ost utilizat un analizor -e impe-anta &O9O*O&+RO) F4ig! ! aG ec=ipat cu celula -e masura pentru esantioane soli-e F=artie impregnata cu ulei mineral : ! bG! (santioanele -e testat au 4ost supuse unei tensiuni alternative cu valoarea -e 1 9 si 4recventa cuprinsa in intervalul 10:3 ;z – 107 ;z!

Fi". ).>. aG nalizor -e impe-anta &ovocontrolV 1 – P* 2 –

Unitatea *entrala 3 – Unitatea -e *oman-a  – *elula -e .asura " – Sistem -e *ontrol al +emperaturii!

Fi". ).>. bG *elula -e masura pentru

soli-e!

!2!3!3! Calculul functiei de raspuns dielectric Pentru estimarea starii -e imr j >r jj si tg? marimi mult apreciate -e utilizatori! Solutia pro r j >r jj si tg? pe

%n general orice material -ielectric se poate caracteriza cu aAutorul con-uctivitatii electrice B permitivitatii relative complee >r si cu aAutorul 4unctiei -e raspuns -ielectric f Ft G T!22! Proce-ura -e calcul a 4unctiei -e raspuns -ielectric incepe cu masurarea valorilor curentilor -e a
Fi". ).?. 9ariatia in timp a curentilor -e a
+ensiunea continua - 0 tre
F!13G

un-e ir Ft G este curentul -e resor
" n

 t   t        t 0   t 0 



m

F!1G


in care " n  0 si m  1 sunt constante -e material! ceasta relatie provine -in legea universala *urie:von Sc=[ei-lerV ir Ft G f " ` t :n care aproimeaza variatia curentului -e resor
0

10

10

1

:1

10

2

3

:1

10

2

1

3

U s T :2 10 G t F f

:2

U 10 s T G t :3 F f 10

1 :

1 :

:3

10

:

10

:

:"

10

0

10

1

10

2

t TsU

10

10

3

10

0

10

Fi". ).16. aG 9ariatia in timp a f Ft G pentru =artie

1

10

2

t TsU

10

3

10

Fi". ).16. bG 9ariatia in timp a f Ft G pentru =artie

impregnata im
impregnata im
Fi". ).11. .o-el -e aproimare a 4unctiei -e raspuns -ielectric corespunzatoare

unui esantion -e =artie impregnata!

5

(stimarea starilor -e -egra-are si a -uratelor -e viata ramasa ale trans4ormatoarelor -e putere Ta/e% ).2. 4aoie #oe&i#ientio &%n#tiei *e as$%ns *iee#ti# si ae #on*%#tivitatii @6 #oes$%n(atoae esantioaneo *e -atie im/atanite temi# a##eeat a T  1'0 BC. " m n t 0 Ts

B3#00 TS/m

Y0= 0!002"# 1!"51 0!5 32!2 1!#2`10:1

 Y 1"0 = 0!0010" 1!05 0!2" 30! "!#`10:1"

 Y 20 = 0!0071 1!152 0!255 325!1 1!1`10:1

 Y 2100 = 0!0#52 1!00# 0!23" 3 1!53`10:1

Ta/e% ).'. 4aoie #oe&i#ientio &%n#tiei *e as$%ns *iee#ti# si ae #on*%#tivitatii @6 #oes$%n(atoae esantioaneo *e -atie im/atanite temi# a##eeat a T  100 BC. " m n t 0 Ts

B3#00 TS/m

Y0= 0!0017" 1!031 0!31" 00!2 !33`10:1"

 Y 1"0 = 0!0075 1 0!2" !7" 1!#1`10:1

 Y "0 = 0!013"7 1!001 0!223 17!2 1!"2`10:1

 Y 7"0 = 0!011 1!# 0!"3" ##5!7 3!"`10:1

Utilizan- trans4ormata $ourier corespunzatoare relatiei F!13G se va -etermina susceptivitatea electrica complea F!1"G si in continuare componentele acesteia Freala si imaginaraG con4orm relatiilor F!1#G si F!17G T!1 !22V 

 f Ft G epF *t Gdt

FG 

F!1"G

0



j FG 

 f Ft G cosFt Gdt

F!1#G

0



j j FG 

 f Ft G sinFt Gdt

F!17G

0

*unoscan-u:se valorile componentelor susceptivitatii complee si tinan- cont -e relatia F!1G se pot -etermina valorile componentelor permitivitatii relative complee cu aAutorul relatiilor F!15G si F!20G T!22! $acan- raportul componentelor permitivitatii relative complee se poate -etermina 4actorul -e pier-eri -ielectrice Frelatia F!21GG T!22! >FG

 >j FG  i >J F G  F1  Hj FGG  iHJ F G  jr  1   j FG

 jr j 

tg?

F!15G

0   jj FG  0

 "0

F!1G

F!20G

>J r >j r

F!21G


in care B0 reprezinta con-uctivitatea -e curent continuu corespunzatoare esantionului in regim sta 0 reprezinta permitivitatea vi-ului! Pana acum nu eista instalatii eperimentale care sa poata -eose r C -e4inita in relatia F!20G! Pentru a compensa aceste -i4erente relatia F!20G a 4ost completata cu termenul B 0/F ` >0G T!10! +oto-ata cu aAutorul componentelor permitivitatii complee se pot calcula componentele con-uctivitatii complee con4orm relatiilor F!22G si F!23G T!2":!2#V

j

J

B n> 0> r

F!22G



J

B

j

n> 0 > r



F!23G

10

12

2

10  j r 

1

2

j r j  1

# 1  2 0 :3 10

:2

10

:1

f T;zU

10

10

01 :3 10

0

10

:2

:1

f T;zU

0

10

10

Fi". ).12. aG 9ariatia partii reale a permitivitatii

Fi". ).12. bG 9ariatia partii imaginare a

relative cu 4recventa pentru =artie impregnataV masurata F1G calculata F2G!

permitivitatii relative cu 4recventa pentru =artie impregnataV masurata F1G calculata F2G! 10:11

0

10

1 

U m / :12 S T 10 j

2

:1

g 10 t

2 1



:2

10

:3

10

:2

10

:1

f T;zU

10

10:13 :3 10

0

10

Fi". ).12. cG 9ariatia 4actorului -e pier-eri cu

:2

10

f T;z

:1

10

Fi". ).12. d G 9ariatia partii reale a

4recventa pentru =artie impregnataV masurata F1G calculata F2G!

con-uctivitatii electrice cu 4recventa pentru =artie impregnataV masurata F1G calculata F2G!

"1

0

10


Rezultatele or I si >r CG a 4actorului -e pier-eri Ftg?G si a componentelor con-uctivitatii complee FBI si BCG o r I >r C tg? BIsi BC pentru esantioane -e =artie impregnata! ceste cur
1D10

U 10

2

:11

m / S T j j 

1

10

:12

10

:13 :3

10

:2

10

:1

f T;zU

10

10

0

Fi". ).12. eG 9ariatia partii imaginare a con-uctivitatii electrice cu 4recventa

pentru =artie impregnataV masurata F1G calculata F2G!

%n cazul in care se -oreste o
"2

(stimarea starilor -e -egra-are si a -uratelor -e viata ramasa ale trans4ormatoarelor -e putere 1

101

:11

10

2 U m / S T :12 j 10 j



g t 1 j j

100

r



3

1 j

1



 j

2



r



10:1

:13

0

3"0

700

10"0

T=

100

17"0

10

2100

0

3"0

700



Fi". ).1'. aG 9ariatia partilor reala F1G

10"0

 T=U

100

17"0

2100

Fi". ).1'. bG 9ariatia partilor reala F1G

imaginara F2G ale permitivitatii relative si a 4actorului -e pier-eri F3G cu  F f Y 1 m;z T Y 13" o*G!

imaginara F2G ale con-uctivitatii electrice cu  F f Y 1 m;z T Y 13" o*G!

Prin urmare in 4igurile !1 aG si bG sunt prezentate ast4el -e cur
10

calculat

10

masurat

0

calculat

masurat

:1

10 :1

10

g t

g t

1

2

3

2

1





3

:2

10 :2

10

:3

10 :3

10

:2

10

:1

10

0

10

1

10

2

10

3

10

:3

10

10

:2

10

:1

10

0

1

10

10

2

10

3

f T;zU

f T;zU

Fi". ).1). aG 9ariatia 4actorului -e pier-eri tg?

Fi". ).1). bG 9ariatia 4actorului -e pier-eri tg?

pentru =artie impregnata im
pentru =artie impregnata im
)a 4recvente re-use F f ] 1 ;zG F4igurile !1 a si bG este evi-entiata mai clar eistenta unor pro-usi -e -egra-are ca urmare a intensi4icarii polarizatiilor -e orientare si inter4aciala a cresterii con-uctivitatii ionice si a intensi4icarii proceselor -e -ispersie! !3! .(&+(&&+ +R&S$OR.+OR()OR D( PU+(R( ctiunea -e mentenanta se poate -e4ini ca 4iin- ansam

presupunea e4ectuarea -e lucrari numai -upa aparitia unor inci-ente sau avarii in instalatiile electrice! Din eperienta romaneasca si nu numai s:a -ove-it ca aplicarea acestui tip -e mentenanta era neeconomica si a avut implicari maAore in alimentarea cu energie electrica a tuturor categoriilor -e consumatori! Pentru a elimina -e4icientele mentenantei corective s:a trecut la mentenanta preventiva! 3 Mentenanta preventiva a -at rezultate
!! *O&*)U6%% (vitarea scoaterii necontrolate a trans4ormatoarelor -e putere -in serviciu se realizeaza prin monitorizarea si -iagnosticarea starilor principalelor componente -e4ecta
"


""

CAPITOLUL 0. ESTIMAREA STARILOR DE DE+RADARE ALE TRANSFORMATOARELOR DE PUTERE

"!1! D(+(R.%&R( %&D%*()U% D( S&++( %S 0.1.1. Meto*a #asi#a MC

+inan- cont -e 4aptul ca -urata -e viata a trans4ormatoarelor -e putere -epin-e in principal -e starea -e -egra-are a sistemelor -e izolatie si ca celelalte -oua componente importante -in punct -e ve-ere al -e4ectarii lor comutatorul -e ploturi si izolatoarele -e trecere F4igura 3!2 paragra4ul 3!1G se pot repara sau inlocui cu usurinta 4ata -e izolatia in4asurarilor starea -e sanatate a trans4ormatorului -epin-e cel mai mult -e starea izolatiei T"!1! Se pune -in ce in ce mai mult accent pe utilizarea in-icelui -e sanatate F%SG in evaluarea starilor -e -egra-are ale trans4ormatoarelor -e putere motivul principal 4iin- acela ca aceasta marime inglo
 c  D i

S  "1 

i

i 1 n 3

c i 1

n

i

 c  D i

 "2 

i

i  n 3 n

c

F"!1G i

i  n 3

un-e %S este un numar intre 0 si 1 n este numarul total al 4actorilor -e -iagnostic ci reprezinta pon-erea acor-ata starii 4iecarui element Fpe o scara -e la 1:10G Di reprezinta in-icele -e -iagnostic Fpe o scara -e la 1:  4iin- valoarea maimaG "1 si "2 reprezinta pon-erile F\G corespunzatoare celor n:3 4actori care -escriu starea trans4ormatorului respectiv a comutatorului -e ploturi! $actorii -e -iagnostic luati in consi-erare pentru -eterminarea starii -e -egra-are a trans4ormatorului respectiv pentru calculul in-icelui -e sanatate sunt prezentati in ta
&r1 crt1

1 2 3  " # 7  5 10 11 12 13 1 1" 1# 17 1 15 20 21 22 23 2

4actor de diagnostic

ci

Di

naliza gazelor -izolvate D' %ncarcarea trans4ormatorului $actorul -e pier-eri al izolatiei complee a in4asurarilor

10 10 10 10 #  " "  # 2 " 2 2 1 1 1 1 1 1 1 # 3 "

 3 2 1 0  3 2 1 0  3 2 1 0  3 2 1 0  3 2 1 0  3 2 1 0  3 2 1 0  3 2 1 0  3 2 1 0  3 2 1 0  3 2 1 0  3 2 1 0  3 2 1 0  3 2 1 0  3 2 1 0  3 2 1 0  3 2 1 0  3 2 1 0  3 2 1 0  3 2 1 0  3 2 1 0  3 2 1 0  3 2 1 0  3 2 1 0

Termografia in infrarosu

*alitatea uleiului electroizolant *resterea numarului lucrarilor -e mentenanta *ontinutul -e 4urani Raportul -e trans4ormare Reactanta -e scapari Rezistentele o=mice ale in4asurarilor Rezistenta coneiunii miez:pamant Starea izolatoarelor de trecere Starea cuvei Starea sistemului de racire Starea conservatorului Starea fundatiei mpamantarea Starea garniturilor Starea cone$iunilor Pierderi ulei electroizolant &ivel ulei electroizolant

naliza gazelor -izolvate in uleiul comutatorului -e ploturi *alitatea uleiului comutatorului -e ploturi Starea generala -e -egra-are a comutatorului -e ploturi

"naliza gazelor dizolvate

naliza gazelor -izolvate D' este o meto-a importanta si acceptata pe scara larga pentru -etectarea starilor incipiente -e -e4ectare a trans4ormatoarelor! *u aAutorul D' este posi
Fi". 0.1. *omparatie intre limitele recoman-ate ale gazelor -izolvate T1!13!

Utilizan- -oar meto-a D' nu se pot o
Fmentenanta incarcare -ate -in partea 4a
 n  p i

4 g



i

i 1

F"!2G

7

 p

i

i 1

un-e ni Y 1!!# reprezinta scorul FnotaG acor-at gazului i iar pi : 4actorul sau -e pon-ere! Pentru pi se consi-era urmatoarele valoriV 1 : pentru *O si *O 2W 3 : pentru *; *2;# si *2;W " : pentru *2;2W si 2 pentru ;2! &ota ni corespunzatoare gazului i este aleasa in 4unctie -e concentratia FcontinutulG gazului F4ig! "!2G T1!13! Daca continutul -e gaz -epaseste valoarea maima F4ig! "!2G nota acor-ata va 4i #! .arimile ni si pi permit calculul 4actorului -e analiza a gazelor 4 g 1 %n 4unctie -e valorile lui 4 g  se atri
Fi". 0.2. *ali4icativul acor-at gazelor -izolvate T1!13! Ta/e% 0.2. Eva%aea staii tans&omato%%i #% a%to% %i F g <1.1'=.

Descriere 4 g ] 1!2 1!2 d 4 g ] 1!" 1!" d 4 g ] 2 2 d 4 g ] 3 4 g  3

Starea una Satis4acatoare Sla
*ali4icativ -e stare   * D (

9alorile cali4icativului elementului -e stare ci -in relatia F"!1G se acor-a in con4ormitate cu statisticile re4eritoare la in4luenta elementului consi-erat asupra -e4ectarii trans4ormatoarelor! st4el pentru 4actorul -e analiza a gazelor -izolvate se acor-a 10 pentru continutul -e 4urani – " pentru nivelul -e ulei – 1 etc! T1!13!

ncarcarea transformatorului

.o-elele -e calcul al temperaturilor uleiului si =ot:spot se
Descriere ' ] 0!# 0!# d ' ] 0!5 0!5 d ' ] 1 1 d ' ] 1!3 '  1!3


4actorul de pierderi al izolatiei comple$e a infasurarilor

$actorul -e pier-eri tg? este un alt criteriu important -e evaluare a starii izolatiei trans4ormatorului! 9aloarea tangentei ung=iului -e pier-eri -ielectrice a unui trans4ormator este -eterminata -e materialele -ielectrice incorporateV izolatoarele -e trecere izolatia in4asurarilor 4ata -e miez intre ele si 4ata -e cuva prin uleiul electroizolant! *resterea 4actorului -e pier-eri a izolatiei trans4ormatorului este -eterminata -e -egra-area c=imica a uleiului -e umezirea si contaminarea acestuia -e im
$actorul -e pier-eri maim T\ tg? ] 0!" 0!" d tg? ] 0!7 0!7 d tg? ] 1 1 d tg? ] 2 tg?  2


Calitatea uleiului electroizolant

Pe
Rigi-itate -ielectrica Z9/mm F-istanta electrozi Y 2 mmG

 " 3" – " 30 – 3" d 30

 "2 7 – "2 3" – 7 d 3"

 #0 "0 – #0 0 – "0 d 0

1 2 3 

3

+ensiune inter4aciala %$+ -ne/cm

%n-ice -e aci-itate

*ontinut -e apa FppmG

 2" 20 – 2" 1" – 20 d 1" d 0!0" 0!0"–0!1 0!1–0!2  0!2 d 30 30 – 3" 3" – 0  0

*uloare ulei

$actor -e pier-eri la "0 ;z T\ F T Y 2" o*G

 30 23 – 30 1 – 23 d 1 d 0!0 0!0 – 0!1 0!1 – 0!1"  0!1" d 20 20 – 2" 2" – 30  30 d 1!" 1!" – 2!0 2!0 – 2!"  2!" d 0!1 0!1 – 0!" 0!" – 1!0  1!0

 32 2" – 32 20 – 2" d 20 d 0!03 0!03 – 0!07 0!07 – 0!1  0!10 d 1" 1" – 20 20 – 2"  2"

1 2 3  1 2 3  1 2 3  1 2 3  1 2 3 

2

1



2

3

Utilizan- relatia F"!2G valorile cali4icativelor FscorurilorG ni si ale 4actorilor -e pon-ere pi Fta
%n T1!13 se propune monitorizarea cresterii numarului lucrarilor -e mentenanta F*).G! *ali4icativele -e stare a4erente trans4ormatorului pe
*on-itie *). Fin ultimii 2 aniG ] 3 3 d *). Fin ultimii 2 aniG ] " " d *). Fin ultimii 2 aniG ] 10 10 d *). Fin ultimii 2 aniG ] 1" *). Fin ultimii 2 aniG  1"


Continutul de furani

(valuarea starii -e -egra-are a izolatiei -e =artie pe
Daca uleiul electroizolant a 4ost recon-itionat sau inlocuit atunci pe
*ontinut -e 4ur4ural Tppm 0 – 0!1 0!1 – 0!2" 0!2" – 0!" 0!" – 1 1


,aportul de transformare

+estul raportului -e trans4ormare -etecteaza scurtcircuite sau circuite -esc=ise intre spirele aceleiasi in4asurari si in-ica -istrugerea izolatiei intre in4asurari T3!1! +re
+estul reactantei -e scapari este realizat in situ iar rezultatele acestuia se compara cu -atele -in 4a
Prin masurarea rezistentei in4asurarilor se pot -etecta coneiuni sla
+estul rezistentei miez – pamant poate -etecta -e4ectul corespunzator intreruperii coneiunii la pamant T3!1! (valuarea starii trans4ormatorului pe . Eva%aea staii tans&omato%%i $e /a(a test%%i a$ot%%i *e tans&omae si ea#tantei *e s#a$ai <1.#3].

(roarea valorii raportului -e trans4ormare 4ata -e valorile -in 4a
(roarea valorii reactantei -e scapari 4ata -e valorile -in 4a
Starea

*ali4icativ -e stare

una Satis4acatoare

 

0!" ] ER+ d 1 1 ] ER+ d 2 ER+  2

1 d ERS ] 2 2 d ERS ] 3 ERS  3

Sla
* D (

Ta/e% 0.?. Eva%aea staii tans&omato%%i $e /a(a test%%i e(istentei mie(  $amant si e(istentei o-mi#e a in&as%aio [#.#3].

9aloarea rezistentei miez: pamant T._ R  1000 100 d R ] 1000 10 d R ] 100 1 d R ] 10 R]1

(roarea valorii rezistentei o=mice 4ata -e valorile -in 4a
Starea

*ali4icativ -e stare

una Satis4acatoare Sla
  * D (

Mentenanta transformatorului

Pentru prima -ata s:au luat in consi-erare activitatile -e mentenanta a trans4ormatoarelor cu scopul -e a evalua starile acestora prin intro-ucerea 4actorilor -e -iagnostic termogra4ia in in4rarosu nivelul -e ulei electroizolant starea cuvei starea sistemului -e racire starea conservatorului starea 4un-atiei impamantarea starea garniturilor starea coneiunilor pier-erile uleiului electroizolant si starea izolatoarelor -e trecere Fta
Fi". 0.'. (valuarea starii trans4ormatorului pe
"naliza gazelor dizolvate in uleiul comutatorului de ploturi (CP)

Un comutator -e ploturi este alcatuit -in urmatoarele componente F4ig! "!G T"!2V Selectorul un -ispozitiv -e tip controler care alege prizele -e reglaA ale in4asurarii pe care 4unctioneaza sau urmeaza sa 4unctioneze trans4ormatorul! +recerea -e la o priza la alta se eecuta 4ara ruperea curentului aceasta 4iin- e4ectuata anterior -e componenta numita ruptor Fcomutator propriu:zisG! 



Ruptorul este instalat in compartimentul propriu -e ulei! *omutatorul -e reglaA su< sarcina F*PG este 4iat pe capacul trans4ormatorului prin interme-iul capului comutator! tunci caneste necesar comutatorul este ec=ipat cu un inversor! De o
Fi". 0.). *omutator -e ploturi su< sarcina T"!2!

%n 4unctie -e constructia comutatoarelor -e ploturi sistemele -e izolatie ale acestora sunt 4ormate -in ulei carton 4i
gazelor 4 g cu relatia F"!2G pentru a evalua starea *P pe
Fi". 0.0. Scorurile SC acor-ate gazelor -izolvate in uleiul *P T1!13!

Pentru a evalua starea -e -egra-are a trans4ormatoarelor -e putere valorile -eterminate ale in-icelui -e sanatate %S cu relatia F"!1G au 4ost grupate in categorii -e stare -e la starea b4oarte
%S 0!" ] %S d 1!0 0!7 ] %S d 0!" 0!" ] %S d 0!7 0!3 ] %S d 0!"

Starea $oarte
%S ] 0!3

Periculoasa

Recoman-ari .entenanta normala .entenanta normala .arirea numarului -e teste -e -iagnosticare Plani4icare inlocuire sau reparare ec=ipament (valuare ime-iata a risculuiW inlocuire sau reparare ec=ipament

"!1!1!1! Soft de determinare a indicelui de sanatate cu MC Pentru calculul in-icelui -e sanatate %S cu meto-a clasica F2 -e 4actori -e -iagnosticG s:a realizat un so4t in lim
Fi". 0.3. Organigrama so4tului pentru calculul in-icelui -e sanatate %S cu meto-a clasica!

"!1!1!2! Calculul indicelui de sanatate al unui transformator de putere 9aloarea in-icelui -e sanatate %S a 4ost calculata cu meto-a clasica F2 4actori -e -iagnosticG pentru trans4ormatorul -e putere +R! Pentru aceasta s:au masurat continutul -e apa -in ulei rigi-itatea -ielectrica a uleiului continutul -e 2:4ur4ural-e=i-a 4actorul -e pier-eri al uleiului la "0 ;z continutul -e gaze -izolvate in ulei ;2 *; *O *O2 *2; si *2;#! $actorii -e -iagnostic care nu sunt prezentati in ta
Ta/e% 0.11. Date mas%ate. Stae i(oatie tans&omato *ontinut apa in ulei Tppm la T Y 2" o* E str ulei mineral TZ9/mm

*ontinut 2:4ur4ural-e=i-a Tppm tg? ulei la "0 ;z F T Y 2" o*G T\ ;2 Tppm *; Tppm *O Tppm *O2 Tppm *2; Tppm *2;# Tppm

TR

7 20 0! 0!# 100 50 23 3200 0 #0

%n-icele -e sanatate calculat cu 2 -e 4actori -e -iagnostic corespunzator trans4ormatorului +R are valoarea 0!75! Din ta
Deoarece nu se pot preleva esantioane -in componenta soli-a a sistemului -e izolatie F=artieG meto-ele -e monitorizare si -iagnosticare tre
$actorul -e con-uctivitate # c se calculeaza pe
%n-icele -e polarizare # p se calculeaza -e asemenea cu aAutorul valorilor curentilor -e a
contaminant al sistemelor -e izolatie ale trans4ormatoarelor -e putere si ca este puternic polara F>r Y 1G marimea # p este puternic in4luentata -e continutul -e apa -in sistemul -e izolatie T"!3:"!#! Ta/e% 0.12. Fa#toii *e *ia"nosti# %tii(ati in #a#%% in*i#e%i *e sanatate #% meto*a im/%natatita. &r1 crt1

1 2 3  " # 7  5 10 11 12 13 1 1" 1# 17 1 15 20 21 22 23 2 2" 2# 27 2

4actor de diagnostic

ci

Di

naliza gazelor -izolvate D' %ncarcarea trans4ormatorului $actorul -e pier-eri al izolatiei complee a in4asurarilor

10 10 10 10 #  " "  # 2 " 2 2 1 1 1 1 1 1 1 # 3 " 10 10 10 10

 3 2 1 0  3 2 1 0  3 2 1 0  3 2 1 0  3 2 1 0  3 2 1 0  3 2 1 0  3 2 1 0  3 2 1 0  3 2 1 0  3 2 1 0  3 2 1 0  3 2 1 0  3 2 1 0  3 2 1 0  3 2 1 0  3 2 1 0  3 2 1 0  3 2 1 0  3 2 1 0  3 2 1 0  3 2 1 0  3 2 1 0  3 2 1 0  3 2 1 0  3 2 1 0  3 2 1 0  3 2 1 0

Termografia in infrarosu

*alitatea uleiului electroizolant *resterea numarului lucrarilor -e mentenanta *ontinutul -e 4urani Raportul -e trans4ormare Reactanta -e scapari Rezistentele o=mice ale in4asurarilor Rezistenta coneiunii miez:pamant Starea izolatoarelor de trecere Starea cuvei Starea sistemului de racire Starea conservatorului Starea fundatiei mpamantarea Starea garniturilor Starea cone$iunilor Pierderi ulei electroizolant &ivel ulei electroizolant

naliza gazelor -izolvate in uleiul comutatorului -e ploturi *alitatea uleiului comutatorului -e ploturi Starea generala -e -egra-are a comutatorului -e ploturi Fa#to% *e #on*%#tivitate k c In*i#ee *e $oai(ae k p Fa#to% *e $ie*ei t" a f  1 m( Con*%#tivitatea ee#ti#a a %ei%%i @6

4actorul de pierderi tg? la 7m+z

%mportanta 4actorului -e pier-eri tg? la 4recvente Aoase F f Y 1 m;zG provine -in 4aptul ca la aceste 4recvente poate 4i evi-entiata mai clar eistenta unor pro-usi -e -egra-are ca urmare a intensi4icarii polarizatiilor -e orientare si inter4aciala a cresterii con-uctivitatii ionice a intensi4icarii proceselor -e -ispersie Fla 4recvente AoaseG si a proceselor -e 4ormare a unor -ipoli ioniciC Fca urmare a -eplasarilor alternante ale ionilor -e semne contrareG T"!! 9alorile 4actorului -e pier-eri se -etermina cu relatia F!21G!

Conductivitatea electrica a uleiului B0

*on-uctivitatea electrica B0 se calculeaza cu relatia F!10G! Se cunoaste 4aptul ca pentru sistemul -e izolatie =artie:ulei parametrul care caracterizeaza pier-erile -ielectrice > r C contine -oi termeni un termen proportional cu partea imaginara a susceptivitatii electrice complee H C Fparametru ce evalueaza pier-erile prin polarizareG si un termen ce tine cont -e

con-uctivitatea electrica -e regim permanent a sistemului -e izolatie B 0 Fparametru ce evalueaza pier-erile prin con-uctieG Frelatia F!20GG T!2#! Pentru ca uleiul mineral electroizolant este un -ielectric nepolar termenul ce -epin-e -e partea imaginara a susceptivitatii complee -evine negliAa
# p

1 ] # c d 1!1 1!1 ] # c d 1!2 1!2 ] # c d 1!3 1!3 ] # c d 1! # c  1!

# p  2 1! ] # p d 2 1!# ] # p d 1! 1! ] # p d 1!# 1 ] # p d 1!

tg? f Y 1 m;z tg? d 2 2 ] tg? d 10 10 ] tg? d 20 20 ] tg? d 30 30 ] tg? d "0


Ta/e% 0.1). Eva%aea staii %ei%%i minea $e /a(a @6 5T  26 oC8 <'.7=. $actor -e 72!" Z9 d - n ] 170 Z9W *ali4icativ - n  00 Z9W Starea -iagnostic 170 Z9 d - n ] 00 Z9 -e stare - n ] 72!" Z9

B0 TpS/m

B0 d " : " ] B0 d "0 : B0  "0

B0 d 1# 1# ] B0 d 2"0 : B0  2"0

una Satis4acatoare Sla
  * D (

"!1!2!1! Soft de determinare a indicelui de sanatate cu M Pentru calculul in-icelui -e sanatate %S cu meto-a im
Fi". 0.7. Organigrama so4tului realizat pentru calculul in-icelui -e sanatate %S cu

meto-a im
Ta/e% 0.10. Date mas%ate si #a#%ate. Stae i(oatie tans&omato TR

%n-ice -e polarizare # p tg? ulei la 1m;z F T Y 2" o*G $actor -e con-uctivitate # c B0 ulei TpS/m F T Y 2" o*G

2!2 " 1!1 1!7

Pe langa acesti parametri s:au masurat curentii -e a
Fi". 0.>. %n-icele -e sanatate %S calculat cu meto-a clasica F2 4actoriG si

cea im
Sistemul -e izolatie al trans4ormatoarelor -e putere reprezinta cea mai importanta componenta ce tre
"!2! D(+(R.%&R( PRO%)%++%% D( D($(*+R( rAan van Sc=iAn-el et al! T2!5 au ela
ceasta meto-a poate avea un caracter general! Pro
Fi". 0.?. 9ariatia pro
0.2.1. Meto*a *e #a#% a $o/a/iitatii *e *e&e#tae

%n sens general 4ia
moment t pentru un trans4ormator sa 4ie mai mica sau egala cu valoarea criteriului -e s4arsit -e viata -e4init T"!1! Pro
P Ft G

  p %S F $ t G  Pt= %S F $ Gd$

F"!3G

0

un-e p%SF $2t Gd$ reprezinta -ensitatea -e pro
1!0 Pt=%SF $G

0!

e t a 0!# t i l i < a < o r 0! P

p%SF $ t G

0!2

Pro
0!0 0

20

0

#0

0

100

%n-ice -e sanatate %S Fi". 0.16. 9ariatiile marimilor P p %S si Pt=%S cu in-icele -e sanatate %S la momentul t !

Parametrul p%SF $2t Gd$ reprezinta pro
1 2 B

 epF

F $  qG2 2B2

G

F"!G

un-e me-ia q reprezinta valoarea calculata a lui %S la momentul t  iar B reprezinta incertitu-inea marimii %S! Pentru a estima incertitu-inea parametrului %S se utilizeaza ecuatia prezentata in T"!10! Presupunem ca $1 $n sunt varia
utilizate in calculul 4unctiei 8F $1 $nG! Daca incertitu-inile varia
8 8  B $1 G 2  !!!  F  B $ n G 2  $1  $ n

F"!"G

st4el pe
F

%S %S  B D1G 2  !!!  F  B Dn G2  D1  Dn

F"!#G

un-e B Di sunt incertitu-inile in-icilor -e -iagnostic Di a4erenti 4actorilor -e -iagnostic -in relatia F"!1G! ceste incertitu-ini se consi-era " \ -in valoarea in-icilor -e -iagnostic Di! $unctia -e -ensitate -e pro


1 2 B

&

  epF $

F $  q G 2 2  B2

F"!7G

Gd$

un-e valoarea me-iei q reprezinta valoarea criteriului -e s4arsit -e viata a %S Fsi este egala cu 0!3G iar incertitu-inea B se alege pe
PFt G

  Pt=%S F $G  p %S F $ t G  d$  TPt=%S F0G  p %S F0 t G Pt=%S F1G  p %S F1 t G  !!!  Pt=%S F & F"!G $ 0

un-e t este momentul la care se calculeaza %S si d$ Y 1! Relatia F"!7G -evineV Pt=%S F $G



1 2 B

&

  epF  $

F $  q G 2 2  B2

G



1 2  B

&

 T epF $

F $  q G 2 2  B2

G  d$ U

F"!5G

un-e d$ Y 1! 0.2.2. Ca#%% *%atei *e viata amasa $e /a(a in*i#e%i *e sanatate

Pe
"0

U " \ T 0 e r a 3" t c e 30 4 e e 2" a 20 e t a 1" t i l i < 10 a < o r " P 0 1!0

0!5

0!

0!7

0!#

0!"

0!

0!3

%n-icele -e sanatate %S Fi". 0.11. 9ariatia pro
in cazul trans4ormatoarelor!

Fi". 0.12. 9ariatia pro
varsta e4ectiva a trans4ormatoarelor T1!13 "!11!

9arsta e4ectiva arata spre -eose
incat -upa o -urata -e viata -e 0 ani pro
F"!10G

un-e parametrul b9( F P Y "0 \ s4! viataGC reprezinta varsta corespunzatoare pro
U 50 \ T 0 e r a 70 t c e #0 4 e e "0 a 0 e t a t 30 i l i < 20 a < o r 10 P 0 0

10

20

30

0

"0

#0

70

9arsta e4ectiva a trans4ormatoarelor TaniU

Fi". 0.1'. *ur
varsta e4ectiva a trans4ormatoarelor!

*ur
1!0 0!5

S % 0! e t a t a 0!7 n a s 0!# e e 0!" l e c i n 0! % 0!3 2"

20

1"

10

"

0

Durata -e viata ramasa D9R TaniU Fi". 0.1). 9ariatia in-icelui -e sanatate %S in 4unctie -e -urata

-e viata ramasa D9R pentru trans4ormatoare!

Pro
tat meto-a im
resor
"!3!2!1! Studiul de caz  Pentru a evalua starea -e -egra-are a autotrans4ormatorului -e putere + a4lat in serviciu F4ig! "!1G pe
Putere aparenta nominala T.9 +ensiune nominala a primarului TZ9 +ensiune nominala a secun-arului TZ9 +ensiune nominala a tertiarului TZ9 *urentul nominal al primarului T *urentul nominal al secun-arului T $recventa T;z Racire nul 4a
200 220 110 10!" "00 5"" "0 O$$ 15#2

S:au masurat continutul -e =i-rogen continutul -e apa -in uleiul mineral electroizolant curentii -e a
Fi". 0.10. %nter4ata aplicatiei so4t[are Diag*onsole T"!12!

Fi". 0.13. Determinarea Fcu aAutorul aplicatiei so4t[areG a in-icelui -e sanatate %S a pro
-uratei -e viata ramasa D9R corespunzatoare autotrans4ormatorului + T"!12!

Fi". 0.17. (c=ipament -e monitorizare si -iagnosticare a sistemelor -e izolatie ale

trans4ormatoarelor -e putere!

Ta/e% 0.17. Date mas%ate.

$actori -e -iagnostic *ontinut -e ; 2 Tppm *ontinut -e apa ulei mineral la T Y 20 o* Tppm ia F30G Tn ia F#0G Tn ia F#00G Tn ir F30G Tp ir F#0G Tp I >r la "0 ;z pentru T Y 20 o* >r II la "0 ;z pentru T Y 20 o* tg? la "0 ;z pentru T Y 20 o* tg? la 1 m;z pentru T Y 20 o*

9aloare 1" 1 5!01 !703 7!73" !072 3!772 2! 0!011 0!013 1!#

Ta/e% 0.1>. 4aoie #a#%ate ae &a#to%%i *e #on*%#tivitate k c9 in*i#e%i *e $oai(ae k p si #on*%#tivitatii ee#ti#e @6. 1!13 # p 1!0 # c o B0 la T Y 20 * TpS/m 10!3

Pe
Fi". 0.1>. (c=ipamentul -e monitorizare si -iagnosticare instalat pe +:ul in serviciu

in ca-rul =i-rocentralei Dimitrie )eoni-a -in Piatra &eamt!

Fi". 0.1?. (c=ipamentul -e monitorizare si -iagnosticare instalat pe +:ul in serviciu

in ca-rul =i-rocentralei Dimitrie )eoni-a -in Piatra &eamt!

"0

U " \ T 0 e r a 3" t c e 30 4 e e 2" a 20 e t a 1" t i l i < 10 a < o r " P 0 1!0

0!5

0!

0!7

0!#

0!"

0!

0!3

%n-icele -e sanatate %S Fi". 0.26. 9aloarea pro
a in-icelui -e sanatate %S in cazul autotrans4ormatorului +!

1!0 0!5

S % 0! e t a 0!7 t a n a s 0!# e e 0!" l e c i n 0! % 0!3 2"

20

1"

10

"

0

Durata -e viata ramasa D9R TaniU Fi". 0.21. 9aloarea -uratei -e viata ramasa D9R pe
in-icelui -e sanatate %S in cazul autotrans4ormatorului +!

9aloarea parametrului # p este aproape -e limita in4erioara a-misi
altor componente la 4el -e relevante precum starea izolatiei -e =artie celulozica comutatorului -e ploturi izolatoarelor -e trecere etc! "!3!2!2! Studiul de caz  Pentru a arata utilitatea in-icelui -e sanatate %S in evaluarea starilor -e -egra-are ale trans4ormatoarelor -e putere precum si a pro
AT)

200

I(oatie #om$ea in&as%ai

Uei ee#toi(oant

I(oatoae *e te#ee

Re(istente o-mi#e

nul 4a
157 2 110 #!3 : 1#25

2010 3 00 110 10!" #100

151 2 110 #!3 : >66

157 3 220 121 10!" 7#

0!"2

0!13

2.1

0!127

13 0!011 20

: : 2!# 2#

: 0!03 "!1 300

: : : 2"0

0!5

0!0

0!

0!7

32!3 32!2 0!13 1!2 0!32 #!1 1!7 1 37!3 1! limpe-e !" !" !" 0!33 0!7" 0!"

: : : : : : : : : : : ""0 "0 ""0 0!3"1 0!32

: : : #!" 11"!3 "0!7

6.??

: : : "2 !7 : : ! 237 7"# : : : : : : :

1!"

0!31

:

0!

T'

AT)

0!# #!2" 20

0! !1 2

12.)

Ta/e% 0.26. Re(%tatee testeo. +ip trans4ormator T1 T2

%n-ice sanatate %S Pro
0!#" " 21

0!7 !5 22

22'.) 16>.1

: : : 130 1#0 12" 0!22 0!2 6.?

*on4orm acestui stan-ar- etilena arata -egra-area termica a uleiului Fulei supraincalzitG iar acetilena arata prezenta arcului electric in ulei! *a urmare -aca autotrans4ormatorul +  va 4unctiona in continuare este posi
.eto-a im
CAPITOLUL 3. ESTIMAREA DURATELOR DE 4IATA RAMASA ALE TRANSFORMATOARELOR DE PUTERE

#!1! .(+OD( D( (S+%.R(  DUR+(% D( 9%+ stazi societatea a -evenit -in ce in ce mai -epen-enta -e consumul -e energie electrica punan- presiune pe companiile -e transport si -istri
.eto-a clasica cea mai utilizata pentru estimarea -uratelor -e viata a sistemelor -e izolatie ale trans4ormatoarelor -e putere se
#!1!1!1! mbatranirea unifactor a. %m
.ontsinger si DaZin T#!:#!" au e4ectuat primele stu-ii re4eritoare la -eterminarea -uratei -e viata a izolatiilor supuse solicitarilor termice! %n acor- cu DaZin T#!" -urata -e viata a unui sistem -e izolatie im
!

 "  epF G

F#!1G

T

un-e D este -urata -e viata a izolatiei corespunzatoare temperaturii T Fin elvinG " si ! sunt constante -e material! %n general se consi-era ca -egra-area sistemelor -e izolatie su< actiunea solicitarilor termice se pro-uce -atorita unor reactii c=imice a caror viteza caracteristica # variaza cu temperatura -upa o lege -e tip rr=enius T1!1 2!# 3!1# #!# #!7V # Ft G  "  epF 

E a , g  T Ft G

G

F#!2G

un-e " este un parametru -epen-ent -e anumite con-itii c=imice Fcontinut -e apa acizi sau oigenG E a este energia -e activare corespunzatoare proceselor -e -egra-are ale =artiei celulozice Ftermo:oi-are si =i-rolizaG , g este constanta universala a gazelor iar T este temperatura eprimata in elvin! Daca -e eemplu se consi-era ca im
F#!3G

rezultan- dc0f FcG Y #9dt  ceea ce prin integrare con-uce la o 4unctie g FcG Y # t ! Daca o proprietate oarecare P a izolatiei variaza cu concentratia -e molecule -upa epresia P Y hFcG respectiv c / h1F P G  rezulta in 4inal 4 F P G Y #9t ! &otan- cu P 0 valoarea proprietatii P corespunzatoare unei -urate -e viata D a sistemului -e izolatie Fcu alte cuvinte consi-erancriteriul -e s4arsit -e viata P Y P 0G rezultaV 4 F P 0 G  #  D  "  D  epF 

E a , g  T

G

F#!G

&otan- " Y ln F 4 F P 0G/ "G si ! Y E a/ , g  ecuatia -e calcul a -uratei -e viata -evine T1!10V ln D  " 

! T

F#!"G

Relatia F#!G -e-usa pe
Determinarea eperimentala a -uratei -e viata a unei izolatii presupune stu-iul variatiei unei proprietati electrice mecanice sau c=imice a izolatiei pe parcursul procesului -e im
Fi". 3.1. *ur
accelerata T1!10!

Fi". 3.2. Dreapta -uratei -e viata trasata pe
O meto-a noua asemanatoare cu cea -e mai sus este prezentata -e catre a-icu et al! T1!# #! si se
Determinarea -uratei -e viata a izolatiilor supuse numai la solicitari electrice se poate 4ace in 4unctie -e natura izolatiei cu aAutorul a -oua relatii -e calcul empirice! %n cazul izolatiilor termoplastice FpolimerilorG se utilizeaza o relatie polinomiala numita si legea puterii -e 4orma T1!10V  C  E  n electrica C si n sunt D

F#!#G

un-e D reprezinta -urata -e viata constante -e material -eterminate pe cale eperimentala si E este intensitatea campului electric care se eercita asupra izolatiei! Pentru izolatiile termorigi-e se 4oloseste o alta relatie numita legea eponentiala ce are 4orma T1!10V D

un-e C  si n sunt constante -e material!

 C j  epF n j  E G

F#!7G

#. %m
Durata -e viata a sistemelor -e izolatie supuse solicitarilor mecanice se -etermina utilizanrelatii asemanatoare cu F#!7G! De eemplu pentru o izolatie supusa la incovoiere relatia -e calcul pentru -urata -e viata mecanica este T1!10V D

 C  epFm  BG

F#!G

un-e D este -urata -e viata mecanica C si m sunt constante -e material -eterminate eperimental si B este e4ortul unitar la incovoiere! Determinarea -uratei -e viata mecanica prezinta -i4icultati maAore si este posi
Simoni in-ica evaluarea cantitativa a im
 4 F pG

F#!5G

$unctia -e im
d4 F p G dt

t

 4 F p G   #dt

F#!10G

0

un-e t este -urata procesului -e im
4 F plimita G Z

F#!11G

Pentru un proces termo:electric -e im
#  "  epF

! b G  epFFa  G  f F E GG T T

F#!12G

un-e f F E G este o 4unctie -e intensitatea campului electric T este temperatura a si b sunt parametri -e material " este un 4actor preeponential iar ! este o marime ce inglo
.o-elul Ramu se o
un-e

cFT G  epFc1  c2 F

1 T

GG  nFT G  n1  n2 F

1 T

G  c1 c2 n1 n2 sunt

F#!13G

constante iar ! si E

au aceeasi semni4icatie ca in relatia F#!12G! #. .o-elul $allou

$allou a propus un mo-el -e im
! F E G G E  0 T

F#!1G

un-e "F E G  "1  "2  E si !F E G  !1  !2  E se -etermina eperimental -in cur
%n general -urata -e viata ramasa D9R corespunzatoare trans4ormatoarelor -e putere a4late in eploatare se -etermina pe
Durata -e viata ramasa D9R se poate -etermina -in g=i-ul -e incarcare scazan- -urata -e viata consumata D9* -in -urata -e viata D9 estimata in con-itii nominale F-ata -e 4a
F#!1"G

un-e -urata -e viata consumata D9* se calculeaza cu relatia T2!10V t

D9* 

 : Ft Gdt

F#!1#G

t 0

un-e : Ft G este viteza -e -egra-are Fim
: 'raft Ft G  2

@ hs F t G  5 #

F#!17G

un-e @hsFt G este temperatura =ot:spot a izolatiei -e =artie in gra-e *elsius! Pentru =artia im
 epF

1"000

110  273



1"000

G @ hs Ft G  273

F#!1G

)a maAoritatea trans4ormatoarelor temperatura =ot:spot nu se masoara ci se calculeaza pe
F#!15G

un-e @hs este temperatura =ot:spot in regim sta
Fi". 3.'. Secventa -e calcul al -uratei -e viata ramasa D9R si al

pro
Se presupune ca valorile parametrilor ecuatiilor F#!1"G:F#!15G F4ig! #!3G urmaresc -istri
 F $i  q F $i GG 2

F#!20G

i 1

B

n

un-e n este numarul -e valori generate prin meto-a .onte:*arlo F10 " valoriG $ reprezinta valoarea generata la pasul i iar ^F $iG reprezinta me-ia aritmetica a valorilor generate! Prin meto-a .onte:*arlo se genereaza valori aleatorii care urmaresc o anumita -istri


1 2 B

$







epF

F $  q G 2 2  B2

G

F#!21G

un-e ^ este me-ia aritmetica a valorilor -uratei -e viata ramasa D9R si B este incertitu-inea corespunzatoare lui D9R calculata cu relatia F#!20G! Pro
%n aceasta lucrare pe langa mo-elul -e incarcare %(* #007#:7 -escris in paragra4ul #!1!2 pentru estimarea -uratelor -e viata ramasa D9R ale tran4ormatoarelor -e putere s:a utilizat si mo-elul termic -e -egra-are a =artiei celulozice F.+G -escris in acest paragra4! %n ultima vreme pentru estimarea -uratei -e viata D9 si -uratei -e viata ramasa D9R corespunzatoare trans4ormatoarelor -e putere se utilizeaza mo-elul termic -e -egra-are a izolatiei -e =artie celulozica F.+G propus pentru prima -ata -e (Zenstam F1530G T#!# si utilizat mai tarziu -e catre (msle et al! F155G T#!# )un-gaar- et al! F200G T2!# van Sc=iAn-el et al! F2010G T1!1 si )eleZaZis et al! F2012G T3!1#! ! .! (msle 4ace parte -in Departamentul -e $izica si *=imie al Universitatii -in Surre .area ritanie! Prima lucrare importanta a acestuia cu privire la -egra-area =artiei celulozice a trans4ormatoarelor -e putere si estimarea -uratei -e viata a acestora -ateaza -in anul 155 T#!#! )! )un-gaar- 4ace parte -in %nstitutul S%&+($ -in &orvegia! Prima lucrare importanta cu privire la im
1 1 1 G  .P final .P initial 3#"  2  #

F#!22G

un-e # este viteza -e -egra-are corespunzatoare unui proces rr=enius Frelatia F#!2GG .P initial este valoarea gra-ului -e polimerizare corespunzatoare =artiei noi iar .P final este valoarea gra-ului -e polimerizare pentru care izolatia -e =artie a aAuns la s4arsitul -uratei -e viata Fcriteriul -e s4arsit -e viataG! %n ta
continuturi -e apa sau oigen! (msle et al! T#!# au aratat ca valoarea energiei -e activare E a corespunzatoare =artiei celulozice ra4t este aceeasi pentru toate procesele -e -egra-are Ftermo:oi-are =i-rolizaG si anume egala cu 111  # Z/mol 4actorul " variin- ca in ta
*on-itii -e test

(msle ;artie ra4t ;artie im
;artie uscata si 4ara oigen Oigen 1 \ apa 2 \ apa 3: \ apa

)un-gaar;artie ra4t ;artie im
1!07`10

0!3#"`10

2!0  0!"`10 

#!7  1!`10 7

2`10 3!"`10  7!7`10 3"`10

: : : :

!3  2!`10  #!2  2!5`10  : 21!0  7!`10 

3!"  1!`10  1!1  0!"`10  : 2!#  1!7`10 

.o-elul termic -e -egra-are a =artiei celulozice F.+G consta in estimarea valorii gra-ului -e polimerizare 'P pe
*on4orm surselorV Durata -e viata Tani la T Y 50 o* Durata -e viata Tani la T Y 5 o* *on4orm surselorV Durata -e viata Tani la T Y 110 o*

%(* T2!10

;artie ra4t (msle T#!#

)un-gaar- T2!#

a-icu T!13

3

25!#

1"!

12!53

1"

13!

7!2

"!

;artie im
17!2

)un-gaar- T2!# 5!

Rezultatul mo-elului termic .+ este -urata -e viata ramasa D9R a trans4ormatoarelor -e putere estimata pe
Fi". 3.). Secventa -e calcul al pro
corespunzatoare trans4ormatoarelor -e putere!

Sca-erea gra-ului -e polimerizare a =artiei are loc -in cauza reactiilor c=imice in casca-a avan- ca rezultat ruperea lanturilor -e celuloza! )egatura intre temperatura la care 4unctioneaza trans4ormatorul si valoarea gra-ului -e polimerizare a =artiei 'P este -ata -e relatia -e tip rr=enius prin interme-iul vitezei -e -egra-are # Frelatia F#!2GG! st4el valoarea gra-ului -e polimerizare 'P in 4unctie -e timpul t se -etermina cu relatia T1!1V 'PFt 0 G



'PFt G

t

1  'PFt 0 G 

F#!23G

 # Ft Gdt t 0

un-e 'PFt G este valoarea 'P la momentul t  'PFt 0G este valoarea 'P la un moment initial t 0! +emperatura T -in relatia F#!2G este temperatura =ot:spot si se -etermina cu relatia F#!15G! Se presupune ca valorile parametrilor ecuatiilor F#!15G F#!2G si F#!23G Ftemperatura =ot:spot @hs viteza -e -egra-are # si gra-ul -e polimerizare 'P a =artieiG urmaresc -istri
B "

"

G2

F

B E a

, g  @ hs Ft G

G2

E a  B@ hs Ft G

F

, g  @ hs Ft G

2

G2

F#!2G

un-e B " este incertitu-inea parametrului " B E a este incertitu-inea energiei -e activare E a si B@hsFt G este incertitu-inea temperaturii =ot:spot @ hs! %ncertitu-inea B a temperaturii =ot:spot @ hs se -etermina cu relatia F"!"G! %ncertitu-inea B a gra-ului -e polimerizare 'P a =artiei se -etermina cu relatiaV t

FB'P Ft 0 GG B'P Ft G  'P Ft G 

2

 'P Ft 0 G  F  B# F Gd G 2 

t 0 t

F#!2"G



'P Ft 0 G 2  F1  'P Ft 0 G  # F G d  G 2 t 0

un-e B'PFt 0G reprezinta incertitu-inea valorii initiale a gra-ului -e polimerizare 'P! tunci can- valoarea gra-ului -e polimerizare 'P sca-e su< o anumita valoare -e prag trans4ormatorul se poate -e4ecta -in cauza starii -e -egra-are avansata a izolatiei -e =artie! 9aloarea estimata a gra-ului -e polimerizare 'P la un moment t cat si valoarea nivelului -e prag corespunzator aparitiei posi
corespunzatoare -e4ectarii trans4ormatorului poate 4i consi-erata ca 4iin- o -istri
$Ft G

  P'Pprag F $ G  p 'P F $ t G d$

F#!2#G

0

un-e p'PF $ t G este pro
3.1.). So&tae *e *eteminae a *%atei *e viata amasa D4R

Durata -e viata ramasa D9R estimata pe
Fi". 3.0. Structura so4tului utilizat pentru estimarea -uratei -e viata ramasa D9R

a trans4ormatoarelor -e putere!

#!2! .OD() &OU D( (S+%.R(  DUR+(% D( 9%+ R.S P( 6 *O&+%&U+U)U% D( 2:$UR$UR)D(;%D curatetea valorilor estimate ale -uratei -e viata D9 respectiv ale -uratei -e viata ramasa D9R pe
F#!27G

un-e " Y "# si ! Y 17 Fconstante -e materialG si c f este continutul -e 2:4ur4ural-e=i-a in ppm! Pe
O&&

0!

30

#

"2

2#

0!

1!3

Ta/e% 3.). 4aoie #aa#teisti#io i(oatiei *e -atie %s#ata Ga&t9 #on&om L%n*"aa* et a. <2.3=.4aoaea in#etit%*inii @ #oes$%n(atoae t%t%o $aametio se $es%$%ne a &i 0 - in meie :1 'Pinitial 'P final 9arsta trans4ormator Tani " T=  E a TZ/mol c f Tppm

210

111

1000

2"0

0!



$igura #!# prezinta valorile calculate ale gra-ului -e polimerizare 'P in 4unctie -e timp cu mo-elul termic -e -egra-are a =artiei .+ Frelatia F#!23GG valori reprezentate cu linie continua! )iniile -iscontinue -e4inesc limita -e incre-ere -e # \ Frelatia F#!2"GG! ceasta limita -e incre-ere reprezinta valoarea gra-ului -e polimerizare 'P  valoarea incertitu-inii

Fa
e r a z i r e m i l o p e l u a r '

00 GP 36odel *54

#00 "00

GP 3*54 GP 3*T4

00

200 Var!ta Tran!for6ator

0 0

 10

20

30

0

+imp TaniU Fi". 3.3. 9ariatia gra-ului -e polimerizare a =artiei ra4t cu -urata in serviciu a trans4ormatorului

Fcalculat cu mo-elul termic -e -egra-are .+G! Sim
9aloarea incertitu-inii B a gra-ului -e polimerizare FB'PG estimata pe
e r a z i r 00 e m i l o p e l u 200 a r '

*odel$l ter6i% i67$natatit de degradare a 0artiei

Var!ta Tran!for6ator

0  10

20

30

0

"0

+imp TaniU Fi". 3.7. 9ariatia gra-ului -e polimerizare a =artiei ra4t cu -urata in serviciu a trans4ormatorului

Festimat cu mo-elul termic im
1!0

e r a t c e 4 e e a e t a t i l i < a < o r P

53t 4

0!

0!# 0!"

0! Var!ta tran!for6ator

0!2

0!0 0

 10

20

30

0

"0

+imp TaniU Fi". 3.>. 9ariatia pro
mo-elului im
Daca se alege o pro
1!0 P3 x 4

e r 0! a t c e 4 e - 0!# e - 0!" a e t a 0! t i l i < a < 0!2 o r P

Var!ta tran!for6ator$l$i

0!0 0

10

20

30

0

"0

Durata -e viata ramasa TaniU Fi". 3.?. 9ariatia pro
pe
3.2.1. So&tae *e *eteminae a *%atei *e viata amasa D4R %tii(an* mo*e% no% $e /a(a #ontin%t%%i *e 2&%&%a*e-i*a

Durata -e viata ramasa D9R estimata pe
Fi". 3.16. Structura so4tului utilizat pentru estimarea -uratei -e viata ramasa D9R

a trans4ormatoarelor -e putere pe
#!3! .OD() &OU D( (S+%.R(  DUR+(% D( 9%+ R.S P( 6 RD%+%%)OR SO)R(

3.'.1. Mo*e% temi# *e *e"a*ae a i(oatiei *e -atie $e /a(a a*iatiei soae 5MTRS8

%n tarile un-e temperatura me-iului am
Fi". 3.11. ilantul -e energie al trans4ormatorului -e putere

luan- in consi-erare si ra-iatia solara!

Fi". 3.12. +rans4erul -e cal-ura intre componentele trans4ormatorului!

Fi". 3.1'. Diagrama termica ce -escrie variatia temperaturilor in ca-rul

trans4ormatoarelor -e putere T2!10!

Daca nu se ia in consi-erare in4luenta ra-iatiei solare asupra regimului termic al trans4ormatorului temperatura =ot:spot @hs in regim sta
F#!2G

un-e P S este puterea termica a ra-iatiei solare! )a 4el ca in cazul pier-erilor nominale se presupune ca puterea termica a ra-iatiei solare P S contri
temperaturii uleiului este o -eplasare a -reptei 1 in pozitia -reptei 2 prezentata in 4igura #!1 in-ican- cresterea temperaturii uleiului!

Fi". 3.1). Diagrama termica mo-i4icata pentru a lua in consi-erare e4ectul ra-iatiei solare

asupra temperaturii uleiului electroizolant!

(ponentul $ -in relatia F#!2G este -e4init -e .ontsinger T#!! %-eea -e
F#!25G

un-e parametrul c este 4actorul -e emisivitate "tr este supra4ata -e colectare a ra-iatiei solare corespunzatoare trans4ormatorului si , F 0G este ra-iatia solara la momentul t ! $actorul c -epin-e -e materialul si -e culoarea supra4etei -e contact! cesta a4ecteaza atat ra-iatia a
9opsea al
0!2" 0!3" 0!"" 0!7" 0!57

Ra-iatia solara , -in relatia F#!25G reprezinta ra-iatia solara glo
 5"1!35  Fsin kG1!1"

F#!30G

un-e k F 0G este ung=iul -e ra-iatie al soarelui Faltitu-inalG! Pe -urata noptii ung=iul altitu-inal este zero rezultan- -e asemenea ra-iatia solara , egala cu zero! Ung=iul altitu-inal k este inaltimea ung=iulara a soarelui F4ig! #!1"G! cesta este 0 o la rasarit si 50o can- soarele se a4la perpen-icular pe trans4ormator! Ung=iul k se -etermina cu relatia F#!31G T#!15 parametrii acesteia 4iin- -eterminati con4orm ta
F#!31G

un-e ? este ung=iul -e -eclinatie al soarelui Fung=iul 4acut -e razele soarelui cu planul ecuatorialG %at este latitu-inea in gra-e corespunzatoare zonei respective si +," este ung=iul orar Fcare converteste timpul solar local %ST in gra-eG! Parametrul z -in ta
Fi". 3.10. Ung=iurile altitu-inal si zenit ale soarelui! Ta/e% 3.3. Paametii %tii(ati in estimaea %n"-i%%i atit%*ina J <3.1?=. +impul solar local %ST T=ours  %ST  Timpul t local  4actor t corectie

Ung=iul orar +," To  +,"  1" o  F %ST  12G

Ung=iul -e -eclinatie ? T o  ?  23!"o  sinT

3#0 3#"

 F z  1GU

&oul mo-el -e calcul F.+RSG al temperaturii uleiului electroizolant respectiv al temperaturii =ot:spot Frelatia #!2G tinan- cont -e in4luenta ra-iatiei solare asupra acestora a 4ost implementat in ca-rul mo-elului termic -e -egra-are a izolatiei -e =artie celulozica -escris in paragra4ul #!1!3! (4ectele ra-iatiei solare asupra starii -e im
Durata -e viata ramasa D9R estimata pe
Fi". 3.13. Structura so4tului utilizat pentru estimarea -uratei -e viata ramasa D9R a

trans4ormatoarelor -e putere pe
3.'.'. St%*ii *e #a(

Rezultatele prezentate in ca-rul stu-iilor -e caz s:au o
: 9alorile calculate ale ung=iului altitu-inal k pe o perioa-a -e 1 an s:au utilizat pe toata -urata -e 4unctionare a trans4ormatorului! Deplasarea soarelui pe cer este aceeasi pe toata -urata -e viata a trans4ormatorului! 3.'.'.1. Transformatorul de putere T! a. *alculul pro
%n 1552 un trans4ormator -e putere in-ustrial + a 4ost instalat intr:o 4a
Putere a parenta nominala T.9 +ensiune nominala a primarului TZ9 +ensiune nominala a secun-arului TZ9 +repte -e reglaA al tensiunii F-in - nG &umar trepte reglaA Pier-eri in sarcina P %% TZQ Pier-eri in gol P &% TZQ $recventa T;z Racire

10" 11 10!" 1!2"\ 12 30 " "0 O&$ – circulatie naturala a uleiului si 4ortata a aerului

$ig! #!17! %nter4ata so4tului utilizat -e %nstitutul D&9 (. -in rn=em Olan-a pentru estimarea -uratelor -e viata ramasa D9R ale trans4ormatoarelor -e putere luan- in consi-erare si e4ectul ra-iatiei solare asupra -uratei -e viata ramasa!

%zolatia in4asurarilor este realizata -in =artie ra4t iar uleiul electroizolant este mineral! +rans4ormatorul a su4erit un -e4ect maAor in 2007 -atorat unui scurtcircuit intre in4asurari! *auza -e4ectarii a 4ost prezenta sul4ului coroziv in ulei! Desi cauza -e4ectarii trans4ormatorului nu a 4ost o im. Paametii temi#i ai tans&omato%%i T:. .o- -e racire E@or T E@hr T , $

^ B

O&$ :

"!7 "\

 "\

1!3 "\

0!5 "\



1!# "\

Tabelul ./. 0arametrii i"!laei e 1are uscata ra a in,asuraril!r.

^ B

" T=:1

E a TZ/mol

'Pinitial

'P final

210 12!"\

111 "\

1000 "\

2"0 2"\

'P masurat " 23

9arsta trans4ormator Tani 1" :

Ta/e% 3.16. 4al!rile parametril!r pentru esmarea raiaei s!lare$ c!respun"at!are "!nei 4a1rain$ Estul Mil!ciu [.2)].

)atitu-ine Tgra-e &or- )ongitu-ine Tgra-e (st Di4erenta -e 4us orar '.+ Tore Putere nominala trans4ormator S n T.9 Supra4ata -e colectare a ra-iatiei solare "tr Tm2 Pier-eri in sarcina P %% TZQ Pier-eri in gol P &% TZQ $actorul -e emisivitate c

2# "1 h3 10" # 30 " 0!7"

Ta/e% 3.11. Ra*iatia soaa "o/aa me*ie %naa 5estimata in #on*itii *e #e senin8 pentru 4a1rain.

)una / 2011 %anuarie $e
Ra-iatia solara glo
Parametrii necesari estimarii puterii termice a ra-iatiei solare P S cu relatia F#!25G Fcare intra in contact cu supra4ata superioara a FcuveiG trans4ormatoruluiG si anume latitu-inea si

longitu-inea corespunzatoare zonei respective Fa=rain (stul .iAlociuG con4orm T#!20 pier-erile in sarcina P %% pier-erile in gol P &% 4actorul c sunt prezentati in ta
55

0.8

] C [ o 45 a t n a i b 40 m a a 35 r u t a r e 30 p m e T 25

50

] . r . u [

0.7

K0.6

0.5

0.4 0.0

0.3

0.6

0.9

1.2

1.5

20 0.0

1.8

0.3

0.6

0.9

1.2

1.5

1.8

Timp [ani]

Timp [ani]

Fi". 3.1>. Pro4ilul 4actorului -e incarcare ' !

Fi". 3.1?. Pro4ilul temperaturii am
$igurile #!20 si #!21 prezinta temperatura =ot:spot a trans4ormatorului + calculata cu si 4ara e4ectul ra-iatiei solare Frelatiile F#!15G si F#!2GG pe -urata unei zile -e iarna si -e vara! *u ra-iatie solara intr:o zi -e iarna

0

U 7 * o T t o p s : 7# t o = a r 7 u t a r e p m72 e +

$ara ra-iatie solara intr:o zi -e iarna o

hs Y  *

70 0





12

1#

20

2

+imp ToreU Fi". 3.26. 9ariatiile in timp ale temperaturii =ot:spot calculata cu

si 4ara contri
*on4orm 4igurii #!20 intre orele 2V00 noaptea si 0#V00 -imineata si intre aproimativ 1V00 si 2V00 noaptea temperatura =ot:spot nu va creste -in cauza ra-iatiei solare! *on4orm 4igurii #!21 intre orele 2V00 noaptea si 0V00 -imineata si intre aproimativ 20V00 seara si 2V00 noaptea temperatura =ot:spot nu va creste -in cauza e4ectului ra-iatiei solare! *u ra-iatie solara intr:o zi -e vara

100

U * o T t o p s : t o = a r u t a r e p m e +

5#

$ara ra-iatie solara intr:o zi -e vara

o

hs Y # *

52   0 7# 72 0





12

1#

20

2

+imp ToreU Fi". 3.21. 9ariatiile in timp ale temperaturii =ot:spot calculata cu

si 4ara contri
Pe
1000


'P 4ara ra-iatie solara

00

'P cu ra-iatie solara

#00

00 'P Y "0

200

9arsta trans4ormator

0 0

10

1"

20

30

0

"0

+imp TaniU

Fi". 3.22. 9ariatia in timp a gra-ului -e polimerizare 'P calculat pentru =artie -e tip ra4t

cu si 4ara contri
1!0 *u ra-iatie solara

e r 0! a t c e 4 e - 0!# e - 0!" a e t a 0! t i l i < a < 0!2 o r P 0!1

$ara ra-iatie solara

9arsta trans4ormator

D9R Y 7 ani

0!0 0

10

1"

20

30

0

"0

+imp TaniU Fi". 3.2'. 9ariatia in timp a pro

.e-iana pro
Pentru a o
*onsi-eran- ca trans4ormatorul + Fcu -atele generale prezentate in ta
7

] C o 6 [ t o p !  5 t o h a r 4 u t a r e 3 p m e t 2 e d a t n 1 e r e f i D0

' 8 2.9 ' 8 ).2

0

4

8

12

16

20

24

Timp [ore] Fi". 3.2). Di4erenta -intre temperaturile =ot:spot calculate cu contri
temperaturile =ot:spot calculate 4ara contri
Fi". 3.20. %n4luenta 4actorului -e incarcare ' F ' / 0!# ' / 0! ' / 1G asupra gra-ului -e

polimerizare 'P a =artiei calculat cu si 4ara contri
Fi". 3.23. %n4luenta 4actorului -e incarcare ' F ' / 0!7 ' / 0! ' / 1G asupra -uratei -e viata ramasa

D9R calculata cu si 4ara contri
3.'.'.2. "utotransformatorul "T a. *alculul temperaturii =ot:spot

utotrans4ormatorul F+G -e putere a 4ost pus in 4unctiune in anul 2010 la ar
%n ta
Putere aparenta nominala T.9 +ensiune nominala a primarului TZ9 +ensiune nominala a secun-arului TZ9 +ensiune nominala a tertiarului TZ9 &umar trepte reglaA al tensiunii *urentul nominal al primarului T *urentul nominal al secun-arului T $recventa T;z Pier-eri in sarcina TZQ Pier-eri in gol TZQ Racire Durata -e viata -ata -e 4a
200 220 110 10!" 17 "00 5"" "0 3"1!7 "! O&$ – circulatie naturala a uleiului si 4ortata a aerului 30

Ta/e% 3.1'. Paametii temi#i ai a%totans&omato%%i AT. .o- -e racire E@or T E@hr T , $

^ B

O&$ :

#! "\

"0 "\

22 "\

0! "\



1!3 "\

+a
^ B

210 12!"\

111 "\

1000 "\

2"0 2"\

2 :

Ta/e% 3.10. 4aoie $aametio $ent% estimaea a*iatiei soae "o/ae in #on*itii *e #e senin9 #oes$%n(atoae (onei +aati9 Romania.

)atitu-ine Tgra-e &or- )ongitu-ine Tgra-e (st Di4erenta -e 4us orar '.+ Tore Putere nominala trans4ormator S n T.9 Supra4ata -e colectare a ra-iatiei solare "tr Tm2 Pier-eri in sarcina P %% TZQ Pier-eri in gol P &% TZQ $actorul -e emisivitate c

"!27 2!02 h2 200 " 3"1!7 "! 0!7"

%n ta
Tabelul .#. Raiaa s!lara +l!bala meie lunara &esmata in c!nii e cer senin( in 6ala

Ra-iatia solara glo
)una / 2011 %anuarie $e
tat pro4ilul incarcarii cat si al temperaturii am
"0

0!#

U * T o a 30 t n a i < 20 m a a r 10 u t a r 0 e p m:10 e +

0

0!" 0! U ! r ! u 0!3 T

'

0!2 0!1 0!0 0!1

0!2

0!3

0!

0!"

0!#

+imp TaniU

Fi". 3.27. Pro4ilul 4actorului -e incarcare al

autotrans4ormatorului +!

:20 0!0

0!1

0!2

0!3

0!

0!"

0!#

+imp TaniU

Fi". 3.2>. Pro4ilul temperaturii am
$igurile #!25 si #!30 prezinta variatiile temperaturii =ot:spot a autotrans4ormatorului + calculata cu si 4ara e4ectul ra-iatiei solare Frelatiile F#!15G si F#!2GG pe -urata unei zile -e iarna si -e vara! *on4orm 4igurii #!25 intre orele 2V00 noaptea si 0V00 -imineata si intre aproimativ 1#V00 si 2V00 noaptea temperatura =ot:spot nu va creste -in cauza ra-iatiei solare! *on4orm 4igurii #!30 intre orele 2V00 noaptea si 0V00 -imineata si intre aproimativ 20V00 seara si 2V00 noaptea temperatura =ot:spot nu va creste -in cauza e4ectului ra-iatiei solare! Pe
*u ra-iatie solara intr:o zi -e iarna



$ara ra-iatie solara intr:o zi -e iarna

U 0 * o T t o p 3# s : t o = a r 32 u t a r e p m2 e +

o

hs Y 3 *

2 0





12

1#

20

2

+imp ToreU Fi". 3.2?. 9ariatiile in timp ale temperaturii =ot:spot calculata cu si 4ara contri
ra-iatiei solare pe -urata unei zile -e iarna!

*u ra-iatie solara intr:o zi -e vara

"


U 0 * o T t o p 3" s : t o = a r 30 u t a r e p 2" m e +

o

hs Y  *

20 0





12

1#

20

2

+imp ToreU Fi". 3.'6. 9ariatiile in timp ale temperaturii =ot:spot calculata cu si 4ara contri
ra-iatiei solare pe -urata unei zile -e vara!

%n con-itiile in care +:ul 4unctioneaza la parametrii prezentati in 4igurile #!27 si #!2 izolatia -e =artie uscata im
estimarii pro
550

GP %$ radiatie !olara

P ' a 50 e r a o l a 9

GP 8 :

570

5#0 0

20

0

#0

0

100

+imp TaniU Fi". 3.'1. 9ariatia in timp a gra-ului -e polimerizare 'P calculat pentru

=artie -e tip ra4t cu si 4ara contri
/. %n4luenta 4actorului -e incarcare

Presupunem ca urmare a cresterii pro-uctiei -e otel autotrans4ormatorul + tre
*u ra-iatie solara intr:o zi -e iarna

 2

U * o T 0 t o p s : 3 t o = a r 3# u t a r 3 e p m e 32 +

$ara ra-iatie solara intr:o zi -e iarna

o

hs Y 2 *

30 0





12

1#

20

2

+imp ToreU Fi". 3.'2. 9ariatiile in timp ale temperaturii =ot:spot calculata cu si 4ara

contri
*u ra-iatie solara intr:o zi -e vara

72


o

hs Y # *

#

U * T t # o p s : t o #0 = a r u t "# a r e p m"2 e +

o

 0





12

1#

20

2

+imp ToreU Fi". 3.''. 9ariatiile in timp ale temperaturii =ot:spot calculata cu si 4ara

contri
*riteriul -e s4arsit -e viata ales corespunzator gra-ului -e polimerizare a =artiei este -e 2"0 Fta
1000

'P 4ara ra-iatie solara

5"0


'P cu ra-iatie solara

500 "0 'P Y 30

00 7"0 700 #"0 0

20

0

"0

#0

0

100

+imp TaniU

9ariatia in timp a gra-ului -e polimerizare 'P calculat pentru Fi". 3.'). 9ariatia =artie -e tip ra4t cu si 4ara contri
#!! *O&*)U6%% Durata -e viata ramasa D9R a trans4ormatoarelor -e putere s:a calculat pe
temperatu temperaturii rii =ot:spot =ot:spot asupra gra-ului gra-ului -e polimerizare polimerizare 'P a =artiei =artiei este -e 30 unitati 4ata -e valoarea gra-ului -e polimerizare 'P -eterminata in a
CAPITOLUL 7. CONCLU,II9 CONTRI:UTII ORI+INALE SI PERSPECTI4E

7!1! *O&*)U6%% '(&(R)( *ercetarile e4ectuate pentru ela
2! 3!

!

"!

#!

7!

!

5!

10!

%n prez prezeent mult multee tra trans4o ns4orm rmaatoa toare -e pute putere re se a4la a4la in eplo ploaatare tare -e multi ulti ani ani apropiin-u:se -e s4arsitul -uratei -e serviciu iar inlocuirea acestora inseamna un e4ort 4inanciar -eose
11!

12! 13! 1! 1"! 1#!

pier-eri la 4recvente re-use tg? si con-uctivitatea electrica B 0 reprezinta marimi electrice importante in evaluarea starii -e -egra-are a uleiului electroizolant! 9aloarea in-icelui -e sanatate %S este in4luentata -e starea -e im
7!2! *O&+R%U+%% OR%'%&)( Principalele contri
#!

7! !

Determinarea pe
5! 10!

11!

Realizarea unui nou mo-el -e estimare a -uratei -e viata ramasa D9R a trans4ormatoarelor cu luarea in consi-erare a in4luentei ra-iatiei solare asupra -egra-arii izolatiei -e =artie celulozica! Realizarea unui so4t -e calcul al -uratei -e viata ramasa a trans4ormatoarelor -e putere utilizan- noul mo-el care ia in consi-erare in4luenta ra-iatiei solare asupra 4unctionarii trans4ormatoarelor! cest so4t este utilizat -e catre %nstitutul D&9 (. -in rn=em Olan-a! Realizarea a 2 stu-ii -e caz e4ectuate pe un autotrans4ormator -e putere + a4lat in eploatare in Sistemul (nergetic &ational F'alati RomaniaG si pe un trans4ormator -e putere + scos -in serviciu in a=rain FOrientul .iAlociuG evi-entiin- in4luenta ra-iatiei solare asupra starilor ec=ipamentelor!

7!3! P(RSP(*+%9( D( D(69O)+R( U)+(R%OR 1! 2!

Propunerea unei relatii -e estimare cat mai precisa a gra-ului -e polimerizare 'P in 4unctie -e continutul -e 2:4ur4ural-e=i-a -in uleiul electroizolant care sa tina seama -e continutul -e apa acizi temperatura etc! Realizarea unui nou mo-el FintegralG -e estimare a -uratei -e viata ramasa D9R a trans4ormatoarelor -e putere pe
:I:LIO+RAFIE

T1!1 "1 van Schi*ndel  Po[er +rans4ormer Relia no! " 2011 pp! 1"51:1"5! T1! ,1 %iao2 <1 +ao2 .1 Chen2 >1 Ma and %1 ?ang   *omparative Stu- o4 P=sicoc=emical Dielectric an- +=ermal Properties o4 Press no! " 2011 pp! 1#2#:1#37!

T1!" ,1 %iao2 %1 ?ang2 <1 %i2 S1 .rzbo@s#i  bging *on-ition ssessment o4 +rans4ormer Oil:paper %nsulation .o-el  no! 1 2011 pp! 303:311! T1!# P1 :1 &otingher2 %1 :1 !adicu2 %1 M1 Dumitran2 ,1 Setnescu2 T1 Setnescu  +rans4ormer no! 2 2011 pp! "33:"0! T1!12 M1 Aang2 "1 <1 :andermaar2 '1 D1 Srivastava  bRevie[ o4 *on-ition ssessment o4 Po[er +rans4ormers in ServiceC %((( (lectrical %nsulation .agazine vo. 1> no! # 2002 pp! 12: 2"! T1!13 "1 &1  no! 2 2012 pp! :21! T2!1 :1 4ireteanu  &ote -e curs b+rans4ormatoare (lectriceC 2007! T2!2 +rans4orming Zno[:=o[ into relia1 .ogolevs#i2 >1 'opczns#i2 <1 Szmit  +rans4ormatoare (lectrice *onstructie si Proiectare (-itura +e=nica ucuresti 15##! T2!" P1 :1 &otingher  .ateriale pentru (lectrote=nica Proprietati te=nice! Utilizari vo. 2 (-itura Polite=nica Press ucuresti 200"! T2!# %1 E1 %undgaard  A1 +ansen D1 %inh*ell  an- T1 <1 Painter  ging o4 oil:impregnate- paper in po[er trans4ormersC %((( +ransactions on Po[er Deliver vo. 1? no! 1 200 pp! 230–235! T2!7 "1 M1 Emsle ,1 <1 +e@ood  M1 "li B1 Biao  Degra-ation o4 cellulosic insulation in po[er trans4ormers! Part V (44ects o4 ageing on t=e tensile strengt= o4 paperC %((( Procee-ings Science .easurement an- +ec=nolog vo. 1)7 no! # 2000 pp! 2":250! T2! EC F Standard  .easurement o4 t=e average viscometric -egree o4 polmerization o4 ne[ an- age- cellulosic electricall insulating materials 2007! T2!5 "1 :1 Schi*ndel2 <1 M1 Aetzer2 P1"1"141 Aouters  $orecasting +rans4ormer Relia no! 1 2002 pp! #:11! T2!1  io-egra-ahang  E1 .oc#enbach sset:.anagement o4 +rans4ormers ase- on *on-ition .onitoring an- Stan-ar- DiagnosisC %((( (lectrical %nsulation .agazine 2 vo. 2) no!  200 pp! 2#:0!

T3!2 1 "1 Met@all $ailures monitoring an- ne[ tren-s o4 po[er trans4ormersC %((( Potentials 2011 pp! 3#:3! T3!3 P1 :1 &otingher  Sisteme -e izolatie (-itura Printec= ucuresti 2002! T3! S1 Tenbohlen2 41 :ahidi2 <1 .ebauer2 M1 'r=ger and P1 M=ller  ssessment o4 Po[er +rans4ormer Reliaahn2 !1 C1 %esieutre2 "1 :1 Mamishev2 and S1 ,1 %indgren  .oisture (wuili no! 1 2012 pp! 12:15! T3!17 :1 %ica .ateriale electroizolante vo. 1 (-itura +e=nica ucuresti 1551! T3!1 .h1 ,adulescu2 M1 lea  $izico:*=imia si +e=nologia Uleiurilor )u
T!5 EEE .uide for the nterpretation of .ases .enerated in Oil3mmersed Transformers %((( St-! *"7!10:200! T!10 A1S1 >aengl  Dielectric Spectroscop in +ime an- $rewuenc Domain 4or ;9 Po[er (wuipment Part %V +=eoretical consi-erationsC %((( (lectrical %nsulation .agazine vo. 1? no! " 2003 pp! ":15! T!11 T1 '1 Saha  M1 '1 Pradhan <1 +1 ?e@  Optimal +ime Selection 4or t=e Polarisation anDepolarisation *urrent .easurement 4or Po[er +rans4ormer %nsulation DiagnosisC Procee-ings o4 Po[er (ngineering Societ 'eneral .eeting 2007 pp! 1:7! T!12 S1 M1 .ubans#i2 P1 !oss2 .1 Cspes2 :1 Der +ouhanessian2 <1 4ilippini2 P1 .uuinic2 -1 .Nfvert2 :1 'arius2 <1 %ap@orth2 .1 -rbani2 P1 Aerelius2 A1 >aengl  Dielectric Response .et=o-s 4or Diagnostics o4 Po[er +rans4ormersC *%'R( 2" 2002 pp! 1:0! T!13 %1 :1 !adicu Diagnosticarea si monitorizarea sistemelor -e izolatie ale trans4ormatoarelor -e putere +eza -e Doctorat ucuresti 2011! T!1 ,1 Sch@arz2 M1Muhr  bDiagnostic .et=o-s 4or +rans4ormersC *on-ition .onitoring anDiagnosis 200! T!1" S1 M1 .ubans#i2 T1 !engtsson2 <1 !lenno@2 !1 Sonerud2 &1 "be@ic#rama  bO44:line an- On: line Dielectric Response .easurements 4or Diagnostics o4 Paper:oil %nsulationC Procee-ings o4 t=e 2010 %nternational *on4erence on *on-ition .onitoring an- Diagnosis 2010 pp! 2": 2! T!1# "1 !ouaicha2 1 4ofana  bDielectric spectroscop +ec=niwues as xualit *ontrol +oolV  $esa
T"!3 P1:1 &otingher  %1M1 Dumitran  S1"1 !usoi )i4etime (stimation o4 *omposite %nsulations < 1 !ide2 ?1 ?uchun  +=e ging Diagnosis o4 Soli- %nsulation 4or Oil:%mmersePo[er +rans4ormers an- %ts Remaining )i4e Pre-ictionC sia:Paci4ic Po[er an- (nerg (ngineering *on4erence FPP((*G 2010 pp! 1:3! T#! :1 M1 Montsinger  )oa-ing trans4ormers < temperatureC mer! %nst! (lectr! (ng! F%((G +rans! vo. )? 1530 pp! 77#:752! T#!" T1 A1 Da#in b(lectrical %nsulation Deterioration +reate- as a *=emical Rate P=enomenonC %(( +ransactions vo. 37 15 pp! 113:122! T#!# "1 M1 Emsle and .1 C1 Stevens  bRevie[ o4 c=emical in-icators o4 -egra-ation o4 cellulosic electrical paper insulation in oil:4ille- trans4ormersC %((( Procee-ings Science .easurement an- +ec=nolog vo. 1)1 no! " 155 pp! 32–33! T#!7 D1 Susa2 '1!1 %iland2 %1 %undgaard2 .1 :ardal  'enerator step:up trans4ormer post mortem assessmentC (UROP(& +R&S*+%O&S O& ()(*+R%*) POQ(R Qile 2011 pp! 102:122!

Teză De Doctorat: Universitatea Politehnica Din Bucureşti

Recommend Documents