© VaisalaRestricted

Miksi ja mitämuuntajan vikakaasujatulee mitata?Teemu Auronen

© VaisalaRestricted

Muuntajien jatkuvatoiminen mittaus: Miksi nyt?

5

Kehittynyt tiedonsiirto mahdollistaa tehokkaan resurssien valvonnan

Tehoreservit vs optimointi

© VaisalaRestricted

Muuntajien tyypillisiä ongelmakohtia Odotetun eliniän ylittyminen (keskiarvo. >35 vuotta) Korkea kuormitusaste Tiheä kytkentäsykli Toistuvat vikatilat Tuntematon vikahistoria tai puutteeliset lähtötiedot (FAT) Seisokkien aiheuttamat suorat & epäsuorat kustannukset Uusien muuntajien pitkä toimitusaika Syrjäiset sähköasemat

6

© VaisalaRestricted

Muuntajamittauksen kasvutekijöitä Kasvava sähköntarve = kasvava muuntajamarkkina Suurmuuntajien asennuskannan on ennustettu kasvavan 57 000 yksiköllä vuoteen 2020

mennessä*. (nykyinen kanta >400,000)

Turvallisuus-, saatavuus- ja tehokkuus-säännöstön kehittyminen Esim. EcoDesign direktiivi EUssa (muuntajien häviöiden vähentäminen) Vakuutukset Julkinen kuva

Hajautettu sähköntuotanto→ muuntajien dynaaminen kuorma SmartGrid yms.aloitteet → tiedon saanti & tiedon tarve Miehittämättömät sähköasemat→ automaatioasteen kasvu Muuntajavalmistuksen uudet trendit Materiaalit Optimointi & toleranssit Valmistajat

* StatPlan: 'The Global Market for Transformers 2014 - 2020'

7

Senja Leivo

© VaisalaRestricted

Kunnonvalvonnan tavoitteita Jokaisen käyttäjän tulisi miettiä omia tavoitteitaan kunnonvalvonnan suhteen Miksi ja miten?

Tyypillisesti muuntajien kunnonvalvonnan tavoitteina on: Maksimoida sijoituksen tuotto Minimoida käytön aikaiset kustannukset

Tyypillisesti huollon optimoinnin tavoitteina on: Pidentää muuntajien elinikää turvallisesti ja hallitusti Estää vikatilanteita syntymästä

Muuntajakantaa arvoidessa joudutaan pohtimaan Pidetäänkö ennallaan, huolletaanko vai vaihdetaanko muuntaja Onko meillä omia resursseja ja osaamista vai hankitaanko ne ulkoa Monesti kyse on riskien hallinnasta, riski= todennäköisyys x seuraus

Jatkuvatoiminen mittaus on oiva apuväline tuo riskin hallintaan ja mahdollistaa aikaperustaisesta huoltotoiminnasta kuntoperusteiseen huoltotoimintaan siirtymisen

8

© VaisalaRestricted

Miksi muuntaja on kiinnostava komponentti mitata?

9

Teräs, kupari, paperi, öljy, puu + jännite= kemiallinen reaktori

© VaisalaRestricted

Muuntajan ikääntymisprosessi

10

Kosteus, lämpötila ja happi ovatmuuntajien ikääntymisenmerkittävimmät vaikutustekijät Kemialliset reaktiot aiheuttavat: Mekaanista heikkenemistä Eristyskyvyn alenemaa

Muuntaja-öljy ei ole ainoastaan eriste, vaan myös hyvä tiedonlähde Muuntaja-öljyn mittaaminen

antaa hyvän käsityksen: Öljyn & paperin ikääntymisen

tasosta Kehittyvistä sisäisistä

vaurioista (DGA)

© VaisalaRestricted

Kuinka vikakaasut syntyvät muuntajan sisällä? Kaasut voivat syntyä useasta eri lähteestä

1) Öljymolekyylien hajoamisreaktion seurauksena2) Paperimolekyylien hajoamisreaktion seurauksena3) Hajakaasuuntumis-ilmiöiden (Stray gassing) kautta 4) Muiden lähteiden, kuten UV-valon aiheuttamana

Intensiiviset viat tuottavat kaasua nopeasti Laajemmalla alueella olevat viat tuottavat enemmän kaasua Vikakaasut esiintyvät joko öljyyn liuenneina tai ”vapaina kaasuina” Kaasuja voidaan mitata joko näytteiden tai jatkuvatoimisen mittauksen avulla

© VaisalaRestricted

Öljyn hajoamisreaktion seurauksena syntyvät kaasut Muuntaöljy koostuu useista hiili- ja vety-atomeista ja niiden sidoksista

C-H sidokset rikkoutuvat matalan energian seurauksena Vety C-C sidokset rikkoutuvat korkean energian seurauksena epästabiilit yhdisteet

vikakaasut

© VaisalaRestricted

Paperin hajoamisreaktion seurauksena syntyvät kaasut

Muuntajan eristeenä oleva paperi valmistetaan selluloosasta Selluloosa pitää sisällään useita ketjutettuja yhdisteitä

C-O sidokset rikkoontuvat hyvin alhaisilla lämpötiloilla, n. 100 ºC Korkeammisssa n. 300 ºC lämpötiloissa voidaan nähdä paperin kokonaisvaltaista

hiiltymistä Kaasut syntyvät rikkoontuneiden sidosten epästabiilien yhdisteiden kautta

© VaisalaRestricted

Muut kaasujen lähteet

Viime-aikaiset tutkimukset ovat paljastaneet tiettyjen passivointi-yhdisteiden aiheuttavan nk. hajakaasuuntumis-ilmiötä tiettyjen öljytyyppien tapauksissa. Hajakaasuuntumis-ilmiö saattaa esiintyä hyvin alhaissa lämpötiloissa (60 ºC) ja voi

aiheuttaa epäselvyyttä siinä, onko kyseessä oikea vika vai ei.

Kaasuja syntyy myös mm; UV-valon kohdatessa öljyn, esim valolle altistuneed öljynäytekapselit Tiettyjen pintamateriaalien & öljyn vaikutuksesta, esim galvanoidut pinnat

Muita muuntajaöljyssä raportoituja liuenneita kaasuja ovat happi ja typpi Ne eivät kuitenkaan ole luokiteltu vikakaasuiksi Ei-raportoitujen kaasujen määrä on suuri

© VaisalaRestricted

Mitä vikakaasuja tulisi mitata?

15

Indikaatio / Vikakaasu CO CO2 CH4 C2H6 C2H4 C2H2 H2 H2O

Paperin ikääntymien X X X

Öljyn ”hajoaminen” X X X X X

Vuodot säiliössä, tiivisteissä jne.

X X

Termiset viat, paperi X X X X

Termiset viat, öljy@ 150-300°C

X X Jälki X

Termiset viat, öljy@ 300-700°C

X X X Jälki X

Termiset viat, öljy>700°C

X X X X

Osittaispurkaukset (PD) X Jälki X

Kipinöinti X X X X

© VaisalaRestricted

Kaasujen esiintyminen eri vikatilanteissa

16

Useamman kaasun mittaaminen mahdollistaa vikatyyppien analysoinnin Vikatyypit:

PD osittaispurkauksetS hajakaasuuntuminenT1 termiset viat <300°CO hapettuminenC hiiltyminenT2 termiset viat 300-700°CT3 termiset viat >700°CD1 Matalan energian purkauksetD2 Korkean energian purkaukset

Ref. Dr. Duval

© VaisalaRestricted

Parametrien tulkinta Standardit IEC IEEE CIGRE

“Typical concentration values are preferably to be considered as initial guidelines for decision making, when no other experience is available. They shall not be used to ascertain whether or not a fault exists within an equipment. They should be viewed as values above which the rate of gas formation may permit the detection of a probable fault.” “When typical values are exceeded, the only action recommended in this standard is to increase the frequency of DGA analyses.”

Asiakkaan oma kokemus

Analyysityökalut Kaasujen suhteet Duval

© VaisalaRestricted

Kysymyksiä?