La transformatoare si motoare, una dintre cele mai frecvente greseli este sa se traga o concluzie dintr-o singura masurare. Un rezultat bun la rezistenta de izolatie nu inseamna automat ca echipamentul este in stare buna. La fel, un raport de transformare corect nu exclude problemele de contact, defectele mecanice sau degradarea izolatiei.
Testarea are sens doar daca fiecare metoda este folosita pentru tipul de defect pe care il poate evidentia si daca rezultatele sunt comparate cu date anterioare, cu valorile de fabrica si cu conditiile reale de masurare.
Pentru transformatoare si motoare, diagnosticul bun este rareori rezultatul unui singur test. De regula, raspunsul apare din corelarea mai multor masurari.
Ce verifici, de fapt, la un transformator
Un transformator poate avea probleme electrice, mecanice sau de izolatie. De aceea, nu exista un test unic care sa acopere toate situatiile.
In practica, cele mai utile masurari sunt:
-
raportul de transformare;
-
rezistenta infasurarilor;
-
curentul de excitatie;
-
rezistenta de izolatie;
-
tan delta sau factorul de disipare;
-
SFRA;
-
testarea comutatorului de prize;
-
verificarea uleiului electroizolant.
Categoria de Testere pentru transformatoare include aparate dedicate acestor masurari, de la testere TTR si analizoare de infasurari pana la sisteme pentru tan delta, SFRA si diagnosticul izolatiei.
Alegerea aparatului depinde in primul rand de tipul transformatorului si de motivul testarii. Nu are sens sa alegi acelasi set de instrumente pentru un transformator de distributie de cateva sute de kVA si pentru un transformator de putere de zeci sau sute de MVA.
Raportul de transformare: primul indiciu ca infasurarile sunt corect configurate
Masurarea TTR este printre primele teste facute dupa montaj, interventie sau reparatie.
Relatia de baza este:
TTR = N1 / N2
iar in regim ideal:
V1 / V2 ≈ N1 / N2
Testerul aplica o tensiune controlata pe o infasurare si masoara tensiunea aparuta pe cealalta.
O abatere fata de valoarea asteptata poate indica:
-
o pozitie gresita a tap changer-ului;
-
o conexiune necorespunzatoare;
-
o infasurare partial scurtcircuitata;
-
o problema interna dupa reparatie;
-
configuratie vectoriala gresita;
-
diferente intre faze.
Totusi, un TTR bun nu inseamna ca transformatorul este automat bun.
De exemplu, un contact degradat in comutatorul de prize poate avea un efect redus asupra raportului de transformare, dar poate aparea clar la masurarea rezistentei infasurarilor.
Aici apare diferenta dintre verificare si diagnostic.
Pentru transformatoare de putere, tensiunea de excitatie a testerului poate deveni relevanta. HAEFELY TTR 2796, de exemplu, lucreaza cu tensiuni de test de pana la 250 V AC si poate masura raportul, defazajul si curentul de excitatie. Pentru detalii tehnice, este util materialul HAEFELY TTR 2796 – Precizie și eficiență în testarea transformatoarelor de putere.
Rezistenta infasurarilor: foarte utila, dar usor de masurat gresit
Rezistenta infasurarilor este mica, uneori de ordinul miliohmilor. Din acest motiv, metoda clasica cu doua fire nu este suficienta.
Se foloseste masurarea Kelvin cu patru conductoare:
R = V / I
Doua fire injecteaza curent, iar celelalte doua masoara caderea de tensiune.
Avantajul este ca rezistenta cablurilor si a contactelor de test nu mai influenteaza semnificativ rezultatul.
Testul poate scoate la iveala:
-
contacte degradate;
-
probleme ale tap changer-ului;
-
conexiuni slabite;
-
conductori partial intrerupti;
-
diferente intre faze;
-
probleme aparute dupa interventii.
La transformatoarele cu OLTC, masurarea dinamica este si mai interesanta, pentru ca permite observarea comportamentului contactelor in timpul schimbarii prizei.
Un contact care pare bun in pozitie statica poate avea probleme in timpul comutarii.
Temperatura poate schimba complet interpretarea
Rezistenta cuprului creste cu temperatura.
De aceea, doua valori masurate la temperaturi diferite nu trebuie comparate direct.
Situatie tipica:
-
prima campanie de masurari se face cu transformatorul rece;
-
a doua se face la scurt timp dupa scoaterea din sarcina;
-
rezistenta rezultata este mai mare;
-
diferenta este interpretata drept degradare.
In realitate, transformatorul poate fi perfect sanatos.
Pentru trend, valorile trebuie corectate la aceeasi temperatura de referinta sau cel putin comparate tinand cont de temperatura infasurarii.
Acelasi principiu este valabil si pentru motoare.
Ordinea testelor nu este un detaliu
Masurarea rezistentei infasurarilor foloseste curent continuu. Acesta poate magnetiza miezul transformatorului.
Magnetizarea reziduala poate influenta masurarile ulterioare, in special:
-
curentul de excitatie;
-
anumite rezultate TTR;
-
SFRA;
-
comportamentul la repunerea sub tensiune.
Din acest motiv, este preferabil ca testele AC sensibile sa fie facute inaintea testelor DC sau sa se efectueze demagnetizarea dupa masurarile care injecteaza curent continuu.
Aceasta este o problema pe care rapoartele simplificate o omit des.
Doua echipe pot masura acelasi transformator si pot obtine rezultate diferite doar pentru ca au facut testele intr-o alta ordine.
Tan delta: cand izolatia trebuie analizata mai serios
Rezistenta de izolatie si tan delta nu masoara acelasi lucru.
Megohmetrul aplica tensiune DC si determina rezistenta izolatiei.
Tan delta analizeaza pierderile dielectrice in curent alternativ.
Este util la:
-
izolatia principala;
-
bushings;
-
ulei izolant;
-
componente de inalta tensiune.
O valoare crescuta poate sugera:
-
umiditate;
-
contaminare;
-
degradarea izolatiei;
-
imbatranire.
In practica, tan delta devine mult mai valoros cand exista rezultate anterioare.
Un singur rezultat poate fi dificil de interpretat. Un trend clar in crestere este mult mai relevant.
SFRA: testul care cauta modificari mecanice
SFRA este foarte util atunci cand transformatorul a trecut printr-un eveniment care ar fi putut produce eforturi mecanice.
Exemple:
-
scurtcircuit in retea;
-
transport;
-
soc mecanic;
-
reparatie;
-
suspiciune de deplasare a infasurarilor.
Testul compara raspunsul transformatorului pe un domeniu larg de frecventa.
Modificarile curbei pot indica:
-
deformarea infasurarilor;
-
deplasari;
-
probleme ale miezului;
-
modificari ale conexiunilor interne.
Cel mai bun reper este masurarea anterioara a aceluiasi transformator.
Comparatia cu un alt transformator „identic” poate fi folosita orientativ, dar nu este la fel de buna. Diferentele constructive mici pot modifica raspunsul in frecventa.
De aceea, masurarea SFRA facuta la punerea in functiune are valoare chiar daca transformatorul este nou si nu exista suspiciuni.
Ea devine referinta pentru viitor.
La motoare, izolatia fata de masa nu spune toata povestea
La motoare electrice, testul de izolatie este adesea primul facut.
Este util, dar nu trebuie tratat ca verdict final.
Un motor poate avea rezistenta de izolatie foarte buna si totusi sa prezinte:
-
scurtcircuit intre spire;
-
diferente intre faze;
-
inductanta neuniforma;
-
conexiuni defecte;
-
probleme dupa rebobinare.
Din acest motiv, Testere pentru motoare dedicate includ, in functie de model, masurarea rezistentei de izolatie, rezistentei joase, inductantei, capacitatii si sensului de rotatie.
Pentru masinile critice, aceste teste sunt completate cu surge test si hipot.
Rezistenta de izolatie trebuie privita in context
O valoare mare exprimata in MΩ sau GΩ poate parea suficienta.
Dar interpretarea depinde de:
-
temperatura infasurarii;
-
umiditate;
-
tensiunea nominala;
-
tipul izolatiei;
-
tensiunea de test;
-
istoricul motorului.
Un motor testat rece dimineata si acelasi motor testat cald dupa functionare pot avea rezultate semnificativ diferite.
Daca valorile sunt urmarite in timp, comparatia trebuie facuta in conditii cat mai apropiate.
Trendul este mai important decat cifra singulara.
PI si DAR: bune pentru trend, nu pentru bifat o casuta
Polarization Index se calculeaza uzual:
PI = R10min / R1min
DAR foloseste timpi mai scurti.
Aceste rapoarte arata cum se comporta izolatia in timpul aplicarii tensiunii DC.
Pot fi utile pentru evaluarea izolatiei, dar nu trebuie transformate intr-o regula mecanica.
Sistemele moderne de izolatie pot avea valori initiale foarte mari, iar PI poate deveni mai putin relevant decat la motoarele mai vechi.
De aceea, rezultatul trebuie privit impreuna cu:
-
rezistenta absoluta;
-
temperatura;
-
istoricul;
-
tipul izolatiei.
Rezistenta infasurarilor la motoare: diferentele dintre faze conteaza
Pentru un motor trifazat, cele trei faze ar trebui sa aiba valori apropiate.
Abateri pot aparea din:
-
contacte slabe;
-
conductori deteriorati;
-
bobinaj neuniform;
-
reparatii defectuoase;
-
conexiuni oxidate.
Pentru valori mici se foloseste din nou metoda Kelvin.
La trend, trebuie pastrate aceleasi puncte de test.
Daca intr-o campanie clemele sunt puse direct pe borne curate, iar in urmatoarea pe suruburi oxidate, diferenta poate proveni din contactul de masura, nu din infasurare.
Este o greseala banala, dar suficient de frecventa.
Inductanta poate arata un defect invizibil la ohmmetru
Doua faze pot avea rezistente aproape identice si inductante diferite.
Acest lucru poate indica:
-
un numar efectiv diferit de spire;
-
un defect intern;
-
probleme ale miezului;
-
scurtcircuit intre spire.
Pentru motoarele reparate sau rebobinate, comparatia intre rezistenta si inductanta este deosebit de utila.
Daca rezistenta este apropiata, dar inductanta unei faze se abate clar, merita continuata investigatia.
Surge test: acolo unde megohmetrul nu mai ajunge
Un defect intre doua spire vecine poate sa nu fie vizibil la testul de izolatie fata de masa.
Motivul este simplu: diferenta de potential dintre spire este prea mica in timpul unui test DC obisnuit.
Surge test aplica impulsuri rapide si analizeaza raspunsul infasurarii.
Daca una dintre faze are izolatie slabita intre spire, forma raspunsului se modifica.
Testul este valoros pentru:
-
motoare critice;
-
motoare de medie tensiune;
-
generatoare;
-
verificarea dupa rebobinare;
-
suspiciuni de defect turn-to-turn.
Nu este neaparat necesar pentru fiecare motor mic dintr-o instalatie industriala.
Pentru un motor de 2,2 kW care actioneaza un ventilator necritic, un analizor complet cu surge poate fi excesiv.
Pentru un motor de cateva sute de kW care opreste linia de productie, situatia se schimba.
Motoarele comandate prin VFD trebuie analizate ca sistem
La motoarele alimentate prin convertizor, problema nu este intotdeauna motorul.
Fronturile PWM pot produce supratensiuni la borne, mai ales cand:
-
cablul este lung;
-
motorul este departe de VFD;
-
nu exista filtru dv/dt;
-
impamantarea este slaba;
-
apar reflexii pe cablu.
Daca un motor prezinta repetat probleme de izolatie dupa inlocuire, schimbarea lui din nou poate sa nu rezolve nimic.
Trebuie verificat si sistemul:
-
convertizor;
-
cablu;
-
motor;
-
filtre;
-
impamantare.
Aceasta diferenta intre testarea componentei si testarea sistemului este esentiala in aplicatiile industriale moderne.
Cateva greseli care apar des in teren
Transformator
TTR facut pe alta pozitie a tap changer-ului
Valoarea este comparata cu un raport care nu corespunde pozitiei reale.
Rezistenta salvata prea repede
Curentul DC nu s-a stabilizat, mai ales pe infasurari cu inductanta mare.
Compararea valorilor fara temperatura
Apare o diferenta care este pusa pe seama transformatorului.
SFRA dupa test DC fara demagnetizare
Raspunsul poate fi influentat de magnetizarea reziduala.
TTR bun interpretat ca verdict final
Pot ramane defecte la contacte, izolatie sau structura mecanica.
Motor
Megohmetru bun = motor bun
Nu este adevarat. Izolatia intre spire poate fi deteriorata.
Rezistenta masurata cu doua fire
La valori mici, cablurile si contactele devin parte din rezultat.
Motor testat impreuna cu cablul
Nu mai stii daca problema este in motor sau pe traseu.
Configuratia stea/triunghi nu este notata
Valorile devin greu de comparat.
Fara temperatura in raport
Trendul devine nesigur.
Ce echipament are sens sa alegi
Pentru o echipa care lucreaza in principal cu motoare de joasa tensiune, conteaza:
-
portabilitatea;
-
izolatia;
-
PI;
-
rezistenta joasa;
-
inductanta;
-
sens de rotatie;
-
memorarea rezultatelor.
Pentru testarea transformatoarelor de putere, prioritatile sunt altele:
-
TTR precis;
-
defazaj;
-
curent de excitatie;
-
winding resistance;
-
OLTC;
-
demagnetizare;
-
tan delta;
-
SFRA.
Pe site-ul companiei ARC Brasov – Aparate de masura si control pot fi analizate echipamente HAEFELY, Megger, DV Power, Metrel, Chauvin Arnoux, AOIP si T&R Test Equipment pentru transformatoare si masini electrice rotative.
Alegerea trebuie facuta dupa tipul de echipament testat si dupa defectele pe care echipa trebuie sa le poata confirma.
Intrebari frecvente
TTR bun inseamna transformator bun?
Nu. Confirma doar o parte din comportamentul transformatorului. Rezistenta infasurarilor, izolatia si testele mecanice pot evidentia alte probleme.
Cand este util SFRA?
Dupa transport, scurtcircuit, reparatii sau atunci cand exista suspiciunea unei deplasari mecanice a infasurarilor.
De ce se face demagnetizarea?
Pentru eliminarea magnetizarii reziduale ramase dupa testele DC si pentru evitarea influentei asupra masurarilor ulterioare.
Megohmetrul este suficient pentru motoare?
Nu. Poate confirma izolatia fata de masa, dar nu identifica sigur defectele intre spire.
Ce avantaj are masurarea Kelvin?
Elimina aproape complet influenta rezistentei cablurilor de test si a contactelor atunci cand se masoara valori mici.
Ce este mai util: valoarea sau trendul?
Pentru mentenanta, trendul este adesea mai valoros. O schimbare constanta fata de istoricul propriu al echipamentului poate avea mai multa semnificatie decat comparatia cu un prag generic.
La transformatoare, un diagnostic bun apare rar dintr-o singura masurare. TTR, winding resistance, tan delta si SFRA raspund unor intrebari diferite.
La motoare, lucrurile stau la fel. Izolatia fata de masa, rezistenta infasurarilor si surge test nu sunt teste concurente, ci complementare.
Mai important decat numarul testelor este modul in care sunt repetate.
Daca temperatura, punctele de conectare, ordinea testelor si configuratia echipamentului se schimba de la o campanie la alta, trendul devine greu de folosit.
Un raport bun trebuie sa permita ca aceeasi masurare sa poata fi refacuta peste un an in conditii comparabile.
Abia atunci testarea devine un instrument de mentenanta predictiva si nu doar o colectie de valori.
