SVEUČILIŠTE U ZAGREBU FAKULTET ELEKTROTEHNIKE I RAČUNARSTVA

Zavod za visoki napon i energetiku 10000 ZAGREB, Unska 3, HRVATSKA

Održavanjeelektroenergetskogsustava

izv. prof. dr. sc. Igor Kuzle dr. sc. Hrvoje Pandžić

Fakultet elektrotehnike i računarstva, Zagreb

Zagreb, 2012.

SADRŽAJ

1 Uvod u održavanje i testiranje električne opreme .......................................................................... 4

1.1 Uvod ........................................................................................................................................ 4

1.2 Zašto održavati i testirati ......................................................................................................... 4

1.3 Pregled preventivnog održavanja i testiranja električne opreme ........................................... 4

1.3.1 Ključni faktori u odlukama za optimiziranje preventivnog održavanja električne

opreme ......................................................................................................................................... 6

1.3.2 Općeniti kriteriji za efikasan program preventivnog održavanja i testiranja električne

opreme ......................................................................................................................................... 6

1.3.3 Kvalifikacije osoba za preventivno električko održavanje ............................................... 7

1.3.4 Optimizacija intervala preventivnog održavanja ............................................................. 8

1.3.5 Kretanje rezultata testa ................................................................................................... 8

1.3.6 Pristup sistematske analize kvarova ................................................................................ 8

1.3.7 Testiranje nakon održavanja ........................................................................................... 9

1.3.8 Inženjerska potpora ......................................................................................................... 9

1.3.9 Sažetak ........................................................................................................................... 11

1.4 PLANIRANJE EPM PROGRAMA .............................................................................................. 11

1.4.1 Upravljanje održavanjem .............................................................................................. 11

1.4.2 Tehnički zahtjevi ............................................................................................................ 13

1.4.3 Što bi trebalo uključiti u EPM program ......................................................................... 15

1.5 PREGLED TESTIRANJA I TESTNIH METODA ............................................................................ 16

1.5.1 Vrste testova ................................................................................................................. 16

1.5.2 Vrste testnih metoda ..................................................................................................... 17

1.6 Pregled dielektričke teorije i prakse ...................................................................................... 20

1.6.1 Karakteristike dielektrika (izolacije) .............................................................................. 22

1.6.2 Izolacija kao kondenzator .............................................................................................. 25

1.6.3 Ispitivanja istosmjernim naponom naspram izmjeničnim naponom ............................ 26

1.6.4 Načini kvara izolacije ..................................................................................................... 27

2 TESTIRANJE ELEKTRIČNE OPREME ISTOSMJERNIM NAPONOM .................................................... 29

2.1 Uvod ...................................................................................................................................... 29

2.2 Testiranje izolacije istosmjernim naponom .......................................................................... 30

2.2.1 Dielektrične pojave i polarizacija ................................................................................... 33

2.2.2 Prednosti i nedostatci ispitivanja s istosmjernim naponom ......................................... 34

2.3 DC ispitne metode ................................................................................................................. 35

2.3.1 Ispitivanje otpora izolacije ............................................................................................. 35

2.3.2 Kratkoročna očitavanja .................................................................................................. 35

2.3.3 Vremensko‐otporna mjerenja ....................................................................................... 36

2.3.4 Test indeksa polarizacije ................................................................................................ 37

2.3.5 Mjerenje razinama napona (istosmjerni napon) ........................................................... 37

2.3.6 Test naponom visokog potencijala ................................................................................ 37

2.3.7 Test dielektrične apsorpcije........................................................................................... 37

2.4 Transformatori ...................................................................................................................... 38

2.4.1 Mjerenje otpora izolacije .............................................................................................. 38

2.4.2 Ispitivanje apsorpcije dielektrika ................................................................................... 41

2.4.3 Prenaponsko istosmjerno ispitivanje (Hi‐Pot) ............................................................... 43

2.5 Kabeli i dodatna oprema ....................................................................................................... 46

2.5.1 Test mjerenja otpora izolacije ....................................................................................... 46

2.5.2 Test nadpotencijala istosmjernom strujom .................................................................. 50

2.5.3 Napon vs. test udarnim naponom ................................................................................. 52

2.5.4 Test propuštanja struje u odnosu na vrijeme ............................................................... 53

2.5.5 Go, No‐Go prenaponski test .......................................................................................... 54

2.5.6 Spajanje i procedure za DC prenaponski test ................................................................ 54

2.6 ELEKTRIČNE SKLOPKE I PREKIDAČI ........................................................................................ 57

2.6.1 Test mjerenja otpora izolacije ....................................................................................... 57

2.6.2 dc visoko naponski test ................................................................................................. 59

2.6.3 Test mjerenja otpora kontakata prekidača ................................................................... 59

2.7 Motori i generatori ................................................................................................................ 59

2.7.1 Procedura za testiranje polja namota ........................................................................... 61

2.7.2 Testiranje cjelokupnog statora ( armaturnih namota) ................................................. 61

2.7.3 Cjelokupni sistematski test za motore i generatore ...................................................... 63

2.7.4 Istosmjerni prenaponski test ......................................................................................... 66

2.7.5 Test ‐ napon nasuprot struji propuštanja (korak‐napon test) ....................................... 67

2.7.6 Test ‐ propuštena struja naspram vremena .................................................................. 68

2.8 Odvodnici prenapona ............................................................................................................ 69

2.9 Kondenzatori ......................................................................................................................... 71

2.9.1 Testovi provjere stanja novih kondenzatorskih jedinica ............................................... 71

2.9.2 Testovi provjere stanja kondenzatorskih jedinica poslije puštanja u pogon ................ 72

2.10 OCJENJIVANJE REZULTATA TESTOVA .................................................................................... 73

2.10.1 Dozvoljeni kriteriji za ocjenjivanje izolacije ................................................................... 73

2.11 Predostrožnosti kod testova istosmjerne struje ................................................................... 75

1 UVOD U ODRŽAVANJE I TESTIRANJE ELEKTRIČNE OPREME

1.1 Uvod

Trošenje električne opreme je normalna pojava koja počinje odmah po ugradnji. Ako se istrošenost ne provjerava može doći do kvarova ili nepravilnosti u radu. Također, moguće je da promjene tereta i alternacije električne mreže budu napravljene bez koordinacije sa postojećom mrežom, što može rezultirati pogrešnim odabirom opreme, pogrešnim podešavanjem zaštite, ili pogrešnim sklopnim jedinicama instaliranim u mrežu. Svrha preventivnog programa za održavanje i testiranje električne opreme (EPM) je da prepozna ove čimbenike i osigura načine za njihovo ispravljanje. S pomoću programa za održavanje i testiranje električne opreme, potencijalne opasnosti koje mogu izazvati kvarove opreme ili prekide u opskrbi, mogu biti otkrivene i ispravljene. Također, EPM program minimizira opasnosti po život i opremu koje mogu biti rezultat kvara opreme kad nije ispravno održavana. Ispravno održavana oprema smanjuje vrijeme prekida opskrbe minimiziranjem broja ozbiljnih kvarova. Da bi električna oprema ispravno radila potrebno je uspostaviti učinkovit program održavanja i testiranja. Ovaj program se može provesti uspostavljanjem odjela za održavanje ili ugovaranjem posla sa tvrtkom koja se time bavi.

EPM program bi se trebao sastojati od rutinskih pregleda, testova, popravaka i servisa elemenata elektroenergetske mreže kao što su transformatori, kabeli, prekidači, sklopna postrojenja i sl. zajedno sa pripadajućom opremom kao što je ožičenje, zaštitni uređaji i releji, nadzorna i mjerna oprema i oprema koja ukazuje na kvar.

1.2 Zašto održavati i testirati

Dobro organiziran i implementiran program minimizira broj nesreća i neplaniranih prekida opskrbe, i produžuje srednje vrijeme između kvarova električne opreme (MTBF). Koristi od EPM-a mogu podijeliti na direktne i indirektne. Direktne koristi proizlaze iz smanjenih troškova popravaka, smanjenog vremena ispada opreme i povećane sigurnosti osoblja i imovine. Indirektne koristi mogu biti povezane sa popravljenim moralom osoblja, većom stručnošću, povećanom produktivnosti i otkrivanjem nedostataka koje su od početka u sustavu ili koji su nastali naknadnim promjenama.

1.3 Pregled preventivnog održavanja i testiranja električne opreme

Dobar dio osnove učinkovitog preventivnog održavanja električne opreme može se sažeti u četiri pravila:

Održavati opremu suhom

Održavati opremu hladnom

Održavati opremu čistom

Održavati opremu dobro pričvršćenom

Većina električne opreme je podložna relativno malom broju mehanizama degradacije i svrha većine EPM aktivnosti je da ih spriječi, da ih uspori ili da smanji njihov utjecaj. Postoje četiri osnovna pristupa preventivnom održavanju električne opreme koja mogu biti sažeta u sljedećim poglavljima. Većina elektroprivreda, proizvođača opreme i vlasnika

postrojenja koristi kombinaciju tih pristupa. Odluka koji pristup koristiti uvelike ovisi o specifičnostima sustava i opreme, kao i o filozofiji menadžmenta.

“Rad do kvara”

U ovom pristupu EPM se uopće ne izvršava. Istrošena oprema je popravljena ili zamijenjena samo kad posljedice istrošenosti postanu neprihvatljive (za većinu električne opreme to se podudara sa katastrofalnim kvarovima). Nema eksplicitnog pokušaja da se nadgledaju performanse ili da se spriječi kvar i prihvaćaju se rizici povezani s kvarom. Zbog općenito velike pouzdanosti električne opreme ugrađene u benignom okolišu, “rad do kvara” pristup uglavnom pruža zadovoljavajuću pouzdanost i raspoloživost u nekritičnim primjenama. Male tvrtke kojima fali osoblja koje je zaduženo za održavanje često koristi ovaj pristup, a i veće i iskusnije tvrtke u sektoru proizvodnje također često koriste ovaj pristup za opremu i sustave koji nisu ključni.

Provjera i servis samo kad je potrebno

Ovaj pristup je napredak naprama pristupu “rad do kvara”, gdje osoblje u postrojenju ili osoblje zaduženo za održavanje pregledava električnu opremu na manje ili više redovitom rasporedu (često tijekom rutinskih “šetnji” postrojenjem). U ovom pristupu početni kvarovi su uglavnom ispravljeni prije nego postanu katastrofalni, naročito ako se posljedica kvara smatra neprihvatljivom, i najčešće postoji neformalno motrenje performansi da bi se predvidjeli budući kvarovi. Mnoga proizvodnja postrojenja koriste ovaj pristup i smatraju ga zadovoljavajućim.

Planirano preventivno održavanje

U ovom pristupu EPM aktivnosti se vrše po fiksnim kalendarskim intervalima, satima u pogonu ili radnim ciklusima. I procedure i raspored su najčešće bazirani na preporukama proizvođača ili industrijskim standardima. Iako planirani EPM pristup osigurava periodičnu provjeru opreme, ne daje se prioritet sigurnosti ni produktivnosti, niti ne optimizira limitirane EPM resurse prema dotadašnjim iskustvima rada postrojenja. Planirani EPM pristup trenutno je nadmoćan pristup kod postrojenja gdje su produktivnost i sigurnost prioriteti.

Održavanje orijentirano na pouzdanost (RCM)

RCM uključuje specificiranje i planiranje EPM aktivnosti prema statističkoj učestalosti kvara i/ili očekivanom životnom vijeku održavane opreme i njenoj kritičnosti i produktivnosti. RCM također uključuje stalno ažuriranje EPM procedura i rasporeda da bi reflektirali stvarno iskustvo u radu postrojenja. RCM je najisplativiji pristup jer povećava razinu sigurnosti u postrojenju, povećava pouzdanost i dostupnost dok istodobno smanjuje troškove održavanja tako da koncentrira ograničene resurse namijenjene za održavanje na opremu koja je najvažnija i/ili problematičnija, i smanjuje i eliminira nepotrebno održavanje opreme koja je od manje važnosti i/ili je dosta pouzdana. Sveobuhvatni RCM program također obuhvaća strukturirane propise za istragu temeljnog razloga kvara i ispravak problema i za nadgledanje performansi da bi se predvidjeli buduće kvarove. RCM je često

korišten u vojsci i sve se više prihvaća u nuklearnim elektranama i proizvodnim postrojenjima i njegove prednosti su sve više prepoznate.

1.3.1 Ključni faktori u odlukama za optimiziranje preventivnog održavanja električne opreme

Optimalni pristup za pojedino postrojenje, sustav i/ili dio opreme ovisi o različitim faktorima uključujući sljedeće:

Utjecaj kvara opreme na sigurnost

Utjecaj kvara opreme na produktivnost i profitabilnost (uključujući troškove ne proizvodnje kao i troškove popravka ili zamjene pokvarene opreme)

Troškovi preventivnog održavanja (PM)

Učestalost kvarova i/ili očekivan vijek opreme

Mogućnost predviđanja kvara (ili preko ukupnog vremena rada ili ciklusa, ili preko zamjetnih znakova predstojećeg kvara)

Vjerojatnost uzrokovanja oštećenja opreme ili problema u sustavu tijekom održavanja i testiranja

Tehnička izučenost osoblja zaduženog za održavanje postrojenja

Dostupnost informacija o pouzdanosti opreme radi podrška RCM-u

1.3.2 Općeniti kriteriji za efikasan program preventivnog održavanja i testiranja električne opreme

Učinkoviti programi za preventivno održavanje i testiranje električne opreme i podsustava bi trebali zadovoljavati dolje navedene kriterije:

Prvo i najvažnije, strukturirani program za preventivno održavanje i testiranje bi trebao zapravo postojati. To znači da bi se EPM trebao izvršavati prema sljedećem:

Pod propisanom kontrolom menadžmenta

U skladu sa definiranim praksama i rasporedima

Pod jasno dodijeljenim vodstvom

Naročito:

Menadžment bi trebao dodijeliti visoki prioritet EPM-u. Nužna posljedica toga je da bi adekvatni resursi – osoblje, objekti, alat, oprema za testiranje, obučavanje, podršku u obučavanju, inženjerstvu i administraciji – trebali biti pridruženi EPM-u. Osobito je važna potpora osoblja koje je sudjelovalo u projektiranju i radu postrojenja.

EPM aktivnosti bi se trebale prioritizirati prema važnosti sustava i opreme, tako da je najviše resursa pridijeljeno opremi, podsustavima i sustavima koji su važni za sigurnost.

EPM bi se trebao vršiti prema nedvosmislenim pisanim procedurama temeljenim na specifičnim karakteristikama opreme, uporabe i okoliša.

EPM procedura i rasporedi bi trebali biti nadgledani i ponovno ispitivani da bi se osigurao ponovni pregled proceduralnih promjena i inkorporacija modifikacija u postrojenju.

EPM bi trebao imati podršku da bi imao korist od iskustva prikupljenog u postrojenju i izvan njega (npr. Publikacije profesionalnih društvenih i industrijskih udruženja, i neformalna komunikacija sa drugim zainteresiranim organizacijama.)

EPM program bi trebao inkorporirati učinkovitu podršku za istragu temeljnog razloga kvara, njegov ispravak i kontrolu ponavljanja.

Informacijski sustavi bi trebali biti postavljeni da bi se evidentirali i ažurirali zapisi o održavanju, testiranju i radu postrojenja i da bi se omogućilo ujednačeno bilježenje testnih podataka kao podrška dvama prethodnima kriterijima.

Samo prikladno obučeno osoblje bi smjelo vršiti EPM. (O potrebnim kvalifikacijama za PM osoblje će biti raspravljano u sljedećem poglavlju.)

Menadžment bi morao stalno nadgledati i procjenjivati efikasnost EPM programa i raditi potrebne izmjene kao odgovor na identificirane probleme u rasporedu i na napredak u tehnologiji održavanja.

Kao što samo ime govori “rad do kvara” i “provjera i servis samo kad je potrebno” ne pružaju dovoljno strukturiranosti, usmjerenosti i nadgledanja da bi zadovoljili kriterije za pouzdan EPM pristup. Ovi pristupi nisu prihvatljivi za važnu opremu i sustave. Očiti minimum je planirani EPM.

1.3.3 Kvalifikacije osoba za preventivno električko održavanje

Minimalne prihvatljive kvalifikacije osoblja zaduženog za obavljanje preventivnog električkog održavanja ovise o okolnostima. Normalno je prihvatljivo za nespecijaliste (operatore) da obavljaju površne preglede i ostalo nezahtjevno preventivno električko održavanje dok su vođeni definiranim procedurama i prihvatljivim kriterijima. Iako, efektivne administrativne kontrole trebaju biti smještene tako da osiguraju da ključno preventivno održavanje na važnoj opremi i sistemima bude izvedeno samo ili barem pod neposrednom i aktivnom prismotrom ispravno obučenog i iskusnog tehničara za održavanje. Takve operacije tipično uključuju unutarnju inspekciju, testiranje, kalibraciju i revitalizaciju.

Trening za ključno električko preventivno održavanje na važnoj opremi i sistemima uključuje barem

sljedeće:

Osnove u elektroenergetici

Opće tehnike električkog održavanja

Metode i praksu električke sigurnosti

Dizajn i rad opreme i sistema koji se održavaju

Procedure održavanja i testiranja koje je moguće primijeniti na opremi i sistemima koji se održavaju i testiraju

Za ključne zadaće, iskustvo tehničara mora uključivati sličan posao na istoj ili sličnoj opremi, ako je moguće u istoj radnoj okolini, iako je i iskustvo dobiveno kod treninga pod direktnim nadzorom iskusnog instruktora prihvatljivo.

1.3.4 Optimizacija intervala preventivnog održavanja

Iskustvo u raznim industrijama pokazuje da obavljanje preventivnog održavanja prema fiksnom rasporedu rijetko rezultira optimumom prema troškovima prevencije i korektivnog održavanja i sigurnosti i dobitaka od proizvodnje zbog pouzdanosti i korisnosti opreme. Ako postoje podaci o kvarovima i održavanju, razumno neposredna metoda može biti korištena za optimizaciju ciklusa preventivnog održavanja.

Također, nekoliko industrijskih standarda, kao što je National Electrical Code (NEC) Standard 70B, National Electrical Testing Association (NETA) specifikacije održavanja i ostale preporuke proizvođača pružaju smjernice u učestalost održavanja električke opreme koja se može koristiti kako bi se ustanovio ciklus električkog preventivnog održavanja.

1.3.5 Kretanje rezultata testa

Sistematsko kretanje rezultata testa električkog preventivnog održavanja ključan je element visokokvalitetnih programa električkog održavanja. To je istina zato što su amplitude (prolaz ili pad) mnogih izmjerenih parametara tijekom testa električkog preventivnog održavanja na opremi loši pokazatelji budućih kvarova, osim ako su daleko od normalnog raspona pa pokazuju predstojeći i vjerojatno nepovratan kvar. Primjeri uključuju otpor izolacije, struju istjecanja, kapacitivnost, faktor snage, faktor disipacije, temperaturu ležaja i vibraciju i temperaturu zavoja. Doduše padajući trend u ovim parametrima snažno indicira neminovnu nevolju, osobito ako trend ubrzava. Program koji prati zvuk može često upozoriti osoblje za održavanje i operacijsko osoblje elektrane na vrijeme kako bi primijetili degradaciju i spriječili kvara, ili u najmanju ruku minimizirali učinak kvara na sigurnost i produktivnost.

Kako bi pružio značajnu informaciju, program trenda mora strukturiran tako da provjeri učinak vanjskih faktora koji utječu na rezultate mjerenja ali su nevažni za stvarno stanje opreme koja se nalazi izvan testiranog područja. Testne procedure trebaju odrediti oprez kako bi osigurale da vanjski uvjeti koji mogu utjecati na rezultate testa ostanu isti od testa do testa, ili da isprave rezultate kada je ovo nepraktično. (Npr., očitanja otpora izolacije uzeta kod varijabilne temperature su korigirana na opću baznu temperaturu). Tipični beznačajni vanjski uvjeti koji utječu na testne električke rezultate uključuju temperaturu, vlažnost i teret.

1.3.6 Pristup sistematske analize kvarova

Analiza kvarova i istraživanje uzorka mora biti sastavni dio bilo kojeg programa preventivnog električkog održavanja. Koraci koje treba poduzeti nakon kvara su razmatrani i opisani ispod.

1. Koristi analizu uzroka kvara kako bi odredio približni uzrok kvara. Približni uzrok je izražen u uvjetima komadić-dio-nivo uzroka kvara. (relej XX nije djelovao zbog korodiranih kontakata)

2. Usporedi približne uzroke s prijašnjim kvarovima ili uvjetima na istoj ili sličnoj opremi kako bi odredio da li problem ima sistematski uzrok kvara (npr. kemijski aktivni okoliš u primjeru navedenom iznad)

3. Ako se pokaže da nema sistematskih uzroka kvara, ispravi kvar, nastavi proizvodnju i nastavi izvoditi nadgledanje. Ako postoji vidljiv uzrok, započni strukturiranu istragu uzroka.

4. Ako je problem općenit, kontaktiraj ostale pogođene elektrane i proizvođače opreme kako bi odredio imaju li efektivne korektivne mjere. Ako postoje, prilagodi ove mjere za specifične prilike opreme u kvaru. Ako ne postoje nastavi na sljedeći korak.

5. Ako je problem specifičan za elektranu, ili ako je opći, ali ne postoji efektivno rješenje razvijeno drugdje, odredi da li je pripisiv jedinstvenom dizajnu sustava, aplikaciji ili okolišnom faktoru, ili operacijskom faktoru kao što je održavanje, testiranje i praksa upravljanja.

6. Ako se pokaže da je problem vezan uz dizajn sustava, opremu aplikacije, ili okolišu, odredi specifični manjak (preko specifičnih testova monitoringa performansi, monitoringa okoliša, itd.), i učini adekvatnu korekciju.

7. Ako je problem vezan uz krivo upravljanje, identificiraj i ispravi specifičnu proceduru koju uključuje.

8. Odredi da li je uzrok kvara izazvan manjkom u programu da li u proceduralnom pisanju , treningu, nadzoru, kompetentnosti ili izvorima, i učini primjerene korekcije.

9. Učini potrebna testiranje i nadgledanje nakon uklanjanja kvara kako bi zaključio problem i uvjerio se kako je otklonjen.

1.3.7 Testiranje nakon održavanja

Testiranje nakon održavanja pruža najbolje jamstvo da je održavanje provedeno uspješno i da si sistem ili komponente vraćene u funkcionalno stanje. Testiranje nakon održavanja vrlo istaknut u bolju funkcionalnost elektrane. U ovim organizacijama, testiranja nakon održavanja se izvode slijedeći bilo koji postupak koji potencijalno može djelovati na rad komponente, podsistema ili sistema i opseg testiranja je dovoljno širok kako bi potvrdio sve potencijalno zahvaćene funkcije. Prateći sistemi, podsistemi ili komponente su testirani zajedno s sistemom, podsistemom ili komponentom koja započinje proces ako inženjerova analiza pokaže da je održavanje značajno djelovalo na te povezane dijelove.

1.3.8 Inženjerska potpora

Inženjerska potpora je namijenjena kako bi osigurala da program preventivnog održavanja pravilno adresira inženjering i logističke aspekte održavanja. U pogledu ovih grubih ciljeva,

inženjerska potpora održavanja obuhvaća mnogo inženjerskih i menadžerskih aktivnosti koje se događaju u elektrani. Ovo uključuje barem sljedeće funkcije:

Inženjering održavanja

Inženjering sistema

Inženjering dizajna

Trening

Menadžment rezervnih dijelova i materijala

Osiguranje kvalitete

Kontrolu kvalitete

Postoje, naravno, mnoga druga područja održavanja uključena u inženjersku potpornu grupu. Namjera je ovdje pokazati područja koja odudaraju kod boljeg rada elektrane i nastoje biti nerazvijena ili nedostaju u drugim organizacijama.

Inženjering održavanja je inženjerska potporna aktivnost najviše direktno uključena preventivnom održavanju. Ova funkcija je predstavljena u svim elektranama s visokim performansama, iako njezino ime i mjesto gdje se uklapa u organizaciju varira široko od elektrane do elektrane. Njezina namjena je optimizacija programa održavanja preko planiranja, odziva, kontinuirane procjene, i periodičnih aktualiziranja smjerova i procedura. Funkcija grupe inženjerskog održavanja tipično uključuje:

Razvoj i kontrolu procedure održavanja

Periodične ocjene i aktualiziranje prakse i procedure

Zapisivanje podataka o održavanju

In service inspection and testing (ISI/IST) razvoj programa

Pružanje smjernica za trening osoblja i trening održavanja

Skupljanje i izrada trenda kvara opreme, pouzdanosti, dostupnosti i podataka održavanja

Praćenje i izrada trenda omjera korektivnog i preventivnog održavanja

Analiza uzroka kvara

Praćenje, izrada trenda i analiza

Identificiranje i monitoring performansa opreme, parametara, posebno preteča kvarova vezanih s održavanjem

Identificiranje i monitoring indikatora performansi održavanja

1.3.9 Sažetak

Prethodno je bio kratak pogled na mogućnosti programa preventivnog električkog održavanja. Postoji mnogo načina kako postići napredak u organizaciji, ali otpor promjenama je vjerojatno glavni uzrok nemogućnosti poboljšanja u elektrani koja ima sjajnu organizaciju održavanja, vrhovni menadžment je nadišao otpor prema direktnom, dugoročnom uključenju u ustanovljenje i implementirane politike koje vode do usavršenog održavanja. Rezultat je značajno poboljšanje u pouzdanosti, dostupnosti i toplinskoj efikasnosti. Indirektni rezultat je bio u većoj sigurnosti i većim profitima. Ove promjene u tim organizacijama nisu bile lake, a zahtijevale su vrijeme i posvećenost implementaciji. Učinkoviti menadžment je ključ učinkovite organizacije održavanja, a ne broj programa koje menadžment ima.

1.4 Planiranje EPM programa

Postoje menadžerski, ekonomski te tehnički aspekti (opisano u poglavlju 1.3.), uz ostale zahtjeve, koji se moraju uzeti u razmatranje prilikom razvijanja kvalitetnog programa održavanja. Razmotrimo te aspekte kroz proces razvijanja efikasnog i transparentnog programa održavanja. Glavni dio programa održavanja sastoji se od upravljanja održavanjem, tehničkih zahtjeva te predmeta vezanih za EPM program.

1.4.1 Upravljanje održavanjem

Dizajn bilo kojeg programa održavanja mora biti potpuno usuglašen s ciljevima menadžmenta elektrane. Održavanje je poput police osiguranja: nema direktne otplate, no ipak je trošak koji se zbraja u ukupni trošak konačnog proizvoda. Ipak, može se reći da su prisutne otplate poput onih navedenih u odjeljku 1.2. Generalno gledajući, menadžment odbija investirati u program održavanja iako su svjesni važnosti dobrog programa održavanja. Imajući to na umu, ostaje na osoblju elektrane da pokaže menadžmentu koliko je dobar program održavanja isplativ i opravdan. Planiranje EPM programa trebalo bi uključivati prednosti dobro isplaniranog održavanja te pregled troškova zbog neispravne opreme nasuprot troškova preventivnog održavanja za što se sredstva uzimaju iz budžeta. Svaki program održavanja trebao bi biti optimalan razmatrajući minimizaciju troškova i ispravnost opreme. Plan programa također mora uključivati točke vezane za test opremu, potreban alat, osposobljeno osoblje te za vrijeme potrebno kako bi se inspekcije, testovi i održavanje izvršilo. Uz to, plan mora sadržavati i dio vezan za sustave nadziranja održavanja bili oni automatizirani ili ne. Moraju se poduzeti sljedeći koraci kako bi se uspostavilo preventivno održavanje električne opreme i testiranje:

Odrediti faktore koji će činiti temelje programa održavanja (npr. potreba za kontinuiranom proizvodnjom, politika raspolaganja budžetom za planiranje održavanja)

Nadgledanje i strukturiranje podataka vezanih za neispravnost opreme te troškova slabije proizvodnje. Napraviti analizu troškova koja pokazuje prednosti planiranog održavanja.

Uspostaviti prioritete održavanja električne opreme. Ova se točka sastoji od proizvodnog slijeda, određivanja najvažnije i najmanje važne opreme, određivanja pouzdanosti opreme itd.

Određivanje najboljih tehnika održavanja. Ovo uključuje odabir najboljih metoda održavanja te osoblja za različite tipove opreme i sustave

Raspored i implementacija programa. Cilj ove točke je nadgledanje prednosti i troškova programa te analiza funkcija programa u svrhu njegova poboljšanja

Nakon uspostave programa bitno je da se on sastoji od elemenata poput odgovornosti, inspekcije, vođenja rasporeda itd.

1.4.1.1 Odgovornost Odgovornost službe za održavanje trebala bi biti jasno definirana transparentnim organizacijskim grafikonima s jasnim zadaćama svake podjedinice za održavanje. Za jasno definirane zadaće mora se pobrinuti vodstvo. Svi odjeli kompanije moraju biti obaviješteni o zadaćama službe za održavanje. Efektivnost službe za održavanje uvelike ovisi o tome koliko je služba dobro organizirana i koliko su njezini članovi međusobno sinkronizirani.

1.4.1.2 Inspekcija Inspekcija je ključna za uspjeh bilo kojeg programa održavanja. Potrebno je odvojiti dovoljno vremena za inspekciju kako bi se kvalitetno utvrdili uvjeti za novu opremu. Cilj inspekcije je da upozori na nepravilnosti opreme. Kada je inspekcija redovita moguće je brže djelovati u slučaju nepravilnosti opreme te time umanjiti, u protivnom, vrlo visoke troškove.

1.4.1.3 Raspored Kako bi se kvalitetno provodilo održavanje, mora se napraviti jasan i strog raspored zadaća pojedinih članova. Raspored održavanja mora se bazirati na minimalnom vremena pojedinih segmenata održavanja. Raspored za inspekciju, rutinsko održavanje i ostale zadaće mogu dosta varirati za različite vrste opreme i ovisi o mnogo faktora. Ti su faktori, primjerice, starost opreme, učestalost popravaka, vrijeme u pogonu, uvjeti okoline, šteta načinjena lošim rukovanjem te sigurnosni uvjeti. Na temelju tih faktora izrađuje se raspored koji daje optimalnu ravnotežu između troškova održavanja i troškova zamjene opreme.

1.4.1.4 Poslovne naredbe Poslovne naredbe postoje za sve službe inspekcije te za službe za rad na opremi. One služe kako bi se točno znalo kada treba djelovati i na kojem djelu opreme treba djelovati. One se najčešće izdaju automatiziranim računalnim putem.

1.4.1.5 Praćenje i zapis podataka Uspjeh programa održavanja uvelike ovisi o interesu gornjeg menadžmenta i osoblja za taj program. Za efikasan program neminovno je da postoji kontinuiran proces praćenja i zapisivanja podataka vezanih uz rad opreme i održavanja te opreme. Ti podaci moraju biti dostupni u svako doba kao bi se eventualni problem lakše riješio i samim time minimizirali troškovi održavanja. Ti se podaci također mogu koristiti za praćenje pouzdanosti i kvalitete opreme kroz više mjeseci ili godina. Ukoliko se praćenje i zapis podataka ne radi kontinuirano i odgovorno gubi se smisao planiranog programa održavanja.

1.4.2 Tehnički zahtjevi

Tehnički zahtjevi mogu se svesti na:

Ispitivanje opreme u elektrani

Hijerarhija opreme po važnosti

Plan ostvarivanja EPM-a

Razvoj procedure za EPM program

1.4.2.1 Ispitivanje opreme u elektrani Jedan od preduvjeta za efikasni EPM program jest točnost podataka o opremi u elektrani. To najčešće uključuje dijagrame, studije o ponašanju opreme u uvjetima kratkog spoja, sheme ožičenja i ostale podatke koji se mogu uzeti kao referentne točke za buduća testiranja i procese održavanja. Smisao dijagrama jest da služe kao službeni zapis o opremi električne instalacije u elektrani. Državno udruženje proizvođača električne opreme u SAD-u definiralo je standarde za simbole dijagrama, oznake opreme i simbole električnih pojava. Dijagrami i crteži koji su u čestoj upotrebi su:

Dijagram procesa: dijagram međuodnosa pojedinih podsistema

Blok dijagram: grupa međusobno povezanih blokova gdje svaki blok označava jedan podsustav

Jednolinijski dijagram: dijagram na kojem je jednom linijom prikazan tok snage ili električni krugovi. U ovom tipu prikaza fizičke zakonitosti su zanemarene

Shematski (osnovni) dijagram: prikazuje sve električne krugove i pojedine elemente u krugu. U ovom prikazu naglasak je na dijelovima kruga i njihovom značaju za taj krug

Dijagram kontrolnog niza: prikazuje pozicije kontakata i spojišta

Dijagram kontakata: locira i identificira električnu opremu, terminale, kablove. Prikazuje interkonekciju kablovima pomoću linija

Interkonekcijski dijagram: prikazuje samo vanjske spojeve kablovima

Dijagram rasporeda u električnom krugu: prikazuje fizički raspored opreme u električnom krugu

Studija o koordinaciji opreme prilikom kratkog spoja: podaci o električnoj snazi, dijagrami i crteži potrebni su tijekom održavanja i testiranja električne opreme. To može uključivati informacije i podatke vezane za releje i zaštitne uređaje. Takvi se podaci najčešće dobiju prilikom studije o ponašanju tijekom kratkog spoja. Ta se studija provodi u fazi izgradnje elektrane. Bilo bi mnogo poželjnije da se ta studija provodi u fazi dizajniranja elektrane pa da se tijekom izgradnje samo potvrde već načinjene teze i pretpostavke. Ova bi se studija tijekom izgradnje elektrane trebala

uzimati kao referentna točka te bi se sve eventualne izmjene vezane za tu studije trebale ukomponirati u nju za buduće reference.

Dijagrami sustava: ovi se dijagrami najčešće koriste za velike sustave te se sastoje od:

Sustav kontrole i monitoringa

Sustav osvjetljenja

Ventilacijski sustav

Sustav rashlađivanja i zagrijavanja

Sustavi za hitne slučajeve

Ostali sustavi

Dijagrami sustava mogu imati točke dodirnice, poput dijagrama električne opreme, sigurnosnih dijagrama, dijagrama za hitne slučajeve, hidrauličkih, pneumatskih i/ili mehaničkih sustava. Upravo je zbog toga bitno poznavati prirodu tih sustava i njihovo međudjelovanje.

1.4.2.2 Hijerarhija opreme po važnosti Pad električnog sustava smatra se velikom problemom i prijetnjom za ljude i imovinu. Teško je napraviti kvalitetan pregled opreme po važnosti zbog varijacije važnosti pojedinih dijelova opreme u pojedinim elektranama. Zbog toga, stvaraju se timovi ljudi koji su zaduženi za rangiranje opreme po važnosti. Svi najvažniji elementi moraju biti označeni na shemama. Služba za održavanje mora biti u stanju prepoznati i shvatiti svaki sustav, opremu i njihovu funkciju te kako bi pojedini elementi mogli utjecati na druge elemente u sustavu.

1.4.2.3 Plan ostvarivanja EPM­a Nekoliko je bitnih faktora kada se govori o frekventnosti održavanja opreme:

Uvjeti okoline

Uvjeti opterećenja

Zahtjevi u mreži

Stanje opreme

Smisao rasporeda održavanja je da se utvrdi stanje opreme i količina rada za održavanje te opreme. U pravilu proizvođači opreme navedu koliko je često potrebno vršiti održavanje i inspekciju opreme. Ti se intervali dobivaju uzimajući u obzir standardne radne uvjete i uvjete okoline. Ukoliko se ti uvjeti promijene tada se i frekventnost održavanja mijenja. Kada se uspostavi određena frekvencija održavanja opreme poželjno je da se ta frekvencija ne mijenja prečesto. Ukoliko se događaju nepredviđeni kvarovi frekvenciju održavanja moguće je povećati za 50 %. Također, ukoliko nije potrebno održavanje za neku opremu dulje vrijeme, moguće je smanjiti frekvenciju za 50 %. Generalno gledajući, frekvencija održavanja varira od 6 mjeseci do 3 godine.

1.4.2.4 Izrada uputa i procedura za EPM program

Završna tehnička funkcija u izradi i razvoju EPM programa uključuje uspostavu uputa, procedura i metoda za osiguranje rada opreme i komponenata sustava bez kvara. Služba za održavanje bi trebala imati potpuno razvijene procedure i upute za servisiranje opreme i komponenti. Dodatno, služba za održavanje bi trebala razviti procedure za isključenje, zaštitu, preklapanje, alarme i metode snimanja podataka i javljanje neobičnih stanja odgovarajućem tijelu. Snimljeni podaci za održavanje bi se trebali dalje koristiti za procjenu rezultata i kao indikator mogućih modifikacija u programu održavanja. Drugim riječima, snimljene informacije bi se trebale koristiti kao povijesni podaci te kao povratna informacija programu održavanja.

1.4.3 Što bi trebalo uključiti u EPM program

Preventivno održavanje sustava i testni program bi trebali sadržavati sljedeće aktivnosti:

- preventivno održavanje sustava i testiranje

- popravci sustava

- analiza kvarova

- trend održavanja i testnih podataka

Da bi se postiglo efikasan i učinkovit rad, nužno je provesti ove četiri aktivnosti.

1.4.3.1 Preventivno održavanje sustava i testiranje Ova aktivnost obuhvaća nadzor, čišćenje i podešavanje te testiranje opreme da bi se osigurao rad bez neprilika do sljedećeg planiranog održavanja. Preventivno održavanje i testiranje također omogućuju predviđanje dolazećeg kvara određenog dijela pa se može planirati njegova zamjena bez katastrofalnih posljedica. Informacija o testiranju se može dobiti iz nekoliko različitih standarda kao što su Insulated Cable Engineering Association (ICEA), National Fire Protection Association (NFPA), Institute of Electrical and Electronic Engineers (IEEE), American National Standard Institute (ANSI), National Electrical Manufacturer's Association (NEMA), National Electrical Testing Association (NETA), Insurance Company Manuals (ICM), National Electrical Code (NEC), Standard 70B i drugi, ovisno o opremi koja se testira.

1.4.3.2 Električni popravci

Popravak električne opreme i pripadajućih strojeva vezanih uz proizvodnju elektrane je osnovni zahtjev dobrog programa održavanja. Održavanje bi se trebalo provesti ekonomski

i efikasno. Osnovni cilj održavanja bi trebao biti izbjegavanje neočekivanih havarija opreme. Nadalje, kada se havarija desi, rezervni dijelovi bi trebali biti pri ruci da bi se mogli napraviti potrebni popravci. Osoblje zaduženo za održavanje bi trebalo biti adekvatno obučeno za obavljane popravaka hitno i pravilno da bi se minimiziralo vrijeme ispada.

1.4.3.3 Analiza kvarova Kvar električne opreme bi se trebao analizirati (vidi odjeljak 1.3.6) zbog otkrivanja razloga ispada. Osim ako kvar nije očit, upitna je kvaliteta opreme. Pouzdanost se može ugraditi u opremu, no zahtijeva održavanje da bi se očuvala. Sklonost ignoriranju održavanja i testiranja prevladava pred redovitim planiranim održavanjem i testiranjem jer se redovito održavanje smatra nepotrebno i preskupo. Stoga, najbolje dizajnirana i izrađena oprema se može pokvariti zbog nemarnosti. Uzrok svakog kvara bi se morao analizirati da bi se mogle provesti korektivne mjere za izbjegavanje sličnih zastoja.

1.4.3.4 Trend održavanja i testnih podataka Sustavni trend održavanja i testnih podataka (vidi odjeljak 1.3.5) može upozoriti osoblje održavanja o propadanju opreme. To omogućuje osoblju za održavanje bolji nadzor takve opreme ili omogućuje poduzimanje korektivnih mjera za sprečavanje katastrofalnih kvarova.

1.5 PREGLED TESTIRANJA I TESTNIH METODA

Testiranje električne opreme se obično provodi na terenu nakon što se oprema instalira. Proizvođač obavlja električna testiranja na opremi prije nego oprema izađe iz tvornice; ti testovi, znani kao tvornički testovi, premašuju opseg ovog teksta pa se neće dalje razmatrati. Testovi na terenu se provode iz razloga da se vili dali je novo instalirana oprema oštećena, da bi se pokazalo treba li poduzeti kakvo korektivno održavanje ili zamjena postojeće opreme, da bi se pokazalo dali oprema može nastaviti sa obavljanjem svoje funkcije sigurno i adekvatno, da bi se zabilježilo propadanje opreme kroz njen životni vijek, te da se provjeri nova oprema prije puštanja u pogon. U smislu tih ciljeva, električno testiranje opreme se može podijeliti na sljedeće:

vrste testova

vrste testnih metoda

1.5.1 Vrste testova

Vrste testova su prijamna provjera, rutinski testovi održavanja, te specijalni testovi održavanja koji se provode za specijalne svrhe.

1.5.1.1 Prijamna provjera Ova testiranja su znana kao startni testovi i provode se na novi opremi, obično nakon instalacije i prije puštanja u pogon. Testovi koji se provode unutar godine dana, to je prije nego garancijski rok ističe, su navedeni kao ispitni testovi. Testovi ove vrste se rade na naponu 80 posto od završnog tvorničkog testnog napona. Oni se provode da bi se odredilo sljedeće:

Da li je oprema u suglasnosti sa specifikacijama

Da bi se odredilo mjerilo za buduće testove

Da bi se utvrdilo da je oprema instalirana bez oštećenja

Da bi se potvrdilo da oprema zadovoljava svoju svrhu i ograničenja

1.5.1.2 Rutinski testovi održavanja Ovi testovi se provode po redovitim intervalima kroz životni vijek opreme. Izvode se istovremeno sa preventivnim održavanjem i na naponu 60 posto od završnog tvorničkog testnog napona. Tijekom rutinskih testova održavanja, vrlo je korisno snimiti informacije o opremi na početku i snimiti stanje opreme u kojem se oprema ostavlja. Stoga, ti testovi se mogu dalje podijeliti na sljedeće:

Testovi u kojima se oprema nalazi pri dolasku: ovi testovi se izvode na opremi na prijemu ili nakon što je oprema isključena zbog održavanja, ali prije nego se izvode bilo kakvi poslovi održavanja

Testovi u kojima se oprema nalazi pri odlasku: ovi testovi se izvode nakon održavanja i prije puštanja u pogon. Ti testovi mogu pokazati stupanj poboljšanja opreme te služiti kao mjera za buduće testove.

1.5.1.3 Specijalni testovi održavanja Ovi testovi se provode na opremi za koju se zna da je neispravna ili je bila izložena nepovoljnim uvjetima koji mogu utjecati na njene radne karakteristike. Primjer može biti prekid kvara osiguračem, koji zahtjeva pregled, održavanje i testiranja prije nego se vraća radu.

1.5.2 Vrste testnih metoda

Testiranje električne opreme obuhvaća provjeru izolacije, električna svojstva i druge faktore

koji su povezani sa sveukupnim radom električnog sustava. Stoga, testiranje električne opreme se

može podijeliti na sljedeće tipove:

- testiranje krute izolacije

- testiranje izolacijske tekućine

- testiranje zaštitnih naprava

- analiza vremena isključenja osigurača

- testiranje uzemljivačke elektrode

- testiranje analize plina pri kvaru

- testiranje infracrvenog nadzora

1.5.2.1 Testiranje krute izolacije Izolacija može biti kruti, tekući ili plinoviti dielektrični materijali koji sprečavaju tok električne struje između točaka različitog potencijala. Testiranje izolacije se provodi da bi se odredio integritet izolacijskog medija. To se obično izvodi tako da se visoki napon priključi na testni primjerak te se određuje struja koja teče u tim testnim uvjetima. Pretjerana struja može pokazati dotrajalo stanje ili dolazeći kvar izolacije. Izolacijski testovi se mogu provesti ili istosmjernim naponom ili izmjeničnim. Testiranje krute izolacije tim naponima može se kategorizirati kao nedestruktivno, odnosno destruktivno testiranje. Destruktivni testovi mogu uzrokovati kvar ili učiniti je nepogodnom za daljnju upotrebu. Nedestruktivni testovi se provode na nižim naponima i testirana oprema se rijetko oštećuje.

Testiranje visokim izmjeničnim naponom je primarno 'ispravno' ili 'neispravno'. Napon se podiže na određeni nivo. Ako oprema zakaže ili ako proteče značajna struja, testirana oprema nije pogodna za rad. Ako oprema ne zakaže, prošla je testiranje. Ovaj test može utvrditi jedino dali je oprema dobra ili loša. Ne može pokazati s kojom sigurnosnom granicom je oprema prošla testiranje. Ipak, postoje nedestruktivni testovi koji se mogu provesti izmjeničnim naponom, kao što su faktor snage, faktor disipacije, kapacitivnost i dr., o kojima je više riječ u trećem poglavlju.

Testiranja visokim istosmjernim naponom mogu pokazati više od 'ispravno' ili 'neispravno'. Mogu pokazati da je stanje opreme trenutno zadovoljavajuće no može doći do kvara u budućnosti. Testiranje istosmjernim naponom se provodi za dobivanje informacija za periodične usporedbene analize. Sa testiranjem istosmjernim naponom, struja propuštanja se mjeri tokom testa i uspoređuje se sa strujom propuštanja prethodnih testova. Ipak, visokonaponski istosmjerni test se smatra destruktivnim ako se ispitni napon ne primjenjuje u prije određenim naponskim koracima. Visokonaponski istosmjerni testovi se mogu provoditi na nižim naponima i to su nedestruktivni testovi, kao što su otpor izolacije, nivo dielektrične apsorpcije, te polarizacijski indeks. Detaljnije razlaganje o ovim testovima nalazi se u drugom poglavlju.

1.5.2.2 Testiranje izolacijskih tekućina Izolacijske tekućine koje se koriste u transformatorima i drugim električnim elementima su izložene zagađenju i pogoršanju svojstava tijekom vremena. Ti zagađivači imaju štetan utjecaj na izolacijska svojstva tekućine kao i na izolaciju sustava transformatorskih namota. Općenito, elementi koji izazivaju onečišćenja izolacijske tekućine su vlaga, toplina, kisik i ostali katalizatori koji rezultiraju kemijskom reakcijom koja proizvodi kiselinu i mulj koji napadaju izolacijsku tekućinu. Glavne izolacijske tekućine koje se danas koriste za

transformatore su ulje, silikon i RTemp. Korištenje askarela, koji je prije korišten u transformatorima, je zabranjeno regulativama zbog velike toksičnosti, iako i danas postoje transformatori s askarelom kao izolacijom. Predložena su testiranja koja nadgledaju stanje ovih izolacijskih tekućina. Periodično bi trebalo uzimati uzorke iz transformatora kako bi se proveli različiti testovi u skladu s ASTM metodama, o kojima je raspravljano u poglavlju 4.

1.5.2.3 Testiranje uređaja za zaštitu Testiranje zaštitnih uređaja uključuje testiranje i održavanje zaštitnih releja, prekidač niskonaponske snage te slične opreme kao što su mjerni transformatori i ožičenje. Razlog testiranja i održavanja zaštitnih releja i uređaja je da bi se osigurala njihova primarna funkcija pri stvarnim uvjetima rada. Testiranja na zaštitni relejima i uređajima te prekidačima se može svrstati u rutinske provjere. O ovim testovima će se detaljnije raspravljati u sljedećim poglavljima o zaštitnim uređajima, relejima, prekidačima.

1.5.2.4 Analiza vremena reagiranja prekidača Ovaj analiza se provodi kako bi se utvrdilo da li operativni mehanizam prekidača radi ispravno. Ovaj test se obično provodi na srednje i visokonaponskom prekidaču te prikazuje poziciju kontakta prekidača u odnosu na vrijeme. Pomoću ovog odnosa zatim određujemo brzinu rada prekidača, otvaranje, zatvaranje i odskočni kontakt te interval zatvaranja i okidanja prekidača. Pomoću vremena reagiranja prekidača možemo odrediti stanje mehaničkih dijelova prekidača, kao što je mehanizam zatvaranja, opruge i amortizeri. Ovo područje je detaljnije opisano u poglavlju 7.

1.5.2.5 Ispitivanje otpora uzemljenja elektroda

Integritet sustava uzemljenja je vrlo važan u električnom sustavu zbog slijedećih razloga:

-održavanje referentne točke potencijala (zemlje) za opremu i osobnu sigurnost,

-osigurati električno pražnjenje valova za vrijeme udara groma

-spriječiti pretjerane visoke napone zbog induciranih napona u električnom sustavu.

Kako bi se osigurala učinkovitost nultog potencijala potrebna su periodična testiranja uzemljenja elektroda i sustava uzemljenja. Uzemljenje električnog sustava te mjerenje otpora uzemljenja je detaljnije obrađeno u poglavlju 10.

1.5.2.6 Testiranje na „plinove greške“ Testiranje na „plinove greške“ obuhvaća analizu otopljenog plina i test zapaljivog plina. Analiza otopljenog plina daje informacije o pojedinim zapaljivim plinovima koji su otopljeni u izolacijskom ulju. Analiza zapaljivog plina daje informaciju o početnim greškama u transformatoru ispunjenom uljem tako što mjeri ukupnu količinu zapaljivih plinova koji se

nalaze u „dušikovoj kapi“ transformatora. Zbog pretjerane topline prilikom opterećenja transformatora ili iskrenja unutar transformatorskog izolacijskog ulja, dio ulja u transformatoru se razgradi te proizvede zapaljive plinove, koji se zatim otope u ulju te s vremenom oslobode kada se pomiješaju s dušikom. Metode otopljenog i zapaljivog plina su detaljnije obrađene u četvrtom poglavlju.

1.5.2.7 Metoda infracrvenog testiranja Postoje mnogi uređaji koji pomoću infracrvene tehnologije provjeravaju žarišna mjesta u prekidačima i ostalim elementima pod naponom u energetskom sustavu. Oni su vrlo korisni kod rutinskih održavanja i traženja loših veza i spojeva te preopterećenja terminala i linija. Metoda infracrvenog testiranja je detaljnije obrađena u kasnijim poglavljima o testiranju i održavanju nisko i visokonaponskih prekidača.

1.6 Pregled dielektričke teorije i prakse

Svi električni sklopovi koriste izolaciju za koju se pretpostavlja da ne vodi struju te da struja teče unutar sklopa; zbog toga izolacija treba imati slijedeća svojstva: 1.veliki otpor protoku električne struje, 2. veliku snagu kako bi izdržala električni udar, 3. odlična svojstva provođenja topline. Postoje tri osnovna električna kruga: 1. strujni krug, 2. dielektrični krug, 3. magnetski krug. Ova tri kruga su analogna u mnogim aspektima te se vode po istom zakonu, Ohmovom zakonu.

Na primjer, svaki od ova tri zakona se može zapisati kao:

strujni krug je I = E/R

dielektrični krug Ψ = E/S

magnetski krug Φ = F/Я

gdje je:

E elektromotorna sila,

F magnetomotorna sila,

R električni otpor,

S dielektrični otpor,

Я magnetski otpor,

I struja u električnom krugu,

Ψ električni tok u dielektričnom krugu,

Φ magnetski tok u magnetskom krugu.

Prema tome, formule za strujni, dielektrični i magnetski otpor su također slične:

S = (1/e)(L/A)

Я = (1/µ)(L/A)

R = ρ (L/A)

gdje je:

ρ otpornost,

e dielektrična konstanta,

µ relativna permabilnost.

Iako se ti sklopovi podudaraju jedan s drugim, oni se u praksi razlikuju. Kod strujnog (električnog) kruga struje putuje samo unutar vodiča dok kod dielektričnog i magnetskog kruga put je kratak, nepravilan i postoji velik udio istjecanja toka, obično u zrak. U praksi je mnogo teže točno proračunati dielektrični i magnetski krug nego je slučaj kod električnog. Nadalje, struju u električnom krugu se može vrlo jednostavno izmjeriti različitim metodama, dok to nije slučaj s mjerenjem u dielektričnom i magnetskom krugu. Dielektrični krug se još razlikuje od električnog i magnetskog u dizajnu, predvidivosti i pouzdanosti. Dielektrični krug uključuje nekoliko uvjeta i parametara koji se moraju razumjeti kako bi se procijenile karakteristike i učinak dielektričnog kruga.

Ti parametri su:

a. Dielektrik. Dielektrik je pojam kojim se identificira medij, kao što je izolacija u kojoj se može proizvesti i održavati električno polje. Energija koja je potrebna kako bi se dielektrik nabio je djelomično ili u cijelosti povratna kada se naboj otkloni.

b. Dielektrična konstanta. Dielektrična konstanta je poznata kao specifična kapacitivnost ili permitivnost. Dielektrična konstanta medija i materijala je definirana kao omjer kapacitivnosti određene konfiguracije elektroda s dielektrikom kao medijom i kapacitivnosti iste konfiguracije s vakuumom ili zrakom kao dielektrikom.

c. Dielektrična apsorpcija. Dielektrična apsorpcija je fenomen koji se javlja u dielektricima pri čemu se odvaja pozitivni i negativni naboj na odgovarajuće polove

kada se istosmjerna struja primjeni na dielektrik. Ovaj fenomen ovisi o vremenu te se obično manifestira kao postupno vremenski smanjujuća struja nakon uporabe napona.

d. Dielektrični gubitak. Dielektrični gubitak je vrijeme u kojem se električna energija pretvori u toplinu unutar dielektrika kada se on podvrgne električnom polju. Dielektrični gubitak je povezan s stvarnim gubicima komponenata (u vatima) unutar dielektrika.

e. Dielektrični faktor snage. Dielektrični faktor snage materijala je omjer snage rasipanja u materijalu u vatima (gubici u vatima) i umnoška efektivnog napona i struje kada se mjeri sa sinusoidalnim (ac) naponom. Numerički se izražava kao kosinus dielektričnog kuta faze tj. kosinus θ.

f. Dielektrični faktor rasipanja. Dielektrični faktor rasipanja je tangens kuta gubitaka (90 - θ). Poznat je pod nazivom tangens delta, tg δ.

g. Dielektrički faktor gubitaka ili dielektrički indeks gubitaka. Dielektrični faktor gubitaka nekog materijala je umnožak dielektrične konstante i njenog faktora rasipanja.

h. Dielektrična snaga. Dielektrična snaga materijala je potencijalni gradijent (napon) pri kojem dolazi do električnog kvara, a funkcija je debljine materijala i njegovih električnih svojstava.

i. Gradijent napona. Gradijent napona je definiran kao električni intenzitet u točki u električnom polju, tj. sila na jedinicu naboja u točki. Numerički je jednaka gustoći električnog toka podijeljenog dielektričnom konstantom.

1.6.1 Karakteristike dielektrika (izolacije)

Dielektrik (izolacija) za električnu opremu i aparate se koristi za različite primjene. Izražena je za širok raspon okolišnih uvjeta, kao što su temperatura, vlaga, kemijska i druga zagađenja i izloženost vremenskim prilikama. Jedan od važnih faktora koji utječe na životni vijek izolacije je toplinska degradacija iako i vlaga, zagađenost, naponski udar, te drugi faktori utječu na njegovo propadanje. Životni vijek izolacije ovisi o stupnju kojim je izolacija opterećena, tipu servisiranja kojem se podvrgava, brizi koja se pruža prilikom instaliranja i rada te mehaničkim vibracijama i sili koja na njega utječe.

Svojstva izolacijskih materijala koja su potrebna i poželjna su otpornost na površinsko propuštanje, otpornost na vlagu, kemikalije, ulja i ostale zagađivače te dobra mehanička svojstva. Važna električna svojstva izolatora su volumna otpornost, faktor snage, faktor rasipanja, kapacitivnost, dielektrična konstanta i dielektrična snaga. Ova svojstva, osim dielektrične snage se mogu ocijeniti ispitivanjima bez uništavanja.

Ta ispitivanja su:

1. ac dielektrični gubitci

2. faktor snage ili faktor rasipanja (tg δ)

3. kapacitivnost

4. ac otpornost

5. napon radijskih smetnji

6. dc otpor izolatora

7. dc dielektrična apsorpcija

1.6.1.1 Dielektrični gubici Budući da ne postoji savršena izolacija, sva kruta i tekuća izolacija ima neki mjerljiv gubitak. Obično su ti gubici vrlo mali u odnosu na tipično korištene izolacije u električnoj opremi i uređajima, te se mijenjaju proporcionalno kvadratu primijenjenog napona. Plinske izolacije, poput zraka, nemaju mjerljivih gubitaka sve dok ne postanu ionizirani. Dielektrični gubici mjere se u vatima (W) (komponente otpora) i mjera su disipacije energije kroz i preko površine izolacije. Dielektrični gubici većine izolacije povećavaju se s porastom temperature, vlage i korone. Izolacija može podbaciti uslijed djelovanja efekta temperature, kod kojega porast temperature uzrokuje povećanje dielektričnih gubitaka što pak ima za posljedicu daljnji porast temperature. Ova pojava je trajna i nastavlja se dok izolacija ne podbaci.

1.6.1.2 Faktor snage i faktor disipacije Faktor snage definira se kao omjer djelatnih gubitaka (W) u ukupnoj prividnoj snazi (VA), ili kao kosinus kuta između ukupnog vektora struje ( TI ) i narinutog vektora napona. To je mjera energetske komponente (komponenta otpora) struje opterećenja. Faktor disipacije definira se kao omjer djelatnih gubitaka (W) prema struji opterećenja, ili kao tangens kuta između ukupnog vektora struje i vektora kapacitivne struje. Kut je komplementaran kutu . Iako se prividna snaga i djelatni gubici povećavaju kako raste volumen izolacije koji se testira na određeni napon, omjer djelatnih gubitaka prema prividnoj snazi (faktor snage ili faktor disipacije) ostaje isti bez obzira na volumen testirane izolacije. Stoga, osnovni odnos faktora snage i faktora disipacije eliminira efekt volumena izolacije koji predstavlja veličinu testiranja električne opreme ili uređaja. To pojednostavljuje problem uspostave "normalnih" vrijednosti izolacije za većinu vrsta električne opreme. Ispitivanje faktora snage i faktora disipacije detaljnije je objašnjeno u Poglavlju 3.

1.6.1.3 Kapacitet U kondenzatoru, naboj Q (količina elektriciteta) je proporcionalan naponu E. Izraz za tu relaciju možemo pisati kao:

Q = CE

Slika 1.3 Pločasti zračni kondenzator

gdje je C konstanta koju zovemo kapacitet. Kapacitet bilo koje električne opreme, uključujući kondenzatore, se može izračunati iz njihovih geometrijskih svojstava. Kondenzator, u svojoj najjednostavnijoj verziji, je pločasti zračni kondenzator kao što je prikazano na slici 1.3. Kapacitet takvog kondenzatora se može izračunati po sljedećoj formuli:

C = KA/d

gdje je:

A = područje između elektroda

d = debljina izolacije (razmak između elektroda)

K = dielektrična konstanta izolacije (zraka)

Dielektrična konstanta (K) zraka je praktički jedinstvena, a dielektrične konstante svih drugih izolacijskih materijala su definirane s obzirom na izraz za zrak ili vakuum. Tablica 1.1 pokazuje dielektrične konstante najčešće upotrebljavanih izolacijskih materijala. U slučajevima gdje je geometrijski oblik električkog elementa jednostavan i poznat, kapacitet se može izračunati matematički. Ipak, u većini slučajeva, geometrija izolacijskog materijala je previše kompleksna i nije dovoljno dobro razumljiva za izračun kapaciteta matematičkim putem.

d

Air

A

Dielectric(a)

d

A

(b)

1.6.2 Izolacija kao kondenzator

Savršeni izolator se može predstavljati kao idealni kondenzator, kao što je prikazano na slici 1.4(a). Ipak, svaka izolacija električnih elementa ima gubitke i prema tome, izolator nije čisti kondenzator. Dakle, električni krug realnog izolatora se može predstavljati kao kondenzator sa malim otpornikom spojenim u paralelu, kao što je prikazano na slici 1.4(b).

Slika 1.4 Električna slika izolacije, (a) idealna, (b) realna

Priroda izolacijskih materijala je takva da struja od 60 Hz ne može lagano proći kroz njih, pa je

prema tome njihova svrha da ju usmjere kroz vodič. Kada je napon narinut na vodič, uspostave se dva

polja; jedno zbog protjecanja struje (magnetsko polje) i drugo zbog napona (dielektrično polje). Linije

magnetskog toka oko vodiča su koncentrične kružnice, dok su linije dielektričnog toka oko vodiča

radijalne. Rezultantno naponsko naprezanje, zbog dielektričnog polja, varira sa udaljenošću između

ekvipotencijalnih linija.

Tablica 1.1 Dielektrične konstante izolacijskih materijala

vakuum 1.0 vlakno 2.5‐5.0

zrak 1.0 staklo 5.4‐9.9

papir 2‐2.6 tinjac 2.5‐7.7

I

I

I

I

C IC

IC

IC

E

E

T

T

R?

(a)

(b)

guma 2‐3.5 drvo 2.5‐7.7

ulje 2.2 porculan 5.7‐6.8

bakelit 4.5‐5.5 polietilen 2.3

Dielektrična konstanta izolatora je pokazatelj koliko će dielektričnog toka izolator propustiti. Pod istim uvjetima, izolator sa većom dielektričnom konstantom će propustiti više dielektričnog toka nego drugi izolator koji ima nižu dielektričnu konstantu. Dielektrična konstanta za većinu komercijalnih izolatora varira između 2.0 – 7.0 kao što je prikazano u tablici 1.1. Treba napomenuti da je dielektrična konstanta vode 81 i generalno kada kondenzator postane mokar, njegova dielektrična konstanta se poveća skupa sa kapacitetom, što rezultira većim dielektričnim gubicima. Idealni izolator se može predstaviti kao kondenzator, zbog sličnog ponašanja. Dvije najčešće konfiguracije sagledane kao izolatori su paralelni pločasti i cilindrični kondenzatori. Na primjer, paralelni pločasti kondenzator predstavlja izolaciju transformatora ili namotaji stroja, dok cilindrični kondenzator predstavlja izolaciju kabela.

1.6.3 Ispitivanja istosmjernim naponom naspram izmjeničnim naponom

U slučaju primjene napona na izolaciju javlja se struja koje se sastoji od struje opterećenja (

CI ) i fazne komponente struje ( RI ). Kao što je prikazano na slici 1.4(b), struja opterećenja

prethodi faznoj komponenti struje za 90º. Vektorski zbroj struje opterećenja i fazne komponente struje je ukupna struja ( TI ) prikazana na uzorku izolacije. Fazna komponenta struje također se naziva struja otpora, struja gubitaka ili struja vođenja. Idealna izolacija (idealni kondenzator) ponaša se nešto drugačije u odnosu na primjenu istosmjernih napona naspram izmjeničnih.

1.6.3.1 Ispitivanja istosmjernim naponom U slučaju priključenja istosmjernog napona na izolaciju javlja se velika početna struja kako bi se osigurala energija napajanja, međutim, ta struja se tijekom određenog vremena smanjuje na minimalnu razinu. Minimalna struja određena ja kontinuiranim istjecanjem ili gubitkom vata kroz izolaciju. Energija potrebna za napajanje izolacije poznata je kao efekt dielektrične apsorpcije.

U praksi su gubici dielektrične apsorpcije (tj. apsorpcijske struje) mnogo veći od gubitaka kontinuiranim istjecanjem. U slučaju ispitivanja istosmjernim naponom, efekt dielektrične apsorpcije postaje minimalan tijekom određenog vremena i zato je moguće izvesti mjerenja struje kontinuiranog istjecanja. Gubici dielektrične apsorpcije su vrlo osjetljivi na promjene u sadržaju vlage u izolaciji, kao i na prisutnost drugih onečišćenja. Malo povećanje sadržaja vlage u izolaciji uzrokuje veliki porast dielektrične apsorpcije. Činjenica da dielektrični gubici nastaju uslijed dielektrične apsorpcije čini dielektrične gubitke. Ispitivanje faktora snage i faktora disipacije provodi se vrlo osjetljivim testovima koji

služe za otkrivanje vlage u izolaciji. Kada je istosmjerni napon priključen na izolaciju, ukupna struja na izolaciji obuhvaća kapacitivnu struju opterećenja, struju dielektrične apsorpcije i struje kontinuiranog istjecanja. Detaljnije objašnjenje tih struja i njihovog ponašanja objašnjeno je u Poglavlju 2, "Naponsko ispitivanje električne opreme direktnom strujom".

1.6.3.2 Ispitivanja izmjeničnim naponom U slučaju priključenja izmjeničnog napona na izolaciju javlja s velika struja koja ostaje konstantna dok izmjenični napon naizmjenično napaja ili prazni izolaciju. Kod efekta dielektrične apsorpcije struje ostaju visoke jer se nikad u potpunosti ne uspostavlja dielektrično polje uslijed čijeg se djelovanja svake polovice ciklusa mijenja polaritet struje. Kada je izmjenični napon priključen na izolaciju dolazi do izobličenja struja izolacije uslijed punjenja kapaciteta, dielektrične apsorpcije, struje kontinuiranog istjecanja i korone o kojima se razmatra u nastavku:

a. Kapacitivna struja opterećenja. U slučaju izmjeničnog napona ova struja je konstantna i funkcija je napona, dielektrične konstante izolacijskog materijala i geometrijskog oblika izolacije.

b. Struja dielektrične apsorpcije. U slučaju kad je električno polje postavljeno preko izolacije dipolne molekule se pokušavaju uskladiti s poljem. Budući da molekule u izmjeničnom polju neprestano mijenjaju smjer i nikada se u potpunosti ne usklade, potrebna energija je funkcija materijala, onečišćenja (kao što je voda) i električne frekvencije. Ali nije funkcija vremena.

c. Struja istjecanja (vodljivost). Svi izolacijski materijali provode neku struju. U slučaju da napon poraste iznad određene razine elektroni će biti udareni od molekula uzrokujući prolaz struje kroz izolaciju. To je funkcija materijala, onečišćenja (posebno vode) i temperature. Pretjerana vodljivost stvara toplinu uzrokujući kvar izolacije.

d. Korona (ionizacijska struja). Korona je proces u kojem se razdvajaju neutralne molekule iz zraka kako bi formirale pozitivno ili negativno nabijene ione. To se događa zbog prenaglašene zračne praznine u izolaciji. Zračna praznina u ulju ili krutoj izolaciji može se pojaviti zbog dotrajalosti od topline ili fizičkog naprezanja, loše proizvodnje, neispravne ugradnje ili nepravilnog rada. Korona razgrađuje zrak u ozon koji u kombinaciji s vodom tvori dušikove kiseline. Ioniziran zrak bombardira okolinu izolacije i uzrokuje toplinu. Kombinacija tih uvjeta uzrokuje propadanje izolacije i stvaranje ugljika.

1.6.4 Načini kvara izolacije

Proboj izolacije se može svrstati kao (1) kvar uslijed prekomjernih dielektričnih gubitaka i (2) kvar uslijed prenaponskih naprezanja. Ovi kvarovi su objašnjeni niže.

Prekomjerni dielektrični gubici su rezultat oslabljene izolacije ili onečišćenja izolacije sa slabim dielektrikom kao što je voda. Kako se dielektrični gubici povećavaju, temperatura izolacije raste uzrokujući još veće gubitke. S vremenom, pojava eventualno rezultira potpunim uništenjem izolacije. Prenaponska naprezanja nastaju kada je napon narinut na izolator veći od njegovih dielektričnih svojstava. Molekularne sile su savladane i izolator postaje vodič. Neki uzroci kvara izolacije uslijed prenaponskog naprezanja su: 1) vanjsko povećanje narinutog napona, 2) smanjenje debljine izolacije i 3) zračni mjehurići ili raspori u izolaciji.

PRIMJER KVARA NA IZOLACIJI: Uzmimo primjer uljnog transformatora koji kao izolaciju koristi ulje i impregnirani papir. Za svrhu ovog primjera pretpostavimo da izolaciju čini sloj ulja (2 inča) i sloj papira (2 inča). Kako je za oba materijala dielektrična konstanta ista, 2.0, možemo pretpostaviti da izolacija može izdržati 2500 V po inču, što daje ukupnu naponsku izdržljivost 10 kV, kao što je prikazano na slici 1.5.

Slika 1.5 Izolacija za 10 kV

Slika 1.6 Izolacija sa vodenim i zračnim onečišćenjem

10 kV

2" OF OIL P=2 2500 V / IN

2" OF PAPER P=2 2500 V / IN

10 kV

1.9" OF OIL P=2 2500 V / IN. P.F. = 0.1%

0.1" OF WATER P=81 0 V / IN. P.F. = 100%

1" OF PAPER P=2 1600 V / IN. P.F. = 0.5%

1" OF AIR P=2 3400 V / IN. P.F. = 0.0%

DIELECTRIC POWER FACTOR

STRESS

S namjerom da stavimo onečišćenje u izolaciju, zamijenimo 0.1 inč ulja sa vodom i 1 inč papira sa zrakom (tj. Stavimo prazninu u papir kao na slici 1.6). Dakle, sa dodanim onečišćenjem, umjesto 10 kV imamo 9.750 kV naponske izdržljivosti, pretpostavljajući da neće doći do proboja u zračnim rasporima. Budući da zrak ima nisku dielektričnu konstantu, trebati će više naponskog naprezanja nego za papir, slika 1.6. U ovom primjeru, dva načina kvara možemo opisati na sljedeći način:

Kvar uslijed prekomjernih dielektričnih gubitaka. Onečišćenje uljne izolacije sa vodom povećava dielektrične gubitke u ulju i istovremeno smanjuje dielektričnu čvrstoću izolacije. Zbog povećanih gubitaka, uljna izolacija će se s vremenom uništiti.

Kvar uslijed prenaponskih naprezanja. Ovaj kvar nastaje kada je zrak uveden u izolaciju. Zrak, iako dobar dielektrik na nižem naponu, postane prenapregnut na višim naponima. Pretpostavljeno je, u ovom primjeru, da zračni rasponi postanu prenapregnuti na 3400 V i tada počinje ionizacija koja rezultira koronom i koja će eventualno oslabiti papirnu izolaciju. U ovom načinu, smanjenje debljine izolacije i rezultantno naponsko naprezanje uzrokuju proboj izolacije.

2 TESTIRANJE ELEKTRIČNE OPREME ISTOSMJERNIM NAPONOM

2.1 Uvod

Ovo poglavlje obuhvaća testiranje istosmjernom strujom (dc) koje se obično provodi terenski za odobrenje i održavanje električne opreme i uređaja. Na temelju informacija dobivenih ovim testovima određuje se da li je potrebno preventivno održavati ili izmijeniti instaliranu opremu, da li se novoinstalirana oprema može sigurno pustiti u pogon te se određuje postupno propadanje opreme za vrijeme životnog vijeka.

Metoda testiranja pomoću istosmjerne struje obrađena u ovom poglavlju obuhvaća transformatore, izolatorske tekućine, prekidače, motore i generatore. Važno je prilikom ovih testiranja imati odgovarajuću opremu i kvalificirane operatore koji će tom opremom rukovati. Također, da bi se dobila optimalna korist od testa jako je bitno da se prilikom testa snimaju svi podaci i radnje održavanja za buduće analize i upute. Nadalje, oprema za testiranje mora biti u dobrom stanju i mora biti korištena od kvalificiranih operatora. Kad se oprema za testiranje koristi za podešavanje ostale opreme, ona mora imati dvostruku točnost od točnosti opreme koja se podešava. Nadalje, oprema za testiranje se mora podešavati u pravilnim intervalima da bi se osigurala točnost testnih podataka.

Testni naponi i metode, kako je opisano u ovom poglavlju, su većinom u skladu sa standardima za tip opreme koja se testira. Vrijednosti istosmjernog napona podudaraju se sa vrijednostima izmjeničnog napona koji je specificiran po odgovarajućem standardu. Preporuča se da se konzultira proizvođača opreme za način provođenja testa i testne naponske razine kad nije poznata točna konstrukcija uređaja koji se testira. Ako se ne može nabaviti točne informacije o opremi koju testiramo, savjetuje se da se razina istosmjernog napona koji se koristi za testiranje odredi na temelju nazivnog napona opreme kako bi se izbjegla oštećenja izolacije. Također je važno pridržavati se dodatnih mjera predostrožnosti kad se obavljaju dc testovi, a ove mjere su navedene u poglavlju 2.11.

Električne pojave u izolaciji kad je izolacija izložena istosmjernom naponu su ukratko razmotrene u poglavlju 1. Prije razmatranja različitih testova pomoću istosmjernog napona, potrebno je bolje razumjeti električne pojave u dielektricima.

2.2 Testiranje izolacije istosmjernim naponom

Kad se na izolator narine istosmjerni napon, naprezanje izolacije zbog električnog polja uzrokuje povećanje vodljivosti struje i povećanje električne polarizacije. Razmotrimo elementarni strujni krug koji je prikazan na slici 2.1., koji se sastoji od istosmjernog izvora, prekidača i nadomjesne sheme izolatora. Kad je prekidač zatvoren, izolacija postane naelektrizirana i jako velika struja poteče čim se prekidač zatvori. Ipak, struja odmah naglo padne, i onda se smanjuje sve sporije dok ne dostigne konstantnu vrijednost. Struja koja je izobličena zbog izolacije može se podijeliti u nekoliko komponenti kao što je navedeno:

- kapacitivna struja nabijanja

- struja apsorpcije dielektrika

- struja gubitaka po površini dielektrika

- struja gubitaka kroz sredinu dielektrika

DC izvor napona

S

RL

C

RA

C = predstavlja struju nabijanja

RA = predstavlja struju apsorpcije

RL = predstavlja struju kroz sredinu dielektrika (dielektrični gubici)

Slika 2.1. Električna shema izolacije kod istosmjernog ispitivanja

Kapacitivna struja nabijanja

Kapacitivna struja nabijanja je velika kad je narinut veliki istosmjerni napon i računa se prema formuli:

•

gdje je: ie= kapacitivna struja nabijanja E= napon u kV R= otpor u MΩ C= kapacitet u μF t= vrijeme u sekundama e= baza prirodnog logaritma Kapacitivna struja nabijanja je funkcija vremena i smanjuje se kako se povećava vrijeme kroz koje je narinut napon. To je početna struja nabijanja kad se narine napon i stoga nije bitna za ove testove koji se provode. Rezultati testa se ne mogu uzeti u obzir dok god se ova struja nije smanjila na zadovoljavajuće nisku vrijednost.

Struja apsorpcije dielektrika

Struja apsorpcije dielektrika je također velika kad se narine ispitni napon i smanjuje se kako vrijeme prolazi, ali sporije nego kapacitivna struja nabijanja. Ova struja je također velika, ali ne kao kapacitivna struja nabijanja. Struja apsorpcije se može podijeliti na dvije struje koje su nazvane „reverzibilna“ i „nereverzibilna“ struja nabijanja. Reverzibilna struja nabijanja se može izračunati po formuli:

gdje je:

ia= struja apsorpcije dielektrika

V= testni napon u kV

C= kapacitet u μF

D= konstanta proporcionalnosti

T= vrijeme u sekundama

n= konstanta

Nereverzibilna struja nabijanja je istog oblika kao i reverzibilna struja nabijanja, ali je puno manja. Nereverzibilna struja nabijanja su gubici u izolaciji i stoga nije povrativa. Ipak, dovoljno vrijeme mora proći dok se ne počnu snimati testni podaci tako da se reverzibilna struja apsorpcije smanji na malu vrijednost.

Struja gubitaka po površini dielektrika

Struja gubitaka po površini dielektrika se javlja zbog vodljivosti na površini izolacije gdje vodič izlazi i dovodi ga na potencijal zemlje. Ova struja nije poželjna u rezultatima testova i stoga je potrebno eliminirati je pažljivim čišćenjem površine vodiča kako bi se eliminirale klizne staze, ili ju je potrebno snimiti i izbaciti iz rezultata mjerenja.

Struja parcijalnih izbijanja

Struja parcijalnih izbijanja, također poznata i kao struja korone, nastaje zbog prevelikog naponskog naprezanja zraka na oštrim dijelovima vodiča zbog visokog napona. Ova struja nije poželjna i treba je eliminirati koristeći oklope za zaštitu od naponskog naprezanja na takvim mjestima. Ova struja se ne javlja na manjim naponima, kao što je napon kod mjerenja otpora izolacije.

Struja gubitaka kroz sredinu dielektrika

Struja gubitaka kroz sredinu dielektrika koja teče kroz izolaciju je najvažnija. Ovo je struja koja služi za ocjenjivanje stanja izolacijskog sustava koji se testira. Treba ostaviti dovoljno vremena da se ova struja stabilizira prije nego počnemo snimati rezultate testa. Ukupna struja, koja se sastoji od različitih struja gubitaka koje su opisane gore, je prikazana na slici 2.2..

Slika 2.2. Razne struje gubitaka nastale zbog primjene istosmjernog napona na izolacijski sistem

2.2.1 Dielektrične pojave i polarizacija

Dielektrici imaju svojstvo privremene ili trajne apsorpcije električnog naboja i svojstvo vodljivosti. Kada se na njih dovede napon, sile pozitivnog i negativnog naboja koje su svojstvene česticama od kojih je načinjen dielektrik nastoje orijentirati te čestice u smjeru narinutog polja. Neki dielektrički materijali sastoje se od molekula koje imaju neparan broj atoma te je stoga naboj u njima raspoređen asimetrično. Kada se takva molekula smjesti u električno polje, ona će se gibati u njemu te tako postati polarizirana u smjeru polja. Takva se molekula naziva dipol. Dipoli imaju važnu ulogu za karakteristike izolacije. Dipol se može prikazati kao čestica koja ima mali pozitivan naboj na jednom kraju, a mali negativan naboj na drugom kraju. Kada se dipoli podvrgnu DC naponu, polariziraju se i poravnaju s obzirom na pozitivan i negativan polaritet napona. Ova je pojava poznata pod nazivom dipolna polarizacija. Na pojavu polarizacije velik utjecaj imaju svojstva materijala, struktura i stanje izolacije. Nabijene čestice, čestice s pozitivnim i negativnim nabojima, koje se ne zaustavljaju na barijeri kontaktnih površina i koje mogu putovati kroz dielektrik s jedne elektrode na drugu, čine struju curenja i nisu dio dielektričnih pojava. Nakon što se ukloni izvor napona kojem je bio podvrgnut dielektrik, polarizirane molekule će se s vremenom vratiti u svoj

prvobitan slučajan razmještaj pa polarizacija nestaje, odnosno približava se nuli. Vrijeme koje je potrebno da bi se polarizacija spustila na nulu kada se dielektrik kratko spoji naziva se vrijeme relaksacije. Treba znati da veliki dielektrici imaju veliko vrijeme relaksacije i potrebno je poduzeti prikladne mjere da bi se u zemlju odvela oslobođena energija (napon i struja) koja nastaje kada se polarizirane molekule vraćaju u prvobitno stanje.

2.2.2 Prednosti i nedostatci ispitivanja s istosmjernim naponom

Ispitivanje s DC naponom se uobičajeno koristi za ispitivanje električne opreme i aparata. Za ovu vrstu ispitivanja postoji niz prednosti i nedostataka čija važnost varira ovisno o specifičnim okolnostima. Prednosti i nedostatci navedeni su u sljedećim podpoglavljima.

2.2.2.1 Prednosti

DC ispitivanje je pogodno za ispitivanje opreme koja ima vrlo velik nabojni kapacitet, npr. kabeli;

Naprezanja koja nastaju DC ispitivanjem uzrokuju znatno manja oštećenja na izolaciji u odnosu na AC napon;

Vremensko trajanje primjene DC napona nije kritično kao trajanje primjene AC napona;

Ispitivanje je moguće prekinuti prije nego dođe do kvara opreme;

Istovremeno je moguće ispitivati struju curenja i otpor izolacije;

Moguće je sakupiti prijašnje rezultate te na temelju njih donijeti procjenu;

Veličina i težina DC ispitne opreme je znatno manja u odnosu na AC ispitnu opremu;

2.2.2.2 Nedostatci

Raspodjela naprezanja za transformatore, motore i namotaje generatora je drukčija pri DC ispitivanju u odnosu na AC ispitivanje;

Nakon DC ispitivanja potrebno je pažljivo izbiti preostali naboj;

Vrijeme potrebno da bi se izvelo DC ispitivanje na visokom potencijalu je veće u odnosu na AC ispitivanje;

Literatura koja se tiče DC ispitivanja kabela sugerira moguće loše učinke DC ispitivanja na neke kabele;

Oštećenja koja nije moguće otkriti DC ispitivanjem mogu izazvati kvar kada se podvrgnu AC naponu;

Moguće je da napon ne napreže jednolično svaki dio izolacije;

Temperaturna i naponska ovisnost o otpornosti;

Formiranje volumnog naboja – mogući budući kvarovi;

2.3 DC ispitne metode

Nakon što smo vidjeli kako se ponaša izolacija kada se na nju narine DC napon, promotrimo različite testove koji se obavljaju ovom vrstom napona. Na krutoj izolaciji moguće je izvesti dva testa primjenom DC napona:

Ispitivanje otpora izolacije;

Ispitivanje na visokom potencijalu.

2.3.1 Ispitivanje otpora izolacije

Ovo ispitivanje se može obaviti primjenom napona 100 – 15 000 V. Instrument koji se koristi je megaohmmetar u ručnoj izvedbi, pogonjen motorom ili elektronski, koji prikazuje otpor izolacije u megaohmima. Kvaliteta izolacije varira ovisno o temperaturi, vlazi i ostalim klimatskim faktorima. Stoga je potrebno sva očitanja korigirati na standardnu temperaturu za klasu opreme koja se ispituje. Temperaturni korekcioni faktori za razne električne uređaje su prikazani tablicom 2.1. Megaohmska vrijednost otpora izolacije je obrnuto proporcionalna volumenu izolacije koja se ispituje. Na primjer, kabel dug 100 metara ima deset puta veći otpor izolacije u odnosu na kabel od 1000 metara, uz pretpostavku da su drugi uvjeti identični za oba kabela. Ovo ispitivanje je korisno za indikaciju trenda pogoršanja stanja izolacijskog sustava. Same vrijednosti otpora izolacije ne indiciraju slabosti u izolaciji, niti ukupnu dielektričnu čvrstoću, ali mogu indicirati kontaminaciju izolacije i moguće buduće probleme s izolacijskim sustavom ako se nastavi padajući trend vrijednosti otpora izolacije. Do vrijednosti otpora izolacije može se doći koristeći četiri metode:

Kratkoročna očitanja;

Očitanja ovisnosti otpora o vremenu (ispitivanje omjera dielektrične apsorpcije);

Ispitivanje indeksa polarizacije;

Ispitivanje na step napon;

2.3.2 Kratkoročna očitavanja

Ovo ispitivanje mjeri vrijednost otpora izolacije kroz kraći vremenski period, npr. 30 ili 60 sekundi te prati točku koja leži na krivulji rastućih vrijednosti otpora izolacije. Jedno očitanje omogućuje samo grubu provjeru stanja izolacije. Međutim, važna je usporedba očitane vrijednosti s prijašnjim vrijednostima. Kontinuirani padajući trend indicira buduće pogoršanje stanja izolacije. Za interpretaciju rezultata je potrebno sve vrijednosti koje se koriste u usporedbi normalizirati na 20 C te uzeti u obzir utjecaj vlage u zraku.

Tablica 2.2 ‐ Temperaturni korekcijski faktori 1

1 Korekcija na temperaturu 20 °C za rotacijsku opremu i transformatore i 15.6 °C za kabele.

Kabeli

Temperatura Klasa rotacijske opreme

Transformatori

°C °F A B Uljni Suhi Code natural

Code GR‐S

Perf. Natural

Heat resist. Natural

Heat resist. & perf. GR‐s

Ozone resist. Natural GR‐S

Lakirana tkanina

Impregnirani papir

0 32 0,21 0,4 0,25 0,4 0,25 0,12 0,47 0,42 0,22 0,14 0,1 0,28

5 41 0,31 0,5 0,36 0,45 0,4 0,23 0,6 0,56 0,37 0,26 0,2 0,43

10 50 0,45 0,63 0,5 0,5 0,61 0,46 0,76 0,73 0,58 0,49 0,43 0,64

15,6 60 0,71 0,81 0,74 0,72 1 1 1 1 1 1 1 1

20 68 1 1 1 1 1,47 1,83 1,24 1,28 1,53 1,75 1,94 1,43

25 77 1,48 1,25 1,4 1,3 2,27 3,67 1,58 1,68 2,48 3,29 4,08 2,17

30 86 2,2 1,58 1,98 1,6 3,52 7,32 2 2,24 4,03 6,2 8,62 3,2

35 95 3,24 2 2,8 2,05 5,45 14,6 2,55 2,93 6,53 11,65 18,2 4,77

40 104 4,8 2,5 3,95 2,5 8,45 29,2 3,26 3,85 10,7 25 38,5 7,15

45 113 7,1 3,15 5,6 3,25 13,1 54 4,15 5,08 17,1 41,4 81 10,7

50 122 10,45 3,98 7,85 4 20 116 5,29 6,72 27,85 78 170 16

55 131 15,5 5 11,2 5,2 6,72 8,83 45 345 24

60 140 22,8 6,3 15,85 5,4 8,58 11,62 73 775 36

65 149 34 7,9 22,4 8,7 15,4 118

70 158 50 10 31,75 10 20,3 193

75 167 74 12,6 44,7 13 26,6 313

2.3.3 Vremensko-otporna mjerenja

Dobar izolacijski sustav pokazuje kontinuiran porast vrijednosti otpora izolacije za vrijeme perioda dok se nalazi pod naponom. S druge strane, izolacijski sustav onečišćen vlagom, prašinom ili prljavštinom pokazivat će nisku vrijednost otpora izolacije. Kod dobre izolacije, efekt apsorpcije struje smanjuje se s povećanjem vremena. Kod loše izolacije, efekt apsorpcije se pojačava zbog visokih struja gubitaka. Metoda vremensko-otpornih mjerenja neovisna je o temperaturi i veličine opreme. Ona može donijeti konačne rezultate o stanju izolacije. Odnos vremensko-otpornih očitavanja može pokazati stanje izolacijskog sustava. Omjer mjerenja kroz 60 sekundi i mjerenja kroz 30 sekundi naziva se pokazatelj dielektrične apsorpcije (DAR – dielectric absorption ratio):

30s kroz mjerenje

60s kroz mjerenjeDAR

DAR vrijednost ispod 1.25 predstavlja razlog za istragu i mogući popravak električne aparature. Obično su DAR mjerenja ograničena ručno-upravljanim megaohmmetrom.

2.3.4 Test indeksa polarizacije

Test indeksa polarizacije je specijalna primjena testa dielektrične apsorpcije. Test indeksa polarizacije je omjer otpora izolacije za vrijeme 10 minuta i otpora izolacije za vrijeme 1 minute. Polarizacijski indeks manji od 1 ukazuje na istrošenost opreme i potrebu za hitnim održavanjem. Ovaj test se koristi za suhe izolacijske sustave poput suhih transformatora, kablova, rotacijskih strojeva, itd.

2.3.5 Mjerenje razinama napona (istosmjerni napon)

U ovoj metodi, napon se primjenjuje u koracima (razinama) za testiranje izolacije. Kako se napon povisuje, slabija izolacija će pokazivati manji otpor koji nije bio očit pri manjim naponima. Vlaga, prašina i druge prljavštine mogu se uočiti pri manjim naponskim razinama, tj. ispod radnih napona, dok se starenje i fizička oštećenja u čistim i suhim izolacijskim sustavima mogu otkriti samo pri visokim naponima. Test razinama napona daje vrlo dobre rezultate ukoliko se redovito primjenjuje u periodičnim vremenskim razmacima.

2.3.6 Test naponom visokog potencijala

Test istosmjernim naponom visokog potencijala sastoji se u primjenjivanju napona uzduž izolacije iznad istosmjernog ekvivalenta vršne vrijednosti 60-Hz operacijskog napona. Ovaj test može se primijeniti u naponskim koracima. Kada se napon visokog potencijala primjenjuje kao test dielektrične apsorpcije, maksimalni napon se postepeno koristi u periodu od 60 do 90 sekundi. Maksimalni napon se tada zadržava 5 minuta, a svake minute se očitavaju struje gubitaka. Kada se ovaj test primjenjuje kao test razinama napona, maksimalni napon se postiže u nekoliko jednakih povećanja, obično ne manje od osam, a svaka se razina zadržava jednaki vremenski period. Vremenski interval između pojedinih koraka trebao bi biti između jedne i četiri minute. Na kraju svakog intervala mjere se struje gubitaka ili otpor izolacije prije prelaska na iduću razini. Moguće je izraditi i graf ovisno o mjerenjima kako bi se grafički predočilo stanje izolacije. Rutinski testovi se provode s maksimalnim naponom od 80% maksimalnog testnog napona pri prihvaćanju ili 60 % tvorničkog testnog napona.

2.3.7 Test dielektrične apsorpcije

Test dielektrične apsorpcije se provodi pri naponima mnogo većim od uobičajenih testnih vrijednosti otpora izolacije te može prijeći 100 kV. Test je dodatak testu visokog potencijala. U ovom testu, napon se primjenjuje duži vremenski period, od 5 do 15 minuta. Periodično se očitavaju otpor izolacije ili gubitci struje. Test se vrednuje na temelju otpora izolacije. Ako je izolacija dobra, prividni izolacijski otpor će se povisivati tokom testa. Test dielektrične apsorpcije neovisan je o temperaturi i volumenu izolacije na kojoj se provodi.

2.4 Transformatori

Istosmjerno testiranje transformatora uključuje ispitivanje čvrste izolacije namota i izolaciju fluida korištenih u transformatoru. Ispitivanje čvrste izolacije namota upotpunjuje druge testove. Ispitivanjem čvrste izolacije namota ne može se doći do zadovoljavajućeg zaključka, ali mogu se dobiti vrijedne informacije o stanju namota, poput utjecaja vlage ili karbonizaciji. Istosmjerni testovi smatraju se sigurnim iako mogu izazvati kvarove na namotima. Važno je istaknuti da su ti kvarovi rezultat početnih kvarove koje je test namjeravao otkriti. Ukoliko se takav kvar ne bi otkrio, mogao bi se dogoditi u neplanirano vrijeme.

2.4.1 Mjerenje otpora izolacije

Test se izvodi na nazivnom naponu (ili iznad) za određivanje postojanja malih otpora prema zemlji ili između namota kao rezultat istrošenosti namota. Na mjerenje utječu varijable kao što su temperatura, vlažnost, testni napon ili veličina transformatora. Ovaj b se test trebao provoditi prije i nakon popravka ili za vrijeme održavanja. Podatci o testiranju trebaju se sačuvati u svrhu buduće usporedbe rezultata. Dobivene vrijednosti potrebno je normalizirati na 20oC zbog komparacije. Primjeri vrijednosti otpora dobrih izolacijskih sustava prikazani su u Tablici 2.2. Procedure pri testiranju:

Ne iskopčavajte uzemljenje transformatorskog spremnika i jezgre.

Uvjerite se da su spremnik i jezgra uzemljeni.

Iskopčajte sve visokonaponske, niskonaponske i neutralne konekcije, odvodnike munja, ventilatorske sustave, brojila ili bilo koji niskonaponski sustav povezan s namotima transformatora.

Prije početka testa, premostite zajedno sve visokonaponske izvode tako da se uvjerite da su svi premosnici udaljeni od metalnih i uzemljenih dijelova. Također, premostite sve niskonaponske i neutralne izvode.

Koristite megaohmmetar s minimalnom skalom od 20000 megaohma.

Mjerenja otpora vrše se između svakog seta namota i zemlje. Namot koji se mjeri mora biti odvojen od zemlje kako bi mu se izmjerio izolacijski otpor.

Megaohmmetarska očitanja trebaju se vršiti u bremenu jedne minute.

Učinite sljedeća očitanja za dvonamotni transformator:

Visokonaponski namot prema niskonaponskom namotu i prema zemlji

Visokonaponski namot prema zemlji

Niskonaponski namot prema visokonaponskom namotu i prema zemlji

Niskonaponski namot prema zemlji

Visokonaponski namot prema niskonaponskom namotu

Tablica 3 Tipične vrijednosti otpora izolacije za energetske i distribucijske transformatore

Napon namota

transformatora

(kV)

Uzemljenje namota (MΩ)

20oC 30oC 40oC 50oC 60oC

<6.6 400 200 100 50 25

6.6‐19 800 400 200 100 50

22‐45 1000 500 250 125 65

≥66 1200 600 300 100 75

Sheme spojeva za ove testove prikazane su na Slikama 2.4 (a) do (e) i 2.5 (a) do (e). Megaohmmetarska očitanja trebaju se sačuvati skupa sa testnom temperaturom (oC).

Očitanja se trebaju ispraviti na 20 oC pomoću korekcijskih faktora prikazanih u Tablici 2.1. Ako su korigirane vrijednosti 50 ili više posto od tvorničkih izolacijskih očitanja ili 1000 megaohma, štogod je manje, izolacijski sustav transformatora smatra se sigurnim.

Za tronamotne transformatore, test treba sadržavati sljedeća mjerenja:

Visoko prema niskom, tercijarnom i zemlji (H-LTG)

Tercijarni prema visokom, niskom i zemlji (T-HLG)

Nisko prema visokom, tercijarnom i zemlji (L-HTG)

Visoki, niski i tercijarni prema zemlji (HLT-G)

Visoki i tercijarni prema niskom i zemlji (HT-LG)

Niski i tercijarni prema visokom i zemlji (LT-HG)

Visoki i niski prema tercijarnom i zemlji (HL-TG)

Nemojte provoditi megaohmski test namota transformatora bez transformatorske tekućine jer će vrijednosti otpora izolacije u zraku biti puno manji nego u tekućini. Također, nemojte raditi

test otpora izolacije transformatora kada je pod vakuumom zbog mogućnosti preskoka prema zemlji.

Na slici 2.5. spojevi prikazani na (a), (c) i (e) su najčešće korišteni spojevi. Spojevi prikazani na (b) i (d) daju preciznije rezultate.

Prihvatljive vrijednosti otpora izolacije za suhe i složeno-punjene transformatore trebale bi se moći usporediti s onima Klase A rotirajućih strojeva.

Uljem-punjeni transformatori ili regulatori napona predstavljaju specifičan problem u kojem stanje ulja utječe na otpor izolacije namota.

U nedostatku pouzdanijih podataka predlaže se sljedeća formula:

kVA

CEIR

gdje je:

IR = minimalni 500 voltni minutni istosmjerni napon izolacijske otpornosti u megaohmima od namota prema zemlji s drugim namotima ili zaštićenim namotima, ili od namota do namota s zaštićenom jezgrom,

C = konstanta izmjerena za 20°C,

E = nazivni napon namota prilikom testiranja,

kVA = nazivni kapacitet prilikom testiranja.

___________________________________________________________________________

Vrijednosti od C kod 20°C

60 Hz 25 Hz

___________________________________________________________________________

Klasa gdje je ulje ispunjeno do vrha 1.5 1.0

Klasa gdje ulje nije ispunjeno do vrha 30.0 20.0

Klasa gdje je suho ili ispunjeno mješavinom 30.0 20.0

Ova formula ja namijenjena za jednofazne transformatore. Ako je transformator trofazni prilikom testiranja, i sva tri namota su testirana kao jedan, tada:

E = nazivni napon jednog od namota jednofaznog transformatora (faza prema fazi kod spoja u trokut i faza prema neutralnom vodiču kod spoja u zvijezdu),

kVA = nazivni kapacitet svih trofaznih namota prilikom testiranja.

2.4.2 Ispitivanje apsorpcije dielektrika

Ispitivanje apsorpcije dielektrika je dodatak mjernom ispitivanju namota transformatora za izolacijsku otpornost. Ispitivanje se sastoji od primjene napona na 10 minuta i uzimanja očitanja mjerenja u intervalima od 1 minute. Za vrijeme ispitivanja, mjerene vrijednosti otpora se iscrtavaju na log-log papiru s koordinatama otpora nasuprot vremenu. Nagib krivulje za dobar izolacijsku sustav je pravocrtna linija koja se povećava u odnosu na vrijeme, međutim, loš izolacijski sustav će imati krivulju koja će postajati položenija u odnosu na vrijeme. To su dva ispitivanja koja se provode za ispitivanje apsorpcije dielektrika.

Slika2.4 Ispitivanje priključaka(veza) jednofaznog transformatora radi izolacijske otpornosti

Slika 2.5 Ispitivanje priključaka (veza) trofaznog transformatora radi izolacijske otpornosti (a)povezivanje visoke strane namota s niskom stranom namota i prema zemlji (b) povezivanje visoke strane namota s zemljom i niskom zaštićenom stranom namota (c) povezivanje niske strane namota s visokom stranom namota i prema zemlji (d) povezivanje niske strane namota s zemljom i visokom zaštićenom stranom namota (e) povezivanje visoke strane namota s niskom stranom namota

2.4.3 Prenaponsko istosmjerno ispitivanje (Hi-Pot)

Prenaponsko istosmjerno ispitivanje se primjenjuje na gore navedenim razinama napona kako bi se odredilo stanje namotne izolacije transformatora. Prenaponsko istosmjerno ispitivanje nije preporučljivo koristiti na energetskim transformatorima snage iznad 34.5 kV; kod navedenih transformatora treba provesti prenaponsko izmjenično ispitivanje. Općenito, pri redovnom održavanju transformatora, ovo ispitivanje se ne provodi zbog mogućnosti nastanka oštećenja na namotnoj izolaciji. Međutim, ovakvo ispitivanje je potrebno provesti prilikom preuzimanja transformatora ili nakon njegove reparacije. Ukoliko se provodi prenaponsko ispitivanje prilikom redovnog održavanja, ispitne izmjenične vrijednosti ne smiju prelaziti 65 posto tvornički zadanih ispitnih izmjeničnih vrijednosti. Vrijednost izmjeničnog napona pri redovnom održavanju je potrebno pretvoriti u odgovarajuću istosmjernu vrijednost napona množeći je s 1.6, tj. 1.6 puta izmjenična vrijednost kod periodičkog ispitivanja (1.6 x 65 = 104 postotaka tvornički zadane ispitne izmjenične vrijednosti). Prenaponsko istosmjerno ispitivanje se može koristiti kao naponsko koračno ispitivanje pri kojem se očitanja propusne struje vrše u koracima. Ukoliko se očita previsoka propusna struja može se ukloniti napon kako ne bi došlo do daljnjih oštećenja. Zbog tog razloga prenaponsko istosmjerno ispitivanje

se smatra nedestruktivnim ispitivanjem. Neke tvrtke provode prenaponsko izmjenično ispitivanje pri procijenjenom naponu u trajanju od 3 minute za potrebe periodičkog ispitivanja, umjesto pri 65 posto tvornički zadanih ispitnih vrijednosti napona. Vrijednosti koje se koriste pri prenaponskom istosmjernom ispitivanju su prikazane u tablici 2.3.

Postupak provedbe ovog ispitivanja je (pogledati slike 2.6a i 2.6b za pravilno spajanje pri ispitivanju):

Transformator mora proći ispitivanje otpornosti izolacije neposredno prije početka provedbe ovog ispitivanja.

Provjeriti da li su kućište i jezgra transformatora uzemljeni. Ukoliko nisu, uzemljiti ih. Iskopčati sve visokonaponske, niskonaponske i neutralne spojeve, niskonaponske sustave upravljanja, rashladne sustave i mjerne instrumente priključene na namot i jezgru transformatora.

Kratko spojiti i uzemljiti sve visokonaponske i niskonaponske uvodne izolatore kako je objašnjeno u poglavlju Mjerenja otpora izolacije.

Tablica 2.3 Dielektrične ispitne vrijednosti za uobičajeno održavanje transformatora punjenih tekućinom

Namot transformatora Napon (kV)

Tvornički ispitni izmjenični napon (kV)

Istosmjerni napon uobičajenog održavanja (kV)

1.2 10 10.40

2.4 15 15.60

4.8 19 19.76

8.7 26 27.04

15.0 34 35.36

18.0 40 41.60

25.0 50 52.00

34.5 70 72.80

Slika 2.6 Spoj transformatora pri prenaponskom ispitivanju: (a) visokonaponski

namot u ispitnom spoju; (b) niskonaponski namot u ispitnom spoju

Spojiti pribor za prenaponsko ispitivanje između visokonaponskog namota i zemlje. Postupno povećavati ispitni napon na željenu vrijednost. Držati napon na ispitnoj vrijednosti 1 minutu te, potom, postupno ga smanjiti na nulu.

Ukloniti kratkospojnik (jumper) između niskog napona i zemlje. Spojiti kratko spojeni

niskonaponski namot sa zemljom. Postupno povećavati ispitni napon na željenu vrijednost. Držati napon na ispitnoj vrijednosti 1 minutu te, potom, postupno ga smanjiti na nulu.

Ukoliko prethodna ispitivanja nisu uzrokovala poremećaje ili kvarove, smatra se da je transformator u zadovoljavajućem stanju i spreman za uključenje.

Ukloniti sve kratkospojnike i ponovno spojiti primarne i sekundarne spojeve i drugu opremu koja je bila odspojena.

Upozorenja i napomene pri izvođenju prenaponskog istosmjernog ispitivanja:

Kod transformatora punjenih tekućinom izolacijski sustavi su u seriji, tj. u seriji su čvrsta izolacija i ulje (ili sintetička tekućina). Prilikom prenaponskog istosmjernog i izmjeničnog ispitivanja padovi napona su raspoređeni na sljedeći način:

Napon % papirno‐celulozna izolacija % ulje

izmjenični 25 75

istosmjerni 75 25

Prilikom prenaponskog istosmjernog ispitivanja transformatora punjenih tekućinom, čvrsta izolacija (papir) može biti prenapregnuta.

Izolacija koja je neznatno oslabljena može ostati u uporabi jer će, pri normalnom radu, biti izložena manjim naprezanjima. Međutim, kada je izolacija podvrgnuta naponu prenaponskog istosmjernog ispitivanja, može doći do oštećenja koje zahtjeva trenutni popravak. Oštećenje izolacije se može ustanoviti niskonaponskim mjerenjima.

Ukoliko se prenaponsko istosmjerno ispitivanje provodi u okviru redovnog održavanja treba unaprijed: (1) pretpostaviti da će doći do oštećenja; (2) imati pričuvne dijelove pri ruci; (3)

imati osoblje osposobljeno za rad; (4) da li su gubici do kojih može doći zbog kvara i vremena popravka transformatora unutar gubitaka uzrokovanih rutinskim prekidima napajanja?

2.5 Kabeli i dodatna oprema

Ispitivanje kabela se provodi iz više razloga: kako bi se dobio grafički prikaz gubljenja njihovih svojstava tijekom vremena, kako bi se provela ispitivanja nakon same ugradnje kabela, kako bi se provjerili spojevi i upletke kabela, te prilikom posebnih ispitivanja nakon izvršenih popravaka. Ispitivanja kabela se, uobičajeno, provode s ispitnim naponom jednakim 60 posto vrijednosti tvorničkog ispitnog napona. Kada nisu poznate karakteristike kabela u postojećim instalacijama preporuča se, pri istosmjernom ispitivanju, korištenje napona čija je vrijednost zasnovana na procijenjenom izmjeničnom naponu, koristeći pritom preporučenu vrijednost za najmanji provodnik u procijenjenom opsegu izmjeničnog napona. Istosmjerna naponska ispitivanja kabela se sastoje od mjerenja otpora izolacije i prenaponskog istosmjernog ispitivanja. Prenaponsko istosmjerno ispitivanje se može provoditi kao ispitivanje provodne struje nasuprot naponu, provodne struje nasuprot vremenu ili u obliku „ide, ne ide“ prenaponskih ispitivanja.

Preporučljivo je prvo provesti ispitivanje otpora izolacije te, ukoliko dobiveni podaci zadovoljavaju, nastaviti s istosmjernim prenaponskim ispitivanjem. Nakon što je istosmjerno prenaponsko ispitivanje završeno potrebno je ponoviti ispitivanje otpora izolacije kako bi se uvjerili da nije došlo do oštećenja kabela tijekom istosmjernog prenaponskog ispitivanja.

2.5.1 Test mjerenja otpora izolacije

Otpor izolacije mjeri se prijenosnim instrumentom poznatijim kao megaohmmetar (MEGGER) koji daje očitanja otpora izolacije u megaohmima. To je konstruktivna metoda odlučivanja stanja izolacije kabela kako bi se provjerila onečišćenja koja nastaju uslijed vlage, prljavštine ili karbonizacije. Metoda mjerenja otpora izolacije ne daje za rezultat mjeru ukupne dielektrične čvrstoće izolacije kabela ili slabe točke u kabelu. Generalno, sljedeći naponi se mogu koristiti za navedene razine napona kabela.

Napon kabela (V) Napon megaohmmetra (V) 500

500 1000 2500 5000 5000 15000

15000 10000 15000

Sljedeće je navedena uobičajena procedura korištenja megaohmmetra (MEGGER) za testove mjerenja otpora.

- Isključiti kabel s ostale opreme i strujnih krugova kako bi se osiguralo da nije pod naponom i da ga se može testirati

- Isprazniti sav kapacitet koji je ostao u kabelu na način da se uzemlji prije testiranja, ali isto tako i poslije testiranja

- Spojiti mjerne vodiče sa instrumenta na vodič kako bi ga se testiralo

- Uzemljiti sve ostale vodiče zajedno na plašt vodiča i zemlju; spojiti ovo na mjerni priključak za uzemljenje

- Paralelno mjeriti ostale vrijednosti otpora izolacije između pojedinog vodiča i svih ostalih spojenih vodiča, zatim između pojedinog vodiča i zemlje itd.

- Zaštitni terminal megaohmmetra može biti korišten da se uklone efekti površinskih gubitaka na dijelovima gdje je izolacija izložena na kraju kabela ili oba kraja, te može biti korišten da se uklone gubitci prema zemlji

Slika 2.7. Spajanja kabela za mjerenje otpora izolacije: (a) jednožilni kabel, jedan vodič prema zemlji; (b) trožilni kabel,

jedan vodič na ostale vodiče, plašt na zemlju; (c) trožilni kabel, jedan vodič na plašt i na zemlju; ostali zaštićeni; (d)

trožilni kabel, jedan vodič na ostale vodiče, bez gubitaka prema zemlji

Mjerenja otpora izolacije trebala bi se vršiti u pravilnim intervalima i rezultati bi se trebali čuvati zbog potreba usporedbe. Također, treba uzeti u obzir da je za valjanu usporedbu potrebno sva očitanja korigirati na baznu temperaturu, kao npr. 15.6 . Kontinuirani silazni trend je indikacija propadanja izolacije iako su mjerene vrijednosti iznad minimalnih prihvatljivih ograničenja.

Instalacije kabela i vodiča predstavljaju široku varijaciju stanja gledajući sa stajališta otpora izolacije. Ova stanja nastaju zbog različitih vrsta izolacijskih materijala koji se koriste, različitih razina napona ili debljine izolacije, te zbog duljine kruga u kojem se vrše mjerenja. Nadalje, takvi krugovi su uobičajeno prošireni na velike udaljenosti, i mogu biti izloženi velikim razlikama u temperaturi koje, pak, imaju značajan utjecaj na izmjerene vrijednosti otpora. Mjerni vodiči kabela i vodiča, također, imaju utjecaj na vrijednosti otpora, ukoliko nisu potpuno čisti i suhi ili zaštićeni.

The Insulated Cable Engineers Association (ICEA) propisuje minimalne vrijednosti otpora izolacije u svojim specifikacijama za različite vrste kabela i vodiča. Ove minimalne

vrijednosti vrijede za jednožilne kabele nakon što su oni podvrgnuti izmjeničnoj struji visokog napona, a bazirane su na testu istosmjernom strujom gdje za vrijeme jedne minute moraju izdržati napon od 500 V na temperaturi od 15.5 60 .

Ove minimalne vrijednosti (za jednožilne kabele) bazirane su na sljedećoj formuli:

log

gdje je:

megaohmi po 305 m (1000 stopa) kabela

konstanta za izolacijski materijal

vanjski promjer izolacije vodiča

promjer vodiča

Minimalne vrijednosti konstante K za . /

Tip Izolacije MEGAOHMIImpregnirani papir 2640Lakirani batist 2460Smjesa polietilena 30000Polietilen (termoplastika) 50000Polivinil klorid 500Polivinil klorid 2000Sintetička guma 2000EP izolacija 20000XLPE 20000

Stupanj Prirodna guma Sintetička guma

Oznaka 950Izvedba 10560 2000Toplinska otpornost 10560 2000Ozonska otpornost 10000 2000Kerite (smjesa) 4000

Otpor izolacije jednog vodiča u višežilnom kabelu prema svim drugim vodičima i plaštu je:

log

gdje je:

promjer izolacije ekvivalentnog jednožilnog kabela 2 2

promjer vodiča

debljina izolacije vodiča

debljina izolacije omota

Također, IEEE-ovi standardi 690-1984 i 422-1986 predlažu prihvatljivi otpor izolacije od:

100010

gdje je:

duljina kabela u stopama

razina napona izolacije

2.5.2 Test nadpotencijala istosmjernom strujom

U prošlosti je ovaj test korišten za provjeru prihvatljivosti i održavanje kabela. Novije studije o kvarovima kabela pokazuju da se ovim testom možda uzrokuje više štete i oštećenja izolaciji kabela, kao što je XLPE, nego što se može profitirati takvim testovima (za više detalja pogledati Poglavlje 6.). Ovim se može pokazati relativno stanje izolacije pri naponima većim ili jednakim operativnom. Također, ovaj test se može koristiti za pronalazak slabih mjesta u izolaciji kabela, ali i za prekidanje početnih kvarova. Generalno, nije preporučljivo koristiti test za prekidanje početnih kvarova iako ga neki inženjeri upravo zato i koriste. Dakle, vjerojatnost početnih kvarova bi trebala biti predviđena prije i za vrijeme testa. Predstojeći kvarovi će obično biti indicirani naglim promjenama tj. gubitcima pa se test može prekinuti prije nego je izolacija oštećena. Vrijednosti testnog napona su bazirane na konačnim tvorničkim vrijednostima koje su odlučene vrstom i debljinom izolacije, veličinom vodiča,

konstrukcijom kabela i primjenjivim industrijskim standardima. Vrijednosti testa istosmjernom strujom odgovaraju tvorničkim testovima izmjeničnom strujom koji su specificirani industrijskim standardima izraženim kao omjer istosmjerne i izmjenične komponente za svaki izolacijski sustav. Omjer je označen kao koji pomnožen sa faktorom provjere prihvatljivosti od 80% i faktorom održavanja od 60% daje faktor pretvorbe kojim se dobije naponi za test nadpotencijala. Preporučeni faktori prikazani su u tablici 2.4.(a). Također, IEEE-ov standard 400 pokazuje vrijednosti za provedbu testova provjere prihvatljivosti i održavanja, što je prikazano u tablici 2.4.(b).

Mnogi faktori bi trebali biti razmatrani u odabiru pravog napona za odgovarajuće kabele u uporabi. Generalno pravilo kaže da za postojeće kabele najviše vrijednosti napona za održavanje ne bi trebale prijeći 60% konačnog tvorničkog testnog napona, a vrijednost minimalnog testnog napona ne bi trebala biti manja od ekvivalentne izmjenične komponente operativnog napona. Ako se kabel ne može isključiti sa sve spojene opreme, testni napon bi trebao biti smanjen na najnižu razinu napona priključene opreme. Ovaj test se može provesti kao test udarnim naponom.

Tablica 2.4A. Faktori pretvorbe za testove

Tip izolacije Test provjere prihvatljivosti

.

Test održavanja .

Impregnirani papir 2.4 1.92 1.44 Lakirana tkanina 2.0 1.60 1.20 Guma otporna na zrak 3.0 2.40 1.80 Polietilen 3.0 2.40 1.80 Polivinil klorid 2.2 1.76 1.32 Guma neotporna na zrak

2.2 1.76 1.32

Tablica 2.4B. Testni naponi za kabele do napona sustava od 69 kV

Napon sustava (faza‐faza)

Napon sustava (vršna vrijednost)

Test instalacije (direktni

napon)*

Test održavanja (direktni

napon)*

2.5 60 25 20 5 75 35 25 8.7 95 40 30 15 110 55 40 25 150 80 60 34.5 200 100 75 46 250 120 90 69 350 170 125

*Održavano kroz 15 min

2.5.3 Napon vs. test udarnim naponom

U ovom testu, napon se podiže u jednakim koracima i potrebno je vrijeme između svakog koraka da struja curenja postane stabilna. Kao što je objašnjeno u Poglavlju 1., struja je prilično velika jer je primijenjen napon zbog kapaciteta i dielektrične apsorpcije. Kako vrijeme prolazi, ove tranzijentne struje postaju minimalne i ostaje struja u stabilnom stanju, što je zapravo struja curenja i vrlo mala količina apsorbirane struje. Nakon svakog koraka, uzima se vrijednost struje curenja prije nego se prijeđe na sljedeći korak. Uobičajeno, preporučeno je najmanje 8 jednakih koraka i najmanje 1-4 minute između svakog koraka. Zatim se struja curenja prikaže na grafu u ovisnosti o naponu. Dok god je nacrtana krivulja na grafu linearna za svaki korak, izolacija sustava je u dobrom stanju. U nekom trenutku udarnog napona, struja curenja će početi osjetno rasti, što će se osjetiti u nagibu krivulje (kao što je prikazano na slici 2.9.). Ako se test nastavi i nakon što se prijeđe testni napon, struja curenja će se još više i brže povećati i može doći do proboja u izolaciji kabela. Osim ako proboj nije poželjan, test treba zaustaviti čim se nagib krivulje zamijeti.

Slika 2.9. Testna struja curenja i udarni napon

Maksimalna struja curenja dozvoljena za nove kabele može biti odlučena po ICEA formuli za minimalni dozvoljeni otpor izolacije koja je prikazana prije. Formula za struju curenja je sljedeća:

log ⁄

gdje je:

struja curenja

testni napon

faktor otpora izolacije

vanjski promjer izolacije vodiča

promjer vodiča

Tipični specifični otpor izolacije za različite uobičajeno upotrijebljene izolacije za kabele dani su u Poglavlju 2.5.1.

Kako bi se lakše objasnila formula, dan je primjer kojim se određuje maksimalna dopuštena struja curenja.

PRIMJER: 15 kabel 500 220 izolacije vodiča .813 . Krug je dugačak 2500 762 . Izračunajte maksimalnu struju curenja za maksimalni testni napon od 65 .

65 10 2.5

20000 101000 log 2 .220 .813

. 813

43

2.5.4 Test propuštanja struje u odnosu na vrijeme

Kada se postigne krajnja vrijednost testnog napona propuštanja struje u odnosu na vrijeme, može se ostaviti upaljen na barem 5 min ili više, a propuštanje struje u odnosu na vrijeme može biti nacrtano za fiksne intervale vremena Propuštanje struje tijekom ovog koraka smanjuje se od visoke početne do konstantne vrijednosti. Za dobar kabel krivulja će općenito pokazati kontinuirano smanjenje istjecanja struje u odnosu na vrijeme ili konstantnu vrijednost bez povećanja struje tijekom testa. Ta je krivulja prikazana na slici 2.10.

2.5.5 Go, No-Go prenaponski test

Visokonaponski test može se provesti kao go, no-go prenaponski test. U ovom testu napon se postupno primjenjuje na određenu vrijednost. Stopa rasta od testnog napona održava se osiguravanjem ravnomjernog propuštanje struje dok se ne postigne konačan testni napona. Obično, 1-15 min smatra se dovoljno vremena za dostizanje konačnog testnog napona. Završni testni napon može se smatrati za 5 min, a ako ne postoji nagli porast struje dovoljan za poremetiti test, ispitivanje je prošlo uspješno. Ovaj test ne daje detaljnu analizu stanja kabela, ali pruža dovoljno informacija o tome da li kabel zadovoljava specifične zahtjeve visokonaponskih kvarova. Ovaj tip testa se obično izvodi nakon ugradnje i popravka kabela, gdje samo kabel koji može izdržati zadanu snagu bez kvara može biti postavljen.

2.5.6 Spajanje i procedure za DC prenaponski test

Spajanje testne opreme za ovaj test slično je prikazanima na slici 2.7 (a) i za trožilni kabel slično je prikazanima na slici 2.7 (b) i (c). Procedura testa je sljedeća:

Slika 2.10 Propuštanje struje u odnosu na vrijeme.

1. Kabel koji treba testirati mora biti isključen, otvoren na oba kraja, uzemljen da se isprazni elektrostatički naboj na kabelu. Sklopke, naponski transformatori, prekidači,

2. rastavljači, osigurači, releji, i bilo koja sklopna oprema bi trebala biti isključena. Ako je bilo nemoguće isklopiti neki od spojene opreme, testni napon ne smije premašiti vrijednost koja bi mogla uzrokovati preskok tih uređaja spojenih na kabel. Vidi sliku 2.11 za opremu koja treba biti isklopljena.

3. Istosmjerni testni napon trebao bi se primjenjivati od faza prema uzemljenju na svakom vodiču, zaštiti i metalnim dijelovima koji su uzemljeni ili drugim vodičima osiguranim zaštitom i osnovnim metalnim dijelovima.

4. Pobrinite se da je na izvoru visokog napona glavni "on / off" prekidač isključen i da je prekidač za kontrolu iznosa napona okrenut na nultu poziciju prije početka testiranja.

5. Priključite testni visoki napon na uzemljenje uz dobru električnu povezanost i osigurati spojeve ukoliko su vodljivi. Nikada se ne smije DC testni visoki napon priključiti bez navedene veze. Također spojite na uzemljenje i testirani kabel.

6. Priključite povratnu vezu drugih vodiča koji nisu predmet testiranja na terminalno uzemljenje ili se čuvati terminala ako je postavljen željeni. Visokonaponski prekidač treba biti uključen u odgovarajući položaj. Normalno, 100 V izolaciju je potrebno staviti na povratnu vezu. Spojite zaštitu i izolaciju uzemljivača i postavite na terminal uzemljenja. Terminal je predviđeno zaobići zbog korone i propuštanja površinskih struja tako da iste ne utječu na rezultate testa.

7. Spojite jedan kraj izlazne linije ili kabela do željene faze kabela, pazeći da su spojevi uski i bez oštrih rubova. Gdje korona može biti očekivana zbog primjene visokog napona, preporuča se da spoj bude izoliran, jasno prikriven s čistom plastičnom vrećicom, korona prstenom ili zaštitom od korone. Drugi kraj izlazne linije ili kabela je spojen na izlaz ili direktno na testni visoki napon.

8. Kabel koji se koristi za povezivanje testnog visokog napona i kabela koji se testira, koji je, linija ili izlazni kabel, treba biti kratak, izravno spojen i podržan duž cijelu njegovu duljinu, tako da ne dodiruje tlo ili uzemljene materijala ili površine. Ne bi se trebali koristiti produžni kablovi s izlazne linije ili od kabela do kabela, a zaštitni kabel bi, po mogućnosti, trebao biti korišten samo za ovu namjenu. Zaštita produžnog kabela i visokonaponskog kabela treba biti spojena osiguračem, koji bi trebao biti udaljen od spoja kako bi se spriječio izboj. U slučaju da je produžni kabel nezaštićen, mora se voditi računa da bi neizoliranu žicu trebalo uzemljiti na površinu kao što je objašnjeno ranije.

9. Kada se oklopljeni kabel testira, preporuča se da bude zaštićen oko 1 na svakih 10 kV. Zaštita ns prvom kraju testiranog kabela je da je kraj kabela spojen na zemlju kao što je objašnjeno ranije, zaštita na drugom kraju kabela može biti nadzirana.

10. Testni uređaj bi sada trebao biti priključen na 115V, 60 Hz utičnicu. Važno je da AC napajanje ima dobre linije regulacije, jer DC izlazni testni napon ovisi o AC ulaznom naponu. Testni kilovoltni raspon napona treba biti izabran prije početka testa. Struja se sada može uključiti i test započeti ili kao korak napona ili kao go, no-go test.

11. Nakon što je test završen, okrenite visokonaponski prekidač testnog napona na "off" poziciju. Pustite testirani kabel da se izbije ili kroz unutarnji strujni krug ili krug vanjskih uzemljenja primijenjen na kabel tako da napon dođe na 2 kV ili ispod. Ne dirajte kabel dok nije potpuno izbijen.

Slika 2.10 Visokonaponski test za kabele i povezanu opremu i opremu koju treba isključiti tokom testa

11. Priključite kabel na terenu koji je testiran i ostavite ga povezanim najmanje četiri puta duljine testnog vremena ili dok kabel je spojen na sustav.

2.6 E

DC ispi

• T

• D

• T

Test mjprekidač

2.6.1 T

Test izoelektričnkvalitetutesta. Pparalelnukazati kompardielektrslici 2.distribupomoćnstatičneuklopljesa jednoje u nas

PrekidaIsto pon

ELEKTRI

itivanje elek

Test mjeren

DC visokon

Test otporn

jerenja otpoča koristeći

Test mjere

olacijskog one sklopne u primarne

Prvo je da tnih putova. na visoku v

rativne svrhričnosti upit12. Dijagra

ucijskoj pločna oprema, zaštitne oen i kada je om fazom ptavku:

ač otvoren: noviti za pol

Slika 2

IČNE SK

ktričnih sklo

nja otpornos

naponski tes

nosti kontakt

ora izolaciji megom izo

enja otpor

otpora se saaparate zaizolacije. N

taj test moDrugi je d

vrijednost ohe. To ne tna. Dijagramam spajanjači prikazana

kao naponopreme. Te

isklopljen bprema zemlj

Spojiti visolove 2 do 6,

2.12 Tipični na

KLOPKE I

opki i prekid

st izolacije

st

ta prekidača

je može biolacija otpo

ra izolacije

astoji od pra određivanNekoliko faže ukazati da izolacijs

otpornost. Uznači da jm za izradua pojediniha je na slici 2nski transfostovi otporbudući da sji dok su dr

oko naponsk, naizmjenc

ačin spajanja

I PREKID

dača uključu

a

iti provedenrmetar pozn

e

rimjene istonje megaohmfaktora treba

niske vrijeski sustav s

U pogledu ove kvaliteta

u ovog testah grana kru2.13. Prilikoormatori i rnosti izolae izolacijskruge dvije u

ki dovod nace, sa ostalim

otvorenog pre

DAČI

uje sljedeće

n na svim natiji kao M

osmjernog nm vrijednoa imati na ednosti izols niskom dvoga, rezult

sustava pra na prekidauga za testom testiranjodvodnici cije rade s

ki testovi za uzemljene.

a pol 1. Uzem polovima

ekidača za tes

e:

vrstama elMEGGER ®

napona (50sti otpora. umu prilikolacijskog ot

dielektričnomtate testa trerimarne izo

aču snage sktiranje otpoja izolacije,prenapona

se pomoću sabirnice zProcedura z

mljiti ili zaa uzemljenim

st otpornosti iz

lektričnih s®.

00-15,000V Ovaj test n

om izvođentpora zbog m čvrstoćoeba tumačitiolacije sa sklopa prikazornosti izol, preporučlji

budu izolprekidača

zaštitne opreza ovaj test

štititi ostalem.

zolacije

sklopki i

DC) na ne znači nja ovog

mnogih m može i samo u stajališta zan je na lacije na ivo je da irani od kada je

eme rade t opisana

e polove.

Prekidatreće faz

Statičnauzemlje3 i 1.

U slučasvaki iz10000 mprekidačzaštićenizolacijspremašuBilo kojmegaommjere dprilikomslučaju nego semegaomPošto iznjihovo

Slika 2.13

ač zatvoren:ze. Ponoviti

a oprema (sene ili zaštić

aju vanjskozvod sa svojmegaoma prč odvojen o

n. To znači ske motke, uje ja kompone

ma obično sda više nisu m rada u ne

ne izolirane proglase nma. zvodi i osta testiranje k

Testiranje izo

: Spojiti visi to za faze

sabirnice) : ćene. Ponov

og sabirničkjim izolacijsri 20 °C. Ovod svojih vda pojedinzaštita od

nenta koja jese uništavajupouzdani z

e standardnnih izvoda inepouzdanim

ali povezanikoristi se M

olacijske otpor

soko napon2 i 3 sa osta

Spojiti visoviti test za p

kog povezivskim dijelovvo podrazum

vanjskih stezne kompone

luka, itd., navedenu e površno ou iznutra, z

za normalanim uvjetimi gornji i doma zato što

i dijelovi imEGGER ins

rnosti grana k

nski dovod alim fazama

oko naponsprovjeru otp

vanja uljnovima trebaomijeva da jzaljki i da jente kao šttrebaju im

očišćena i ozbog prisutnn rad, a bez a kao na pronji dio moje vrijedno

maju vrlo vstrument sa

kruga prema z

na pol 1, sa uzemljeni

ki dovod naornosti izol

og prekidačo imati, za pe ulje u sprje porculano su ne izo

mati vrijednovrijedn

sušena, a imnosti vlage da budu reprimjer prilikoraju biti saost izolacijs

eliku vrijedopsegom o

zemlji distribu

sa uzemljenm.

a fazu 1 prilacije izmeđ

a, iskustvo pouzdan radremniku u dnski štit za olirani izvoost izolacijsnost. ma vrijednoili karbonizparirani. Ovkom grmljaavršeno čisske otporno

dnost izolacod minimaln

cijske ploče

nim polom d

i čemu su fađu faza 1 i 2

je pokazald, otpornost dobrom stanatmosferskedi, križni eske otporno

ost manju oziranih putovo se javlja,avinskih smti ili zaštićesti manja o

cijske otpornno 10000 m

druge ili

aze 2 i 3 2, 2 i 3 te

lo da bi veću od

nju, da je e prilike

elementi, osti koja

od 10000 ova do te , obično,

metnji. U eni prije

od 10000

nosti, za megaoma.

MEGGER instrumenti koji imaju raspon do 50000 megaoma dopuštaju praćenje propadanja izolacije prije nego vrijednost dosegne kritičnih 10000 megaoma.

2.6.2 dc visoko naponski test

Visoko naponsko testiranje zaštitne opreme uključuje testiranje prekidača i sabirnica zaštitne opreme odvojeno. Ovaj veliki test određuje stanje izolacije dijelova opreme. DC test zaštitne opreme nije preporučljivo koristiti za testiranje AC zaštitne opreme zbog toga što sustavi istosmjernog napona ne proizvode slična naprezanja u izolaciji kao ona u radnim uvjetima. Štoviše, DC visokonaponski test proizvodi koronu i ostavlja trag koncentriranih udara na oštrim rubovima i krajevima sabirnica. Korona i tragovi više su izraženiji kod starije opreme te je zbog toga preporučljivo izbjegavati testiranje takove opreme. Procedura DC testova slična je onoj kod AC testova. U tablici 2.5 dane su preporučene vrijednosti napona za različite klase opreme prilikom obavljanja DC visoko naponskog testa. Visoko naponski test trebao bi se provoditi u sličnim uvjetima kao i komercijalni testovi. Zaštitna oprema mora biti obrisana, očišćena i vraćena u dobro stanje prije obavljanja testa. Očitanja temperature i vlažnosti moraju se bilježiti kako bi se mogle provesti korekcije nakon testiranja.

2.6.3 Test mjerenja otpora kontakata prekidača

Nepomični i pomični kontakti prekidača napravljeni su od materijala koji pruža dobar otpor luku. Međutim ako kontakti nisu redovno održavani otpor uslijed ponavljanja luka raste na štetu provodnosti kontakata. Pojačana korozija kontakata odražava se na moć prekidača. Jedan način za provjeru kontakata je da se priključi istosmjerna struja te da se izmjeri otpor ili pad napona na zatvorenim kontaktima. Otpor kontakata prekidača treba se mjeriti od izvoda do izvoda dok je prekidač zatvoren. Za srednji i visoki napon preporučljivo je da se test provodi sa mikroommetrom koji ima DC izlaz od najmanje 100 A. Upotreba jače struje daje nam pouzdanije rezultate nego upotreba slabija struja. Vrijednosti otpora obično se mjere u mikroomima (µΩ).

2.7 Motori i generatori

Sustav električne izolacije je najznačajniji dio motora i generatora koji zahtjeva periodično održavanje i testiranje.

Tablica 2.5 Struja visokog potencijala

Test vrijednosti održavanja

Nazivni pogonski napon ( V )

Jednominutni istosmjerni testni napon

240 1,600 480 2,100

600 2,300 2,400 15,900 4,160 20,100 7,200 27,600 13,800 38,200 23,000 63,600 34,500 84,800

Izolacijski sustav strojeva je podvrgnut različitim stupnjevima mehaničkog, termičkog i električnog naprezanja. Pouzdanost stroja ovisi o ispravnosti njegove izolacije. Zbog toga, program preventivnog održavanja trebao bi sadržavati učinkovit program testiranja, zajedno s vizualnom inspekcijom i rutinskim održavanjem, da bi se procijenilo stanje izolacije.

Izolirani dijelovi koji se nalaze u motorima i generatorima sastoje se od statorskih namota, polja namota, potpora namota, olova i prstena kolektora, statorske jezgre i ostalih dijelova. Održavanje i program testiranja trebao bi biti isplaniran tako da detektira i prikupi podatke o naznakama zamora materijala (trošenja) kojima su motori i generatori podložni. Slijedeći testovi istosmjernim naponom mogu biti provedeni sa svrhom preventivnog održavanja kako bi se stekao uvid u stanje izolacije motora i generatora.

Test otpornosti izolacije

Ovo testiranje provodi se sa istosmjernim naponima od 500 do 5000 V i daje nam povratnu informaciju o stanju izolacije stroja. Čista, suha izolacija ima jako malo curenja napona u usporedbi s mokrom i kontaminiranom izolacijom. Ovo testiranje ne provjerava visokonaponsku čvrstoću izolacije, ali nam daje informacije o tome da li izolacija ima veliki ili mali otpor curenja napona. Ovakvo testiranje se često provodi prije visokonaponskog testiranja kako bi se vidjelo da li je došlo do kontaminacije ili kvara na izolaciji. Ovakvo testiranje se može obaviti na svim dijelovima strujnog kruga prema zemlji. Sljedeće procedure su dane za obavljanje testiranja na poljima namota, statorskim namotima i na pojedinačnim statorskim namotima. Tipično spajanje sinkronog stroja (generatora) prikazano je slikom 2.14.

Slika 2.14 Tipično in-service spajanje za sinkrone strojeve (generatore)

2.7.1 Procedura za testiranje polja namota

Shema spajanja za testiranje je prikazana na Slici 2.15 , a postupak je sljedeći :

Podignuti četkice na rotoru Odspojiti neutralni izvod od neutralnog uređaja ili uzemljenja Uzemljiti sve statorske izvode, statorski oklop i osovinu rotora Uzemljiti f1 i f2 na 30 minuta prije provođenja testiranja da se u potpunosti izbiju namoti. Odspojiti uzemljenje od f1 i f2 , spojiti test instrument (megohmmetar) izvodom uzemljenja na uzemljenje, i dovesti testni napon na f1 i f2 Provedi nešto od sljedećeg : Deset-minutni test za određivanje polarizacijskog indeksa (PI)

Jedno-minutni test za određivanje pokazatelja dielektrične apsorpcije (DAR) Jedno-minutni test za određivanje vrijednosti otpora izolacije.

2.7.2 Testiranje cjelokupnog statora ( armaturnih namota)

Dana je sljedeća procedura za provođenje testiranja, te je dijagram spajanja prikazan na Slici 2.16

Slika 2.15 Ispitna shema za otpornost izolacije polja namota.

Slika 2.16 Ispitna shema cjelokupnog statorskog namota.

Provjeri da su statorski oklop i osovine rotora uzemljene Uzemlji rotorske izvode f1 i f2

Spoji izvode uzemljenja instrumenata na uzemljenje i dovedi testni napon Svi izvodi motora su spojeni zajedno.

Maknuti uzemljivačke izvode sa statorskih namota Izvesti sljedeće:

Deset-minutni test polarizacijskog indeksa (PI) Jedno-minutni test dielektrične apsorpcije (DAR) Jedno-minutni test vrijednosti otpora izolacije.

2.7.3 Cjelokupni sistematski test za motore i generatore

Cjelokupni sistematski test uključuje generator, transformator, sve statorske namote, izoliranu faznu sabirnicu, i niskonaponsku stranu namota generatora step-up transformatora. Ovaj test se provodi kao screening test nakon neprirodnog događaja u stroju. Ako su očitanja zadovoljavajuća, nije potrebno raditi daljnje testove. Ako su očitanja upitna i niska, izvodi stroja se odspoje i pristupa se pronalaženju izvora problema. Slično, može biti poželjno testirati motor i pripadajuće kabele s izuzećem nepotrebnog iskapčanja izvoda motora. Sheme spajanja prikazane su na Slici 2.17(a) i (b) za sustav generatora i motora.

2.7.3.1 Pojedinačno testiranje namota statora

Dana je slijedeća procedura za obavljanje tog ispitivanja, a ispitna spojna shema prikazana je na Slici 2.18.

Uzemljeni stator u intervalima od 30 min.

Odspojiti sve spojke statora od T1 do T6 i ostaviti uzemljenu spojku odspojenu.

Testiranje T1-T4 spojiti sa T2-T5, T3-T6, i rotor uzemljeni.

Testiranje T2-T5 spojiti sa T3-T6, T1-T4, i rotor uzemljeni.

Testiranje T3-T6 spojiti sa T1-T4, T2-T5, i rotor uzemljeni

(a)

(b)

Slika 2.17 – Ispitna shema spoja cijelog sistema za generator ili motor: (a) generator (b) motor

Slika 2.18 – Spojna shema za testiranje pojedinačnog statorskog namota

U tablici 2.6. su prikazana četiri testa za mjerenje otpora izolacije.

IEEE Std 43-1991 , “ Preporučene prakse za testiranje izolacije rotacionih strojeva“, se bavi problematikom provođenja i interpretacije mjerenja otpora izolacije rotacionih strojeva. Sagledava faktore koji utječu ili mijenjaju karakteristike izolacijskog otpora, skicira i preporučuje ujednačene metode za izradu testova i prezentira formule za izračun približnih najmanjih vrijednosti otpora izolacije za različitih tipova istosmjernih i izmjeničnih rotacijskih strojeva. Vodeće smjernice :

“ Preporučeni minimum otpora izolacije Rm za istosmjerne i izmjenične strojeve statorskih namota te za istosmjerne i izmjenične strojeve rotorskih namota može se odrediti :

Rm = kV + 1

Gdje:

Rm = preporučeni minimalni otpor izolacije u megaohmima pri 400C cijelog namotaja stroja

kV = razlika potencijala među spojkama motora, u kilovatima

U primjeni gdje je stroj bitan, smatra se dobrom praksom da inicijalni početni uvjeti unutarnjih otpora budu značajno iznad minimalnih vrijednosti, te padaju prilično blizu tom iznosu.“

Tablica 2.6 povezivanje izolacijskih otpora

Testirani namoti Spojevi naponskog testiranja Uzemljenje Slika

Rotacijsko polje f1 ,f 2

Rotor,statorski okvir, f1 ,f 2

T1, T4, T2,T5, T6 2.15

Cijela statorska armatura T1,T4,T3,T5,T3,T6 Rotor,statorski okvir, f1 ,f 2 2.16

Cjelokupni stator,vodiči,

transformator

Uzemljeni primar

transformatora Rotor,statorski okvir, f1 ,f 2 2.17

Pojedinačni statorski namoti:

T1‐T4

T2‐T5

T3‐T6

T1,T4

T2,T5

T3,T6

Rotor,statorski okvir, f1 ,f 2

T2, T5, T3,T6

Rotor,statorski okvir,

T1, T3,T6

Rotor,statorski okvir, f1 ,f 2

T1, T4, T2,T5

2.18

Vrijednosti polarizacijskog indeksa od 2 ili više prihvatljive su za načine izolacije poput lakom i smolom izoliranih namota , budući da termo plastična izolacija ima vrijednosti veće od 2. vrijednost polarizacijskog indeksa manja od 1 ukazuje na pogoršanje namota koje bi trebalo ispitati. Vrlo visoke PI vrijednosti (iznad 5) ukazuju na isušene, krhke namote, kao u slučajevima starih strojeva.

2.7.4 Istosmjerni prenaponski test

Istosmjerni prenaponski test se provodi na motorima i generatorima radi mjerenja izolacijske dielektrične probojne čvrstoće. Taj test može se provesti i tijekom redovitog održavanja ili nakon učinjenih popravaka na stroju. Svi dijelovi stroja mogu biti temeljito testirani ne bi li osigurali da izolacija ima dovoljno jaku dielektričnu probojnu čvrstoću za sigurno djelovanje. Kao opće pravilo za izmjenični napon prilikom tvorničkog testiranja namota strojeva bilo motora ili generatora, bazira se na vrijednosti djelatnog napona stroja. Uobičajeno pravilo za izradu tvorničkih testnih vrijednosti za statorske namote je dvostruka vrijednost napona (E) plus 1.000 V. Za rotorski namot je vrijednost deset puta veća od uzbudnog napona. Za

konverziju tih vrijednost u istosmjerne testne vrijednosti prenapona , multiplikacijski faktor iznosi 1.7. Preporučena istosmjerna prijamna provjera iznosi 75 posto izmjeničnog napona korištenog prilikom tvorničkog testiranja opreme, dok je za istosmjerni napon prilikom održavanja preporučeno držati na 65 posto tvorničke testne vrijednosti. Te vrijednosti se mogu prikazati slijedećim jednadžbama :

Dc testni napon prilikom prihvata = [(2 × E)+1.000] × 1.7 ×0.75 V

= (2.55E + 1.275) V

Dc testni napon prilikom održavanja = [(2 × E)+1,000] × 1.7 ×0.65 V

= (2.21E + 1.105) V

Spomenute vrijednosti mogu varirati ovisno o tipu i veličini stroja. Standardna trajanje istosmjernog prenaponskog testa je obično 1 – 5 minuta za većinu električnih strojeva , ali također ovisi o tipu i veličini. Čitaocu se za daljnje informacije o toj temi preporuča konzultirati IEEE normu 95, Vodič za testiranje izolacije velikih A-C rotacionih strojeva sa visokim dielektričnim naponom. Da bi dobili suvisli rezultati istosmjerni testni napon prilikom održavanja ne bi smio biti ispod 50 posto vrijednosti tvorničkog izmjeničnog testiranja opreme.

2.7.5 Test - napon nasuprot struji propuštanja (korak-napon test)

Test istosmjernog prenapona je kontrolirani test ; povećanje narinutog napona se kontrolira mjerenjem propuštanja struje da bi se identificirala moguća buduća otkazivanja izolacije namota sa svrhom zaustavljanja testa ukoliko dođe do kvara. Ovaj test se uobičajeno zove korak-napon test, a shema testa je prikaza na slici 2.19. Tijek testa se može opisati kako slijedi:

Slika 2.19. Shema spoja za testiranje istosmjernog prenapona za armaturu izmjeničnog stroja (stator)

Prvi korak napona je uobičajeno ⅓ izračunatog iznosa napona za testiranje. Očitanje se uzima u koracima od 1 minute do maksimalno 10 minuta.

Idući korak je povećavanje napona u koracima od oko 1000 V i mjerenje vrijednosti propuštene struje u svakom koraku. Treba napomenuti da je, između dva koraka, potrebno ostaviti dovoljno vremena da se vrijednost mjerene struje stabilizira.

Za svaki korak je potrebno unijeti vrijednosti mjerene struje na y-os u odnosu na narinuti napon na x-osi. Za dobar sustav izolacije će dobivena krivulja biti glatka sa rastućim nagibom. Svaka nagla promjena krivulje znači indikaciju skorog otkazivanja izolacije.

Također je potrebno i poduzeti korake za eliminiranje utjecaja korone u svrhu mjerenja stvarne vrijednosti propuštene struje.

2.7.6 Test - propuštena struja naspram vremena

Ovaj test može zamijeniti prethodno navedeni test. Glavna značajka je odvajanje struje apsorpcije (eng. absorption current) od ukupne struje propuštanja. U testu je dozvoljeno razumno vrijeme između koraka napona tako da se omogući „nestajanje“ struje apsorpcije prije očitanja napona. Za potpuno eliminiranje struje apsorpcije potrebno je nekoliko sati testiranja. Zbog toga je razumno vrijeme između koraka 10-ak minuta. Sam test se opisuje u dodatku IEEE standarda 95:

Narinuti napon u iznosu od 30% napona namota stroja i držati napon jednakog iznosa 10 minuta. Očitanje se uzima u jednakim intervalima te se unose na log-log graf, gdje je propuštena struja na y-osi, a vrijeme na x-osi.

Potrebno je stvoriti krivulju u odnosu na unesene točke na grafu. Ta krivulja se koristi da se izračuna udio struje propuštanja u mjerenoj struji. Očitanja ukupne struje u intervalima od, recimo, 1, 3 i 10 minuta se uvrštavaju u slijedeću formulu koja se koristi za izračun struje propuštanja (C).

2

gdje je:

– ukupna struja u intervalima od 1 minute

– ukupna struja u intervalima od 3 minute

– ukupna struja u intervalima od 10 minuta

Vrijednost komponente C koja se dobije ovom formulom se oduzima od ukupne struje u intervalima od 1 i 10 minuta. Razlika tih vrijednosti daje vrijednost struje apsorpcije. Ove vrijednosti se dalje koriste za računanje faktora apsorpcije N, za koji vrijedi:

gdje je

- struja apsorpcije u intervalima od 1 minute

- struja apsorpcije u intervalima od 10 minuta

Faktor apsorpcije N se tada koristi za odabir vremenskih intervala iz unaprijed izračunatog rasporeda, kako je pokazano u IEEE standardu 95, 1991. Zatim se nastavlja sa završnim koracima testa koristeći te vrijednosti. Očitanje struje propuštanja se vrši na kraju svakog koraka.

Nova krivulja se generira unošenjem vrijednosti mjerene struje propuštanja na y-os u odnosu na narinuti napon na x-osi. Dobivena krivulja bi trebala biti rastuća ravna linija ukoliko je stopa porasta narinutog napona linearna. Vlaga u izolaciji će uzrokovati stalni porast krivulje dok će šupljine u izolaciji uzrokovati manje prekide nagiba krivulje. Međutim, nagli prekid krivulje obično predstavlja predstojeći kvar.

2.8 Odvodnici prenapona

Testovi održavanja koji mogu biti napravljeni na odvodnicima prenapona s izmjeničnim naponom su mjerenje otpora izolacije i ispitivanje visokim naponom. U nastavku su poopćeni

postupcnapona:

1. Pukpoo

2. OIo

3. Toootusn

1.

ci održavanj:

Primjenjujuuređajem zakarakteristipuno niža, očitanja s opreme.

Odvodnici Izmjenični odvodnika p

Terenska isoperacija mobilježjima oštećen odtrenutnim uređajima spoju. Savjnajpotpunij

ja odvodnik

u se (uobiča ispitivanječna za svak

primjericeprethodnim

prenapona ispitni nap

prenapona.

spitivanja omjerenjem uzemljenja

dvodnik. Prvrijednostimili usporedetuje se, aki podaci što

ka prenapo

čajeno) 250em otpora i

ki od tipovae 500 MΩm rezultatim

mogu se ipon trebao

odvodnika "struje kr

a odvodnikarocjena ispma struje dnim vrijedko je moguo omogućuje

na za prov

00 V za linizolacije kaa odvodnikaΩ. Procjena

ma ispitiva

ispitati i koo bi biti 1

"station-clasroz odvodna, povećanjepitnih podat

s vrijednodnostima truće, i mjerene najbolju u

(a)

vođenje test

nijski prikljako je prikaa. Ona mogu

može bitianja ili vri

orištenjem 1.7 puta ve

ss" mogu snik. Zbog e struje iznataka treba

ostima preti jednopolnnje oscilogr

usporedbu.

tova otpora

jučak s bazzano na slicu biti i do 1i temeljenaijednostima

visokog izeći od pro

se ostvariti visoke im

ad normalnbiti temelj

thodnih mjna odvodnirafom, jer s

izolacije i

zom uzemljci 2.20. Oči10000 MΩ,a na usporea ispitivanj

zmjeničnog ocijenjenog

tijekom nompedancijee razine upuljena na usjerenja na ika u zajedse tako osig

visokih

jenom s itanja su , a druga eđivanju a slične

napona. napona

ormalnih e prema ućuje na sporedbi

sličnim dničkom guravaju

2.9 K

Nekolikfaktora Faktori distribu1976. Sgovori o

2.9.1 T

Slika 2.20 Igornjeg o

Kondenzat

ko različitihsnage. Korkoji utječu

ucijskim linSekcija 6.06o sljedećim

Testovi pr

Prije puštan

Ispitni spojedvodnika (c

tori

h testova morisnici izab

u na selekcinijama, vjer6. , dopunje

opcijama.

rovjere sta

nja u rad, pr

evi odvodnic) spoj za is

ogu biti probiru one tesiju istih morojatnost kvena u ožujk

anja novih

rovjerite slj

(b)

(c)

(d)

ika prenapospitivanje sr

donjeg odv

ovedeni na kstove koje sogu biti tipovara i drugku 1977, '' T

h kondenza

jedeće testo

na: (a) osnorednjeg odvvodnika

kondenzatosami smatrovi baterijago. NEMA Terenska ist

atorskih je

ve:

ovni spoj (bvodnika (d) s

rima koji suaju potrebn, kao bateriStandards

traživanja n

edinica

b) spoj za ispspoj za ispit

udjeluju u knima i prakije u trafostPublication

na kondenz

pitivanje tivanje

korekciji ktičnima. tanici ili n CPI – atorima''

• Priključak - priključak AC/DC visokonaponski test na 75% kapaciteta proizvodnje

• Test kratkog spoja priključak - kućište impulsni i DC visokonaponski test određen tablicama vrijednosti napona. '' Iskustvo je pokazalo da ovakav test nije nužan na svim kondenzatorskim jedinicama''

2.9.2 Testovi provjere stanja kondenzatorskih jedinica poslije puštanja u pogon

Uporabljivost kondenzatorskih jedinica može biti određena sa jednim ili više sljedećih testova u slučaju da se desi neka nezgoda ili poteškoća u radu.

• Jakost izolacije linija-linija i linija-kućište visokonaponski test isto kao i kod novih

kondenzatora

• Kapacitivna mjerenja po strujnim mjerenjima na poznatom naponu i frekvenciji

• Linija – linija test na otpornost izolacije

• Linija – kućište test na otpornost izolacije

• Gustoća tekućine na 75 °C

• Linija – kućište i linija – linija izolacijski faktor snage

Tablica 2.7. – AC/DC Terenska ispitivanja kondenzatora na visokom naponu

Ocjena kondenzatora (V) Terenska ispitivanja (V)

216‐ 1,199 1, 200‐ 5,000 5, 001‐ 15,000 13,200‐ 22,000

15,000a 28,500 39,000 45,000

a) Za unutarnje jedinice trebalo bi koristiti samo 7,500

NEMA Standards Publication CPI – 1976. , dopunjena u ožujku 1977, navodi opcije koje omogućavaju korisniku da razvije program ispitivanja po svojim potrebama.

Mjerenja izboja otpornika i kalkulacije strujnih mjerenja na niskom naponu mogu biti uspoređeni sa tvorničkim vrijednostima i služe kao referenca za buduće usporedbe. Strujna mjerenja na niskom naponu služe za dvije iduće svrhe:

Detekcija kratkospojnih područja u kondenzatoru.

Određivanje i korekcija nebalansiranih struja u razdvojenim baterijama tokom instalacije

Programi ispitivanja za trafostanice i distribucijske linije su se pokazali realističnima tokom instalacije te u pogonskim situacijama. Tablica 2.7 referencira da NEMA preporuča testne vrijednosti

2.10 OCJENJIVANJE REZULTATA TESTOVA

Mjerenja otpornosti izolacije, skupa sa ostalim informacijama, mogu poslužiti kao vodič za određivanje koje postupke primijeniti na električnim aparatima i kablovima. Izbori su sljedeći:

Postaviti ili resetirati strujni krug u pogon do iduće inspekcije

Trenutno resetirati strujni krug, ali planirati čim prije moguće korekcije

Izbaciti iz pogona dok se ne naprave potrebne korekcije

Koji se faktori trebaju uzeti u obzir da se odredi da li je izolacija dobra ili loša?

Pravilo palca: Minimalna dozvoljena vrijednost izolacije za uključivanje u pogon je 1 MΩ po kilovoltu plus 1 MΩ. Više je bazirano na iskustvima nego karakteristikama izolacije. Otpor izolacije nikad ne bi smio biti manji od 1 MΩ za bilo koju opremu.

Tvorničke informacije kad su dostupne

Uspoređivanje sa vrijednostima koje dobivamo sa primanjem opreme ili instalacijom

Uspoređivanje sa vrijednostima dobivenim u prijašnjim testovima

Uspoređivanje sa vrijednostima od sličnih jedinica

Koji se fizički faktori mogu utjecati na rezultate?

Onečišćenja uključujući prljavštinu, otrove, soli i vlagu

Onečišćenja pri spajanju priključaka, ili na kraju poveznice mogu uzrokovati loše rezultate i stvarni rezultati navoja ili kablova će biti nepoznati

Rezultati bi trebali biti uspoređivani sa uobičajenim temperaturama, na primjer, 20 C. Različiti izolacijski materijali imaju različite temperature koji su dostupni u tvorničkoj literaturi

2.10.1 Dozvoljeni kriteriji za ocjenjivanje izolacije

Minimalni dozvoljeni otpori izolacije sa sigurnu uporabu za svaki nominalni napon su zadani u tablici 2.8. Vrijednosti ispod dozvoljenih ukazuju na vlagu, toplinska ili kemijska zagađenja, onečišćenja ili fizičku štetu. Oprema koja ima niže otpore izolacije od dozvoljenih

je osjetljiva na razorne štete i mora se trenutno izbacit iz pogona pa i zbog ekonomskih razloga.

Tablica 2.8. – minimalno dozvoljeni otpor izolacije na 20 C za sigurno puštanje u pogon električne opreme

Tipični napon sustavaa

Minimalni prihvatljivi

otpor, MΩb 600V 120, 240, 480V ac;

125, 250V 1.5

2.4kV 2.4kv 3.4

5kV 4.16kV 5.16

7.2kV 6.9kV 8.2

15kV 13.8kV 14.8

36kV 20‐25, 34.5kV 35

72kV 69kV 70

145kV 115, 138kV 139

252kV 230kV 231

550kV 500kV 501

a Otpor iznad tih vrijednosti ne mora nužno označavati dobro stanje izolacija, ali je uvjet da oprema može biti u pogonu bez značajnog rizika od velike štete.

Izolacijski otpori veći od minimuma pokazuju samo da gore napomenuta onečišćenja nisu prisutna i da se oprema može pustit i u pogon. To ne znači nužno da izolacija ima dovoljnu dielektričnu čvrstoću ili da nije dotrajala. Čisti, suhi izolacijski sustavi u izvrsnim stanjima bi trebali imati vrijednost izolacijskog otpora za red veličine veći od minimalno dopuštenih. Kao primjer, otpor od dobrih 600 Voltne izolacije je obično u vrijednostima od 100 – 1000 MΩ. U stvarnosti , mjerenja izolacijskih otpora su jednokratno od malog značaja dok god su dosta iznad minimalno dozvoljenih vrijednosti. Međutim, dugoročno trend smanjivanja otpora jako ukazuje na progresivno propadanje koje bi trebalo biti istraženo i ispravljeno. Utjecaji irelevantnih faktora bi morali biti uklonjeni iz cijele serije očitavanja izolacijskih otpora. Primarni faktor je temperatura. Mjereni otpor od čvrste izolacije može se promijeniti za dva reda veličine dok njegova temperatura varira od najniže do najviše vrijednosti u dozvoljenom rasponu za opremu. Da bi se ti efekti eliminirali, testovi bi se uvijek trebali obavljati pri istim temperaturama izolacije, ili bi se rezultati trebali konvertirati na uobičajenu temperaturu. Procedure testiranja izolacijske opreme bi trebali biti napisani prema tim rezultatima. U praksi, prva alternativa implicira ili testiranje izolacije kada je na normalnoj pogonskoj temperaturi, čim je prije moguće poslije normalnog perioda ili kad se izolacije ohladi na stanje kad je temperatura iznad neke točke i ostaje relativno stabilna od testa do testa. Druga alternativa, koja je uobičajeniji pristup, otpori mjereni na različitim temperaturama se konvertiraju na uobičajeni temperaturu od 20 °C pomoću tablica korekcijskih faktora koje postoje u literaturi i u tablici 2.1. Temperaturni koeficijenti otpora variraju sa kemijskim sastavom izolacije, tako da postoje različiti korekcijski faktori za različite izolacijske sustave. Literatura proizvođača opreme je najbolji izvor za informacije o korekciji temperature. Vlažnost također utječe na mjerenje izolacijskih otpora, ali ni približno toliko koliko temperatura. Zapravo, velike varijacije u otporu izolacije radi promjene vlažnosti, u

nedostatku drugih objašnjenja, ukazuju na moguća zagađenja koja se trebaju istraživati. Obično nije potrebno ispravljati efekte vlažnosti. Tablice 2.8 – 2.13 pokazuju primjere ocjenjivanja izolacije za razne aparate i opremu kao dobre., loše ili da trebaju daljnja istraživanja.

2.11 Predostrožnosti kod testova istosmjerne struje

1. Istosmjerni test može biti proveden u svako vrijeme kad se oprema može izvaditi iz

pogona na par sati; iako, preferira se da test bude planiran u vezi sa periodičkim demontiranjem opreme radi inspekcije. To će ostaviti vremena da se istraže nezadovoljavajući rezultati istraživanja i da se obave potrebni popravci sa minimalnim utjecajem na uobičajenu proizvodnju.

Tablica 2.9. ‐ Primjer: Ocjena 15‐kV kabelskog očitavanja

Megaohm Vrijednosti

Test Faza 1 Faza 2 Faza 3 Dobro Loše Istražiti

1 4,000 4,500 3,500 X

2 4,000 800 3,500 X

3 4,000 50 3,500 X

4 4,000 200 3,500 X

5 4,000 1,000 3,500 X

6 4,000 4,000 3,500 X

Napomena: Test 4 pokazuje niske vrijednosti a nakon istrage naznačeno je napuknuće korica. Test 5, koji je bio proveden drugog dana na istom kablu, pokazuje veće vrijednosti otpora uslijed isušivanja. Test 6, proveden trećeg dana, pokazuje normalne vrijednosti zbog daljnjeg sušenja ali napuknuće korica još uvijek nije popravljeno

Tablica 2.10. – Primjer: Gromobran

Megaohm vrijednosti

Test Faza 1 Faza 2 Faza 3

1 8,000 8,000 50,000

Napomena: Vrijednost od 50,000-MΩ je prevelika i može izazvati oštećenje na gromobranu. Vrijednost od 8,000-MΩ je dobra.

Tablica 2.11. – Primjer: Generator

Generator Kriterij

Test Tip Stator Rotor Dobro Loše Istražiti

1 PI 4.1 2.6 X

2 PI 4.1 1.2 X

3 PI 4.1 7.0 X

Napomena: Test 2 ukazuje na postojanje vlage ili onečišćenja

Tablica 2.12 – vrijednosti otpora izolacije za transformatore

Stanje transformatora Očitanje nakon 1 min u megaohmima (ispravljeno na 20°C)

Novi mineralno‐uljni transformator ≥1,000

Stariji transformator 100‐1,000

Istražiti <100

Transformatori napunjeni askarelom sa visokonaponskim prekidačima

10‐50

Tablica 2.13. – DAR i PI primjeri za motore i generatore

Kriterij

Test Tip testa Dobro Upitno Loše

1 ≥1.4 1.25‐1.4 1.1‐1.25 <1.1

2 Polarizacijski indeks (PI)

≥3 2‐3 1.5‐2 <1.5

2. Oprema bi trebala biti izvađena iz pogona da bi se testovi uspješno obavljali na vrijednosti od 40 °C koja se najviše preferira

3. Izolacija navoja bi trebala biti relativno čista i suha. Ako je prisutna neka druga materija, navoji bi trebali biti očišćeni da bi se test mogao uspješno obaviti. Svako otapalo koje koristimo u čišćenju bi trebalo biti sposobno da temeljito ispari tako da površina izolacije ostane suha inače može doći do krivih očitavanja.

4. Gdje je god moguće, pogotovo kod velikih rotirajućih sustava, spojevi faza bi trebali biti odvojeni tako da se svaka faza zasebno testira, faza na fazu ili spoj faze sa zemljom. Svi navoji koji se ne testiraju trebali bi biti kratko spojeni i uzemljeni

5. Da bi se pridonijelo sigurnosti, prije bilo kakvih istosmjernih naponskih testova svi kablovi i jedinice bi trebali biti uzemljeni

6. Treba dopustit da se istosmjerni napon dovoljno isprazni, pogotovo u kablovima na kojima su netom izvršeni testovi. Uobičajeno pravilo palca kaže da bi vrijeme pražnjenja trebalo biti 4 puta duže od vremena punjenja