Skjult feil i viklingsforbindelse avdekket i 32 MVA generator‑oppspenningstransformator etter 23 års drift

Bakgrunn

En 32 MVA generator‑oppspenningstransformator hos et større nordamerikansk nettselskap hadde vært i stabil og pålitelig drift i mer enn to tiår da et vernsignal indikerte unormale forhold inne i transformatoren. Buchholz‑reléet løste ut og indikerte gassansamling i transformator­tanken, noe som utløste videre undersøkelser.
En løst‑i‑olje‑gassanalyse (DGA), gjennomført to uker senere, bekreftet en kraftig økning i hydrogeninnholdet til nær 1000 ppm, samtidig med økende konsentrasjoner av metan og karbonmonoksid. Gassmønsteret tydet på elektriske utladninger og lokal overoppheting inne i transformatoren.
På dette tidspunktet sto nettselskapet overfor et kritisk spørsmål: kunne transformatoren trygt settes tilbake i drift, eller var det under utvikling en intern feil? Gjeninnkobling uten ytterligere avklaring innebar en risiko for forverring av feilen, med mulig kraftig lysbuedannelse og permanent skade på viklingene.

Figur 1: resultater fra gass‑i‑olje‑analyse

Testresultater

Omdreiningstalltest (Turns Ratio Test)

Målingene av omdreiningstall var innenfor akseptable grenser for alle tre faser og bekreftet at det elektriske forholdet mellom viklingene var korrekt. Dette indikerte at viklingene elektrisk sett var intakte, og at problemet sannsynligvis ikke var relatert til viklingsforhold eller elektrisk koblingskonfigurasjon.

Figur 2: resultater fra omdreiningstalltest (Megger TAU3)

Viklingsmotstandstest

Målingene av viklingsmotstand avdekket en betydelig ubalanse. Resultatene ble verifisert gjennom to separate tester med instrumenter fra ulike produsenter, som begge bekreftet samme avvik.
På høyspentsiden var motstandsverdiene stabile, med kun 0,17 % variasjon mellom fasene, godt innenfor akseptable grenser.
På lavspentsiden ble det imidlertid målt en motstandsforskjell på 5,39 % mellom X1‑ og X2‑viklingene.
For en frisk transformator, målt ved samme temperatur, er det normalt at fase‑til‑fase‑forskjeller i viklingsmotstand ligger rundt 2 % eller lavere. Resultatene indikerte derfor med stor sannsynlighet en tilkoblingsfeil i lavspentsviklingskretsen.

Figur 3: resultater fra viklingsmotstandsmåling (Megger TAU3)

Kortslutningsimpedanstest

Målinger av kortslutningsimpedans ga også avvikende resultater, noe som ytterligere styrket konklusjonen om at det forelå en mekanisk eller tilkoblingsrelatert feil inne i transformatoren. Sammenholdt med ubalansen i viklingsmotstand pekte de diagnostiske funnene tydelig mot et problem knyttet til lavspenningsviklingenes tilkoblinger.

Figur 4: resultater fra kortslutningsimpedanstest (Megger TAU3)

Identifisering av rotårsak

For å bekrefte diagnosen ble transformatoroljen tappet, og det aktive apparatet inspisert visuelt. Rotårsaken ble umiddelbart identifisert.
Den pressede (krimpede) forbindelsen mellom X1‑viklingen og X1‑gjennomføringen hadde aldri blitt korrekt sikret under produksjon. Lederforbindelsen kunne skilles fra hverandre for hånd og viste tydelige spor av overoppheting og nedbrytning av olje.
Den løse forbindelsen førte til økt motstand i viklingskretsen. Den resulterende varmeutviklingen genererte gassene som ble påvist i gassanalysen og forårsaket motstands­ubalansen som ble observert under de elektriske testene. Selv om feilen sannsynligvis hadde vært til stede siden produksjonstidspunktet, forble den skjult i mer enn 23 år før den ble oppdaget.

Korrigerende tiltak

Den skadede lederdelen ble fjernet, og nye komponenter installert. Ettersom overopphetingen hadde påvirket deler av viklingsforbindelsen, måtte en lengre lederseksjon benyttes for å gjennomføre reparasjonen.
Ingeniørene måtte også fremskaffe et egnet krimpverktøy som kunne benyttes innenfor de begrensede plassforholdene inne i transformatoren. Etter fullført reparasjon ble transformatoren satt tilbake i ordinær drift.
 

Figur 5: løs leder funnet inne i transformatoren

Figur 6: overoppheting og oljenedbrytning ved løs lederforbindelse

Viktige funn

Undersøkelsen avdekket flere sentrale diagnostiske læringspunkter:

Sammenstilling av diagnostiske tester er avgjørende

Overvåkingssystemer som gassanalyse kan indikere unormale driftsforhold, men elektriske tester er nødvendige for å identifisere selve feilmekanismen.

Viklingsmotstandsmålinger er et kraftig diagnoseverktøy

Fase‑til‑fase‑forskjeller i viklingsmotstand større enn ca. 2 % kan indikere tilkoblingsfeil eller gryende viklingsskader.

Produksjonsfeil kan forbli skjult i flere tiår

I dette tilfellet lå en utilstrekkelig sikret forbindelse skjult inne i transformatoren i over 20 år før feilen ble avdekket.

Testutstyr brukt i casen

Alle de elektriske testene som er beskrevet i denne case‑studien, inkludert målinger av omdreiningstall, viklingsmotstand og kortslutningsimpedans, ble utført med testinstrumentet Megger TAU3. Dette instrumentet er utviklet for avansert testing og diagnostikk av krafttransformatorer og muliggjør flere kritiske tester med høy nøyaktighet i ett og samme system. Megger TAU3 er ett av instrumentene vi leverer, sammen med et bredt utvalg andre test‑ og diagnoseinstrumenter for transformatorer og høyspenningsanlegg, tilpasset både idriftsettelse, feilsøking og tilstandsovervåking.

For å se hele vårt utvalg av trafotestere klikk her:

Transformatortesting - Kjøp Megger Trafotestere i Norge | Rådgivning og Trafotest | IKM Instrutek