Μια Προσεγγιση Της Διαρκειας Ζωης Εξοπλισμου Των Δικτυων Ηλεκτρικης Ενεργειας Με Παραδειγμα Τους Μετασχηματιστες Διανομης

Abstract

Ο μετασχηματιστής διανομής είναι ένα ζωτικό και ακριβό στοιχείο του δικτύου μέσηςτάσεως. Η προληπτική διάγνωση και συντήρηση των μετασχηματιστών είναι απαραίτητεςπροκειμένου να βελτιωθεί η αξιοπιστία των ηλεκτρικών συστημάτων.Η εργασία αυτή αναφέρεται σε μετρήσεις της αντίστασης μονώσεως μετασχηματιστώνδιανομής σε διάφορες θερμοκρασίες και στον υπολογισμό, στη συνέχεια, του θερμικούσυντελεστή των μετασχηματιστών. Μετρήθηκαν συνολικά 72 μετασχηματιστές διανομήςαπό όπου υπήρξαν χρήσιμα συμπεράσματα για την γήρανση και την υπολειπόμενηδιάρκεια ζωής τους. Παρουσιάζεται μια μέθοδος πρόβλεψης της διάρκειας ζωής τωνμετασχηματιστών διανομής, η οποία μπορεί να έχει εφαρμογή και σε άλλο εξοπλισμό τωνδικτύων ηλεκτρικής ενέργειας, όπως διακόπτες, μετασχηματιστές εντάσεως, πυκνωτές κλπ.Η εργασία αποτελείται από επτά κεφάλαια. Στο πρώτο κεφάλαιο δίδεται μια εισαγωγήστα ηλεκτρομονωτικά υλικά (υγρά και στερεά) καθώς και στις δύο βασικές θεωρίες τωνφαινομένων προ και κατά τη διάσπαση των στερεών μονωτικών, ήτοι: τη μακροσκοπικήθεωρία και την κβαντομηχανική θεωρία. Παρουσιάζεται το σύστημα μόνωσης λαδιού-χαρτιού των μετασχηματιστών και οι βασικές τεχνικές για διάγνωση της κατάστασής του.Τέλος αναπτύσσεται και παρουσιάζεται ένα ισοδύναμο κύκλωμα του μετασχηματιστή τοοποίο διευκολύνει τη μελέτη των ποικίλων φαινομένων που εμφανίζονται κατά τηλειτουργία του.Το δεύτερο κεφάλαιο της εργασίας αφορά τον σκοπό της έρευνας που έγινε, ο οποίος είναιο προσδιορισμός του θερμικού συντελεστή του μετασχηματιστή και η προσέγγιση τηςδιάρκειας ζωής των μονώσεων του μετασχηματιστή, καθώς και άλλων συσκευών τωνδικτύων των οποίων το μονωτικό σύστημα αποτελείται από λάδι ή χαρτί και λάδι.Στο τρίτο κεφάλαιο δίδεται η μέθοδος πειραματισμού και περιγράφεται η διαδικασία τωνμετρήσεων.Στο τέταρτο κεφάλαιο παρουσιάζονται τα αποτελέσματα των μετρήσεων και υπολογισμών,σε πίνακες και γραφικές παραστάσεις, χωρίς κανένα σχόλιο.Στο πέμπτο κεφάλαιο γίνονται σχόλια επί των μετρηθεισών αντιστάσεων και επί τωνυπολογισθέντων θερμικών συντελεστών β των μετασχηματιστών.Στο έκτο κεφάλαιο παρουσιάζεται η προτεινόμενη μέθοδος εκτίμησης του υπολειπόμενουχρόνου ζωής των μετασχηματιστών διανομής. Φαίνεται ότι ο θερμικός συντελεστής τουμετασχηματιστή είναι ένα χρήσιμο μέγεθος αξιολόγησής του, γιατί σε συνδυασμό με τημέτρηση της αντίστασης μόνωσης δίδει πληροφορίες για τη διάρκεια ζωής της μόνωσης.Το έβδομο κεφάλαιο αναφέρεται στη συμβολή της εργασίας στην έρευνα και στιςπρακτικές εφαρμογές.Στο τέλος της εργασίας παρατίθεται η βιβλιογραφία που χρησιμοποιήθηκε.The distribution transformer is a vital and costly element of the medium voltagenetwork. Preventive diagnosis and maintenance of transformers are necessary in order toimprove the reliability of power systems.This thesis primarily refers to measurements of insulating resistance in distributiontransformers, at various temperatures, and there-after to calculations of the thermalcoefficient of the transformers. There were realized measurements on 72 distributiontransformers, that resulted in useful conclusions on ageing and the remnant life of thetransformers. A method for transformer life cycle prediction is presented. The method canalso be applied to other devices of the electric network, having oil or oil and paper asinsulating system.The thesis consists of seven sections. In the first section an introduction on dielectricmaterials (liquid and solid) is given, as well as on the two basic theories of the phenomenabefore and during the breakdown of the solid insulation materials, that is the macroscopicand the quantum mechanical theory. The oil-paper transformer insulating system ispresented, as well as the basic techniques for the assessment of its condition. At the end ofthe section a transformer equivalent circuit is developed, that facilitates the study of thevarious phenomena that are presented during its operation.The second section of this thesis has to do with the aim of the realized research, which isthe calculation of the thermal coefficient of the transformer and the approach of the lifetime of the transformer insulation.The third section describes the method of experimentation and the measurement procedure.In the fourth section the results of measurements and calculations are presented.In the fifth section comments on the measured resistances and on the calculated thermalcoefficients β of the transformers are made.In the sixth section the proposed method for estimation of the remnant life of thedistribution transformers is presented. It seems that the transformer thermal coefficient is auseful magnitude for transformer valuation, because in combination with the measurementof the insulation resistance gives information about the life cycle of the insulation.The seventh section refers to the contribution of this thesis in the research and in practicalapplications.At the end of the thesis the bibliography is cited.