Muuntajaöljyn kunnossapito ja automaattinen kunnonvalvonta
Muuntajat ovat tärkeitä sähköjärjestelmän komponentteja. Muuntajaöljyjen kunnolla on suuri vaikutus muuntajan toimintaan, kestoikään ja turvallisuuteen. Jatkuvalla, nykyaikaisella muuntajaöljyn kunnossapidolla voidaan jatkaa muuntajan käyttöikää huomattavan paljon ja näin saada merkittäviä kustannussäästöjä. Lisäksi voidaan helposti toteuttaa on-line-kunnonvalvontaa muuntajaöljyille, jolloin saadaan jatkuva tieto muuntajaöljyn kunnon mahdollisesta muutoksesta. Muuntajakohtaisia kiinteästi asennettuja muuntajaöljyn kunnossapito- ja kunnonvalvontalaitteita käytetään tyypillisesti muuntajissa kokoluokiltaan 4,5…500 MVA.
Muuntajaöljyn kunto vaikuttaa oleellisesti muuntajan käyttöikään ja turvallisuuteen. Muuntajissa käytetään eristeenä runsaasti selluloosamateriaalia. Muuntajan käydessä muuntajaöljyyn voi muodostua kaasuja ja vettä, jotka reagoivat kemiallisesti selluloosan kanssa heikentäen selluloosaeristeen toimintaa ja käyttöikää. Lisäksi muuntajaöljyyn muodostunut vesi, kaasut ja kiinteät epäpuhtaushiukkaset voivat vaikuttaa muuntajaöljyn sähkönjohtavuuteen ja sitä kautta läpilyöntijännitteeseen sekä muuntajan turvallisuuteen.
Perinteisesti muuntajaöljyn kuntoa ja muuntajaöljyyn muodostuneita kaasuja ja vettä seurataan laboratorioanalyyseillä. Lisäksi selluloosaeristeistä voidaan ottaa näytteitä ja näin määrittää tarve muuntajan huollolle sekä mahdollisesti jäljellä olevalle käyttöiälle.
Muuntajalle suoritettava suurempi huoltotoimenpide voi tarkoittaa muuntajan lähettämistä huollettavaksi muuntajavalmistajalle tai huoltoa suorittavalle yritykselle, jolloin usein tarvitaan varamuuntaja tai joku muu vaihtoehtoinen energianlähde. Suurien muuntajien huolto, kuljetus ja huollonaikaisen energialähteen hankkiminen aiheuttavat huomattavia kustannuksia, joten muuntajaöljyn jatkuvalla kunnossapidolla ja kunnonvalvonnalla voidaan saavuttaa merkittäviä säästöjä.
Muuntajaöljyssä voi olla liuenneena jopa noin 10 % kaasua. Tehokkaaseen kaasunpoistoon on käytettävä alipainetekniikkaa, jotta myös liuenneet kaasut saadaan tehokkaasti poistettua. Nykyaikaisella tehokkaalla muuntajaöljyn kunnossapito- ja kunnonvalvontalaiteella voidaan poistaa muuntajaöljystä tehokkaasti mekaanisella suodattimella kiinteät epäpuhtaushiukkaset sekä alipainejärjestelmällä vesi ja kaasuja.
Kuva 1. Muuntajaöljyn kunnossapito- ja kunnonvalvontayksikkö.
Kuva 2. Tyypillinen alipainepumpun painekäyrä.
Taulukko 1. Esimerkki toteutuneesta muuntajaöljyn kunnossapidosta.
Kuva 3. Kuvan oikeassa reunassa muuntajaöljyn kunnossapito- ja kunnonvalvontayksikkö asennettuna.
Muuntajaöljyn kuntoa seurataan kaasuanalyyseillä, joten kaikkea kaasua ei saa järjestelmästä poistaa. Kaasuista poistetaankin suurin osa, mutta ei kaikkea. Kaasuanalyysit on mahdollista tehdä edelleen, myös muuntajaöljyn kunnossapito- ja kunnonvalvontalaiteen asentamisen jälkeen, tosin mahdollisesti hieman eri menetelmällä.
Muuntajaöljyn kunnossapitoja kunnonvalvontalaitteen asentaminen mahdollistaa myös online- kunnonvalvonnan muuntajaöljyille. Tällöin saadaan jatkuva tieto muuntajaöljyn kunnon mahdollisesta muutoksesta. Öljyyn liuenneen kaasun määrä vaikuttaa alipainelaitteesta mitattavaan paineeseen. Ilman öljyn kunnossapitoa öljyssä on tietty määrää liuennutta kaasua, ja laitteiston asentamisen jälkeen öljyn kaasupitoisuus saavuttaa tasapainotilanteen poistuvan ja muodostuvan kaasupitoisuuden mukaan.
Seuranta paineen avulla
Mittaamalla alipainelaitteen poistuvan kaasun painetta saadaan tieto kasvaneesta kaasunmuodostuksesta. Muuntajaöljyyn liuenneen kaasun määrä voidaan laskennallisesti määrittää mitatun paineen perusteella. Näin saadaan jatkuva tieto liuenneen kaasun määrästä. ** Lähtötilanne on noin 550 mbar abs. Kolmen kuukauden kuluttua saavutettu taso voi olla noin 100 mbar abs. Mikäli paine nousee yli tason 200 mbar abs ja laite on toiminnassa, muuntajaöljyn kaasunmuodostus on lisääntynyt ja on tarpeen tutkia tarkemmin, mitä ja miksi muuntajassa tapahtuu.
Lisäksi mittamaalla erityisellä vesipitoisuusanturilla saadaan jatkuva tietoa 4…20 mA:n signaalilla muuntajaöljyn lämpötilasta sekä öljyyn liuenneen veden määrästä.
Taulukosta 1 voidaan havaita, että kolmen kuukauden käytön jälkeen on kaasun määrä öljyssä alentunut merkittävästi, mikä havaitaan myös läpilyöntijännitteen kasvuna.
- kaasumäärän muutos 10,6 % -> 2,1 %,
- läpilyöntijännite 42 kV -> 79 kV.
Muuntajaöljyn kunnossapito- ja kunnonvalvontalaitteen asentaminen on kannattavaa sekä uusiin että jo käytössä oleviin muuntajiin, sillä laitteen avulla muuntajan jäljellä oleva käyttöikä kasvaa ja läpilyöntijännite suurenee. Tutkimuksissa on havaittu, että muuntajan käyttöikää voidaan kasvattaa jopa kolminkertaiseksi oikeanlaisella muuntajaöljyn kunnossapidolla. Tämä tarkoittaa, että oikeilla seuranta- ja ylläpitotoimenpiteillä 20 vuoden käyttöikä voi muuttua 60 vuodeksi.
