zastosowanie metody rozmytej fali napięciowej w pomiarach izolacji
advertisement
ELEKTRYKA Zeszyt 2-3 (230-231) 2014 Rok LX Andrzej SIKORA, Barbara KULESZ Politechnika Śląska w Gliwicach ZASTOSOWANIE METODY ROZMYTEJ FALI NAPIĘCIOWEJ W POMIARACH IZOLACJI MASZYN ELEKTRYCZNYCH Streszczenie. W artykule przedstawiono problem przyspieszenia starzenia się izolacji w maszynie elektrycznej współpracującej z energoelektronicznym układem przekształtnikowym. Opisano metodę oceny stanu izolacji bazującej na generacji napięcia zmiennego przy przerwaniu obwodu zasilanego prądem stałym. Pokazano przykłady odpowiedzi różnych układów izolacyjnych przy zastosowaniu tej metody. Słowa kluczowe: maszyna elektryczna, układ izolacyjny, degradacja izolacji, fala napięciowa FREQUENCY RESPONSE METHOD IN DIAGNOSING CONDITION OF INSULATION SYSTEM IN ELECTRICAL MACHINES Summary. The paper presents problem of accelerated insulation aging in electrical machine cooperating with power electronics converter. The method of assessing insulation’s condition based on generation of ac voltage during breaking dc current flowing through the circuit is described. Examples of ac voltage wave generated in different insulation systems are shown. Keywords: electrical machine, insulation system, insulation degradation, voltage wave 1. SPECYFIKA PRACY MASZYNY ELEKTRYCZNEJ ZASILANEJ Z PRZEKSZTAŁTNIKA ENERGOELEKTRONICZNEGO Od kilkunastu lat obserwuje się lawinowy wzrost zastosowania nowoczesnych układów przetwarzania energii, złożonych z transformatorów współpracujących z układami przekształtnikowymi. Układy takie są stosowane w przemyśle, tam gdzie np. wymagane jest zasilanie odbiorników dużej mocy jakimś nietypowym napięciem (odbiory prądu stałego lub przemiennego inne niż typowe trójfazowe), w energetyce rozproszonej, gdyż pozyskiwanie energii elektrycznej ze źródeł odnawialnych, takich jak farmy baterii słonecznych oraz wysokosprawne małe elektrownie wodne i elektrownie wiatrowe, z generatorami synchronicznymi najczęściej wzbudzanymi magnesami trwałymi, wymaga dostosowania 104 A. Sikora, B. Kulesz częstotliwości i napięcia do parametrów sieci elektroenergetycznej. Stosowane są też w mniejszych układach, np. układach ładowania akumulatorów. W energetyce częściej stosowane są transformatory olejowe (z izolacją papierowo-olejową lub bawełniano-olejową), gdyż są znacznie tańsze od transformatorów suchych, a bezpieczeństwo pożarowe i ekologiczne w energetyce nie stanowi problemu, albowiem transformatory olejowe w energetyce są stosowane powszechnie od wielu lat i zagadnienie jest dobrze opanowane. W eksploatacji maszyn elektrycznych kluczową rolę odgrywa stan izolacji uzwojeń. Degradacja izolacji wskutek postępującego upływu czasu jest zjawiskiem naturalnym, może również następować wskutek warunków pracy maszyny. Postępujące osłabienie izolacji może w rezultacie prowadzić do awarii maszyny, np. w wyniku zwarcia zwojowego, fazowego lub doziemienia. Transformatory mogą być połączone z przekształtnikami energoelektronicznymi po stronie napięcia pierwotnego lub wtórnego. Często układy takie wykorzystują sterowanie typu PWM. Napięcie podawane na uzwojenia transformatora nie jest więc napięciem sinusoidalnym o częstotliwości 50 Hz, lecz jest to ciąg impulsów prostokątnych o zmiennej szerokości i częstotliwości zależnej od szybkości kluczowania zaworów energoelektronicznych. Cechą charakterystyczną takiego typu sterowania jest występowanie bardzo dużej szybkości zmian (w szczególności narastania) napięcia, rzędu kilkudziesięciu do kilkuset V/s, czyli o co najmniej 3 rzędy wyższej niż w układach z napięciem sinusoidalnym o częstotliwości 50 Hz. Zachodzi pytanie, czy zmiana rodzaju zasilania będzie oddziaływać na eksploatację transformatora (w sensie np. pogarszania się parametrów izolacji). Przy transformatorach suchych z izolacją np. żywiczną problem nie jest istotny. Standardowo transformatory olejowe mają izolację o odporności cieplnej klasy A, to jest 105°C, gdyż zarówno olej, jak i izolacja zwojowa (papier lub bawełna) w wyższej temperaturze ulegają degradacji. Praktyka eksploatacyjna wykazała, że żywotność transformatorów olejowych współpracujących z przekształtnikami energoelektronicznymi jest kilka razy mniejsza od żywotności transformatorów zainstalowanych w sieciach elektroenergetycznych i pracujących przy stałej częstotliwości i stałym napięciu. Zjawisko szybszej degradacji izolacji międzyzwojowej przy zasilaniu napięciem innym niż sinusoidalne jest doskonale znane i opisane w przypadku popularnego napędu przekształtnikowego złożonego z falownika napięcia i silnika indukcyjnego klatkowego [10,11,12,13,20,22]. Izolacja takiego silnika pracuje w znacznie trudniejszych warunkach niż izolacja silnika zasilanego napięciem sinusoidalnym. Im krótsze są czasy narastania napięcia w poszczególnych impulsach prostokątnych napięcia zasilającego (poniżej 1 s), tym bardziej ujawniają się zjawiska falowe w układzie przewody zasilające – silnik. Przewody takie można rozpatrywać jako linię długą złożoną z szeregu czwórników typu zawierających szeregowo indukcyjności i równolegle pojemności. Takie rezonansowe obwody skutkują pojawianiem się w układzie przebiegów o częstotliwościach rzędu kilkunastu-kilkudziesięciu MHz. Zastosowanie metody rozmytej fali napięciowej… 105 Przebiegi te powodują m.in. ładowanie pojemności (w szczególności międzyzwojowych uzwojeń) silnika, co z kolei prowadzi do występowania przepięć na zaciskach silnika. Zależą one głównie od charakteru impulsów napięciowych (kształt, częstotliwość), typu i długości przewodów zasilających. Występujące przepięcia mogą być kilka razy wyższe od napięcia znamionowego danego uzwojenia. Maksymalna szybkość narastania napięcia (du/dt)max jest definiowana tak, jak to zaznaczono na rys.1c, czyli (du/dt)max=(0,9UDC-0,1UDC)/tr. W literaturze napięcie maksymalne na uzwojeniu przyjęto określać Umax = 2,1UDC, przy czym napięcie stałe w obwodzie pośredniczącym prostownik-falownik, z uwagi na dużą wartość pojemności (falownik napięciowy), przyjmuje się dla prostownika zasilanego napięciem 3-fazowym UDC=22Uf. Dla falownika zasilanego z sieci 3x400 V, Uf = 231 V; UDC = 653 V; Umax=1371V~6UfN. Minimalny czas narastania napięcia na uzwojeniu od wartości 0,1UDC do 0,9UDC wynosi (tr)min 0,45 s, stąd maksymalna szybkość narastania napięcia (du/dt)max = 1450 V/s. b) a) C z1 C C z2 C R L C o1 C C o2 C UPWM C z3 C C o3 C C z4 C UPWM Cz1 C o4 C C z5 C C o5 C c) u(t) Umax 0,9UDC UDC 0,1UDC 0 t r t Rys. 1a) Przykładowy schemat zastępczy uzwojenia silnika z pojemnościami do masy Co i międzyzwojowymi Cz; b) schemat zastępczy dla chwili (t = 0) załączenia impulsu napięcia, c) wygenerowane przepięcie na uzwojeniu Fig. 1a) Exemplary equivalent scheme for motor winding – Co are capacitances between winding and ground, Cz are turn-to-turn capacitances; b) equivalent scheme for voltage switching time instant (t = 0), c) overvoltage generated at winding 106 A. Sikora, B. Kulesz Jak wynika z pojemnościowego schematu zastępczego uzwojenia – rys.1a, w pierwszej mikrosekundzie prawie całe napięcie odkłada się na pierwszych zwojach uzwojenia, gdyż Co>>Cz, a następnie przechodzi na pozostałe zwoje. Gdy przebieg napięcia na uzwojeniu ustali się, wówczas jego rozkład na poszczególnych zwojach jest równomierny. Szybkość narastania napięcia zasilania jest tego samego rzędu co czas propagacji napięcia wzdłuż uzwojenia silnika; impulsy są więc tłumione na kolejnych zwojach, czyli najwyższe napięcie odkłada się na pierwszych zwojach uzwojenia (nawet do 85% napięcia zasilania). Napięcie to często już jest wyższe od napięcia zapłonu korony wyładowań niezupełnych. Napięcie zapłonu nie jest stałe, gdyż zależy przede wszystkim od wykonania uzwojenia (budowa, rodzaj izolacji) i warunków środowiskowych pracy (temperatura, wilgotność, atmosfera chemiczna). Wyładowania rozwijające się w szczelinach, mikropęknięciach. banieczkach powietrza istniejących w izolacji emitują fale elektromagnetyczne i promieniowanie ultrafioletowe i podwyższają lokalnie temperaturę. Powietrze w szczelinach na skutek pola elektrycznego o wysokim natężeniu ulega silnemu zjonizowaniu. W wysokiej temperaturze i w obecności pola elektrycznego zachodzą reakcje chemiczne głównie między aktywnym tlenem i stałym dielektrykiem izolacji. Powstają związki chemiczne, m.in. gazowe (tlen, ozon, tlenki azotu), ciekłe (woda, kwasy) i stałe, co prowadzi np. do wzrostu przewodności powierzchniowej dielektryka, powstaje też żrący kwas azotowy. Zwiększone straty dodatkowe w silniku i straty dielektryczne prowadzą do zwiększonego przyrostu temperatury silnika. Zwiększony jest hałas magnetyczny i drgania. Reasumując, za postępującą degradację izolacji silnika (ale również przewodów zasilających) odpowiadają procesy cieplne i chemiczne, będące skutkiem oddziaływania pola elektrycznego, temperatury i wilgotności. Wiele firm stosuje specjalne układy izolacyjne w silnikach przeznaczonych do pracy z przekształtnikami (ang. Inverter Grade Insulation System - wprowadzony przez firmę U.S.Electrical Motors, polegający na zwiększeniu grubości izolacji, przewody emaliowane o zwiększonej odporności na wyładowania koronowe). Te metody są stosowane już od lat 90. XX w. Specyfika zasilania transformatora z przekształtnika energoelektronicznego jest podobna jak w przypadku silników i polega na tym, że przekształtnik generuje ciąg impulsów prostokątnych napięcia o dużej częstotliwości (rzędu kilkuset do kilku kHz) równej częstotliwości przełączania zaworów energoelektronicznych i o dużej stromości narastania napięcia (w pojedynczym impulsie napięciowym - rzędu 100V/μs - p. rys. 2 i 5). Podobnie jak w silnikach, tego typu zasilanie powoduje silnie nierównomierny rozkład napięcia wzdłuż uzwojenia, nierównomierne narażenie izolacji poszczególnych zwojów i szybko postępującą degradację izolacji zwojowej. Dodatkowo pojawiają się lokalne przegrzania uzwojeń i izolacji. Problem ten jest stosunkowo słabo rozpoznany w literaturze przedmiotu i transformatory olejowe stosowane w układach z przekształtnikami energoelektronicznymi Zastosowanie metody rozmytej fali napięciowej… 107 projektowane są nadal według zasad wypracowanych dla klasycznych transformatorów energetycznych, tj. zasilanych napięciem sinusoidalnym o częstotliwości przemysłowej. Autorom znany jest przykład układu zasilającego odlewniczy piec indukcyjny, składający się z transformatora trójfazowego olejowego (SN = 670 kVA; U1N = 3x6 (1 ± 0,0225) kV; I1N = 64,47 A; U2N = 3x590 V; I2N = 656,6 A; układ połączeń Dy11; uz% = 5,85%; rok budowy 2006) i przekształtnika energoelektronicznego: 3xAC/1xAC o częstoliwości kluczowania napięcia ok. 400 Hz. Układ zasilania został zainstalowany w piecu odlewniczym w 2007 roku. Transformator ten ma uzwojenie pierwotne połączone w trójkąt, zaś jego uzwojenie wtórne połączone jest w gwiazdę z izolowanym punktem neutralnym, co wynika ze specyfiki konstrukcji układu chłodzenia wodą cewki wzbudnika. Pomimo że prąd pobierany z transformatora jest znacznie odkształcony, co wynika z pracy transformatora na prostownik, napięcia międzyfazowe mają przebiegi sinusoidalne tylko lekko odkształcone (rys. 3). Brak uziemienia punktu neutralnego gwiazdy pozwala na występowanie dowolnego (zmieniającego się z wraz częstotliwością kluczowania zaworów energoelektronicznych) napięcia między punktem neutralnym gwiazdy a uziemieniem transformatora. 1500 napięcie fazowe u A w V 1000 500 0 0 0,005 0,01 0,015 -500 -1000 -1500 czas t w s Rys. 2. Przebieg napięcia fazowego transformatora, szybkość zmian 115V/s Fig. 2. Transformer’s phase voltage waveform, voltage rate 115V/s 0,02 0,025 108 A. Sikora, B. Kulesz napięcie międzyfazowe u AB w V 1000 500 0 0 0,005 0,01 0,015 0,02 0,025 -500 -1000 czas t w s Wartość napięcia w V Rys. 3. Przebieg napięcia międzyfazowego transformatora Fig. 3. Transformer’s phase-to-phase voltage waveform częstotliwość w Hz Rys. 4. Widmo napięcia fazowego transformatora w zakresie do 8000 Hz, THD = 114% Fig. 4. Harmonic spectrum of transformer’s phase voltage in the frequency range up to 8000 Hz, THD = 114% Zastosowanie metody rozmytej fali napięciowej… 109 napięcie fazowe u A w V 1500 1200 900 600 300 0 0,0019 0,002 0,0021 0,0022 0,0023 0,0024 czas t w s Rys. 5. Przebieg napięcia fazowego- zbocze impulsu prostokątnego z rys. 2 Fig. 5. Transformer’s phase voltage – rising edge of voltage shown in Fig. 2 W czerwcu 2012 r. przeprowadzono badania diagnostyczne izolacji transformatora [16]. Zostały one wykonane standardowo przez analizę chromatograficzną gazów rozpuszczonych w oleju, oznaczenie ich składu i koncentracji oraz interpretację wyników [3]. Ilorazy stężeń koncentracji gazów palnych wynoszą: C2H2/C2H4 = 0,9x10-3 (wartość < 0,1); CH4/H2 = 21,6 (wartość > 1); C2H4/ C2H6 = 1,75 ( wartości zawarte w przedziale 1 - 4). Koncentracje gazów w stosunku do wartości dopuszczalnych zostały przekroczone np. dla metanu ponad 17 razy, dla etanu ponad 36 razy, dla etylenu prawie 42 razy, dla propylenu 818 razy. Sumarycznie dla wszystkich gazów palnych stężenie w l/l zostało przekroczone 56648/2500, czyli ponad 22 razy. Podane w nawiasach wartości graniczne świadczą, że lokalnie temperatura w transformatorze osiągała wartość w przedziale 300ºC-700ºC (przy izolacji klasy A, czyli temperaturze maksymalnej trwale dopuszczalnej równej 105ºC). Izolacja papierowa transformatora była więc silnie przegrzana. Badania oleju transformatora wykazały, że po upływie około 7 lat olej uległ głębokiej degradacji, co negatywnie wpływa na jakość izolacji i istotnie zagraża żywotności transformatora. W klasycznych układach elektroenergetycznych żywotność nieprzeciążanych transformatorów ze względu na jakość izolacji przyjmuje się na około 40 lat. 110 A. Sikora, B. Kulesz 2. BADANIA IZOLACJI MASZYN ELEKTRYCZNYCH Znanych jest wiele metod pozwalających na ocenę stanu izolacji głównej i zwojowej maszyny elektrycznej, podobnie jak zdefiniowanych jest wiele różnych parametrów opisujących stan tej izolacji. Można tu przytoczyć np. metodę badania izolacji głównej napięciem stałym (polaryzacyjną) czy też metodę badania udarami napięciowymi. Zastosowanie konkretnej metody uzależnione jest od postawionego celu badań, od dostępnej aparatury, umiejętności diagnosty itp. Z czysto inżynierskiego punktu widzenia pożądane jest, aby użyta metoda pomiaru była tania, prosta w implementacji i przede wszystkim prosta w interpretacji. Do takich metod zaliczyć można metodę rozmytej fali napięciowej pod pewnymi warunkami opisanymi w podrozdziale 2.1, a wynikającymi ze specyfiki tej metody. 2.1. Metoda rozmytej fali napięciowej Metoda ta używana jest przede wszystkim do badań izolacji zwojowej [7, 8, 9, 18, 26, 27, 28]. Ponieważ uszkodzenie izolacji głównej jest w większości przypadków pochodną stanu (postępującej degradacji) izolacji zwojowej, zaś izolacja ta starzeje się szybciej, można więc jej użyć również do badania izolacji głównej maszyny. W metodzie tej zakłada się, że schemat układu izolacyjnego silnika można przedstawić jako kombinację elementów R, L, C, odwzorowujących rezystancje oraz indukcyjności zezwojów i rezystancje i pojemności izolacji głównej. Przykład takiego schematu podano na rys.6. R9 C5 R5 R3 R1 C3 C1 L1 R6 U DC R10 C6 R7 C4 R8 R4 R2 L2 C2 Rys. 6. Przykładowy schemat układu izolacyjnego dla cewki składającej się z dwóch zwojów: R1, R2 – rezystancje zezwojów, L1, L2 – indukcyjności zezwojów, C1 do C6 – pojemności izolacji głównej, R3 do R10 – rezystancje izolacji głównej Fig. 6. Example of insulation’s equivalent scheme for winding consisting of two turns: R1, R2 – turns’ resistances, L1, L2 – turns’ inductances, C1 to C6 – main insulation’s capacitances, R3 do R10 – main insulation’s resistances Zastosowanie metody rozmytej fali napięciowej… 111 Układ taki zasila się napięciem stałym tak, aby płynący przez uzwojenie prąd był nie większy od 10% prądu znamionowego uzwojenia. Następnie przerywa się obwód i rejestruje przebieg fali napięciowej wzbudzonej w uzwojeniu. Pomiary powtarza się, o ile to możliwe, dla wszystkich uzwojeń fazowych maszyny oddzielnie, jeśli nie, to dla uzwojeń połączonych ze sobą. Na tym kończy się część pomiarowa metody. Z pomierzonego przebiegu napięcia należy określić następujące wielkości: – częstotliwość oscylacji napięcia – obwiednię przebiegu, – wartość maksymalną indukowanego napięcia. Częstotliwość oscylacji nie zależy od wartości przerywanego prądu ani też od parametrów źródła zasilającego, tylko od parametrów schematu zastępczego uzwojenia. Jeśli izolacja zwojowa uzwojenia jest w dobrym stanie, to generowana przy wyłączeniu prądu fala napięciowa rozkłada się równomiernie na poszczególne zwoje cewki, zaś częstotliwość generowanego napięcia zależy od parametrów uzwojenia i parametrów izolacji zwojowej. Wzrost częstotliwości napięcia już o 5% przy zachowaniu kształtu, czyli obwiedni napięcia świadczy o pogorszeniu się izolacji zwojowej uzwojenia. Zmiana kształtu napięcia indukowanego również świadczy o pogorszeniu się izolacji zwojowej. Zasadniczą cechą tej metody jest fakt, że układy izolacyjne maszyn są w pewnym sensie niepowtarzalne, czyli każda maszyna charakteryzuje się unikalnym schematem zastępczym układu izolacyjnego. Wskutek tego nie można określić uniwersalnych wartości parametrów odpowiadających danemu stopniowi zużycia izolacji. Wyniki pomiarów muszą być więc porównywane z wynikami badań prowadzonych wcześniej, a najlepiej przeprowadzonych dla izolacji nowej tej samej maszyny. Metoda ta doskonale się więc nadaje dla monitorowania w długim przedziale czasowym stanu izolacji, natomiast określenie na jej podstawie stanu izolacji bezpośrednio (bez dysponowania wynikami badań wcześniejszych) nie jest możliwe. 2.2. Ilustracja metody rozmytej fali napięciowej – badania laboratoryjne Metoda napięciowej fali rozmytej zostanie przedstawiona na przykładzie testów przeprowadzonych na uzwojeniu stojana maszyny indukcyjnej. Badanie wykonano dla 3 stojanów o identycznych uzwojeniach (ta sama liczba zwojów, długość i przekrój drutu, powłoka lakiernicza), przy czym stojan nr 1 nie był impregnowany, stojan nr 2 był impregnowany metodą kropelkową, zaś stojan nr 3 był impregnowany metodą próżniową (VPI). Były to stojany wykonane specjalnie dla potrzeb badań, nigdy nie pracowały w maszynie elektrycznej. Wielkość mechaniczna odpowiadała produkowanym silnikom o wzniosie wału 80 mm. Widok jednego ze stojanów przedstawia rys. 7, zaś wygenerowane przebiegi napięcia rys. 8. 112 A. Sikora, B. Kulesz Rys. 7. Obiekt badań – stojan silnika indukcyjnego (zdjęcie własne) Fig. 7. Test object – stator of induction motor (authors' photo) a) 1500 1000 napięcie w V 500 0 0 0,00005 0,0001 -500 -1000 -1500 czas w s b) 1500 1000 napięcie w V 500 0 0 0,00005 -500 -1000 -1500 czas w s 0,0001 Zastosowanie metody rozmytej fali napięciowej… 113 c) 1500 1000 napięcie w V 500 0 0 0,00005 0,0001 -500 -1000 -1500 czas w s Rys. 8. Wygenerowane przebiegi napięcia: a) dla stojana nr 1 (brak impregnacji), b) dla stojana nr 2 (impregnacja metodą kropelkową), c) dla stojana nr 3 (impregnacja metodą próżniową) Fig. 8. Generated voltage waveforms: a) stator #1 – not impregnated, b) stator #2 – impregnated by trickle process, c) stator #3 – impregnated with VPI method W tabeli 1 podano wielkości opisujące przebiegi z rys. 8. Tabela 1 Wielkości charakterystyczne dla przebiegów wygenerowanych napięć Wielkość Częstotliwość przebiegu w kHz Wartość maksymalna wygenerowanego napięcia w V Logarytmiczny dekrement tłumienia Stojan nr 1 (brak impregnacji) Stojan nr 2 (impregnacja metodą kropelkową) Stojan nr 3 (impregnacja metodą próżniową) 47,9 49,6 72,5 940 980 1340 1,18 1,25 1,42 3. PODSUMOWANIE Zastosowanie w obwodach współpracujących z transformatorami przekształtników energoelektronicznych postawiło przed użytkownikami nowe problemy eksploatacyjne. Zasilanie uzwojeń transformatorów napięciem nie sinusoidalnym, wolnozmiennym o częstotliwości przemysłowej (50 Hz), lecz prostokątnym o częstotliwościach rzędu kilku kHz, sprawiło, że izolacja uzwojeń poddana jest narażeniom zupełnie nowego typu. Szybkości narastania napięcia, o kilka rzędów wyższe niż przy napięciach sinusoidalnych 50 Hz, sprawiają, że napięcie nie rozkłada się na uzwojeniu równomiernie, powstają lokalne naprężenia i ogniska podwyższonej temperatury, co sprawia, że degradacja izolacji postępuje 114 A. Sikora, B. Kulesz znacznie szybciej niż w przypadku transformatorów pracujących w obwodach “konwencjonalnych”. W szczególności problem ten jest istotny dla transformatorów olejowych. Stałe monitorowanie stanu izolacji jest więc niezmiernie ważne z punktu widzenia niezawodności eksploatacyjnej układów. Metoda rozmytej fali napięciowej jest jedną z wielu metod diagnostyki izolacji uzwojeń maszyn elektrycznych. Charakteryzuje się znaczną prostotą pomiaru, wymaga bowiem zastosowania prostego układu zasilania uzwojenia, pozwalającego na przepływ przez uzwojenie niewielkiego prądu stałego (ok. 10% prądu znamionowego) z układem rozłączającym prąd (np. klucz energoelektroniczny) i układu rejestrującego odpowiedź napięciową (np. oscyloskop cyfrowy z możliwością rejestracji danych). Przykłady fal napięciowych wygenerowanych w ten sposób na kilku uzwojeniach skonstruowanych specjalnie dla celów badań podano w artykule, wyróżniając jednocześnie pewne wielkości charakteryzujące te przebiegi, odmienne dla różnych rodzajów zastosowanej izolacji głównej. Nie jest to metoda pozwalająca na bezwzględną i bezpośrednią ocenę stanu izolacji, natomiast doskonale się sprawdza przy okresowej systematycznej diagnostyce, charakteryzuje się taniością i łatwością zastosowania. BIBLIOGRAFIA 1. Opis patentowy PL 210409 B1: Sposób badania diagnostycznego izolacji zwojowej. T. Glinka, A. Polak, A. Decner. Właściciel BOBRME Komel. 2. Polska Norma PN-83/E-06040. Transformatory. Wymagania ogólne. 3. Polska Norma PN-EN 60567:2012. Urządzenia elektryczne olejowe. Pobieranie próbek gazów oraz analiza gazów wolnych i rozpuszczonych. 4. Ramowa Instrukcja Eksploatacji Generatorów Synchronicznych. Tabela 3.9.3. Energopomiar, Gliwice 2009. 5. Ramowa Instrukcja Eksploatacji Transformatorów. ZPBE Energopomiar-Elektryka, Gliwice 2006. 6. Chao Tang, Rui-jin Liao, Li-jun Yang, Fei-long Huang: Research on the dielectric properties and breakdown voltage of transformer oil-paper insulation after accelerating thermal ageing. International Conference on High Voltage Engineering and Application (ICHVE), 11-14 Oct. 2010, p. 389-392. 7. Decner A., Polak A.: Kryteria oceny zużycia izolacji zwojowej. Zeszyty Problemowe BOBRME Komel „Maszyny Elektryczne” 2009, nr 81, s. 51-54. 8. Decner A., Glinka T., Polak A., Zawilak J.: Izolacja zwojowa – badania diagnostyczne. „Przegląd Elektrotechniczny” 2008, R.84, Nr 12, s. 35-37. Zastosowanie metody rozmytej fali napięciowej… 115 9. Decner A., Glinka T., Polak A.: Badania diagnostyczne izolacji zwojowej. Zeszyty Problemowe BOBRME Komel „Maszyny Elektryczne” 2008, nr 79, s. 103-106. 10. Fabiani D., Montanari G.C.: The effect of voltage distortion on ageing acceleration of insulation systems under partial discharge activity. IEEE Electrical Insulation Magazine, volume 17, issue 3, May-June 2001, p. 24-33. 11. Fabiani D., Cavallini A., Montanari G.C.: Aging investigation of motor winding insulation subjected to PWM-supply through PD measurements. 2005 Annual Report Conference on Electrical Insulation and Dielectric Phenomena, 2005, CEIDP '05, p. 434437. 12. Florkowska B., Florkowski M., Furgal J., Roehrich J., Zydron P.: The voltage stresses of insulation systems under PWM inverter supplies. IEEE Conference on Electrical Insulation and Dielectric Phenomena, 2009. CEIDP '09, p. 372-375. 13. Florkowska B., Florkowski M., Roehrich J., Zydron P.: The influence of PWM stresses on degradation processes in electrical insulation systems. 2010 Annual Report Conference on Electrical Insulation and Dielectric Phenomena (CEIDP), 17-20 Oct. 2010, p. 1-4. 14. Glinka T.: Badania diagnostyczne maszyn elektrycznych w przemyśle. Wyd BOBRME Komel, Katowice 2002. 15. Glinka T., Jakubiec M., Kłapciński K., Kulesz B.: Wyładowania niezupełne w izolacji zwojowej maszyn elektrycznych zasilanych z falowników PWM. Zeszyty Problemowe BOBRME Komel „Maszyny Elektryczne” 2001, Nr 62, s. 17-22. 16. Glinka T., Olech W., Kulesz B., Sikora A.: Identyfikacja warunków pracy transformatora olejowego współpracującego z układem energoelektronicznym. Materiały konferencyjne energetyki „Innowacje dla energetyki”. Wydawca: TurboCare, Lubliniec, 11-13.09.2013. s. 73-83. 17. Glinka T., Olech W., Glinka M.: Impact of generator and power grid on unit transformer reliability. „Przegląd Elektrotechniczny” 2012, R.88, Nr 12a, s. 101-105. 18. Grubic S., Aller J.M., Bin Lu, Habetler, T.G.:A Survey on Testing and Monitoring Methods for Stator Insulation Systems of Low-Voltage Induction Machines Focusing on Turn Insulation Problems. “IEEE Transactions of Power Electronics” 2008, Volume 55, Issue 12, p. 4127-4136. 19. Heinemann, L.: An actively cooled high power, high frequency transformer with high insulation capability. Proc. of Applied Power Electronics Conference and Exposition, 2002. APEC 2002. Seventeenth Annual IEEE, 2002. Vol. 1, p. 352-357. 20. Hyypio D.B.: Effects of risetime and cable length on motor insulation degradation resulting from operation on PWM voltage source inverters. IEEE International Electric Machines and Drives Conference Record, 1997, p. TC3/2.1-TC3/2.3. 21. Kohtoh, M. Ueta, G. Okabe, S. Amimoto, T. Transformer insulating oil characteristic changes observed using accelerated degradation in consideration of field transformer 116 A. Sikora, B. Kulesz conditions. IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation, June 2010, Vol. 17, Is. 3, p. 808-818. 22. Lebey T., Castelan P., Montanari G.C., Ghinello I.: Influence of PWM-type voltage waveforms on reliability of machine insulation system. Proceedings of 8th International Conference On Harmonics and Quality of Power Proceedings, 1998, Vol. 2, p. 994-998. 23. Massingue F., Meijer S., Agoris P.D., Smit J.J., Lopez-Roldan J.: Partial discharge pattern analysis of modeled insulation defects in transformer insulation .Conference Record of the 2006 IEEE International Symposium on Electrical Insulation, 2006, p. 542-545. 24. Nerkar Y.P., Senthil Kumar S., Narayanachar M.N., Nema R.S.: Partial discharge oscillograms and pulse distribution in transformer oil-pressboard insulation. Proceedings of the 1999 IEEE 13th International Conference on Dielectric Liquids, 1999, p. 265-268. 25. Pasternack B.M., Provanzana J. H., Wagenaar L. B.: Analysis of a Generator step-up Transformer failure following faulty synchronization. „IEEE Transactions on Power Delivery” 1988, Vol. 3, No. 3, July 1988. 26. Perisse F., Werynski P., Roger D.: A New Method for AC Machine Turn Insulation Diagnostic Based on High Frequency Resonances. “IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation” 2007, Vol. 14, Iss. 5, p. 1308-1315. 27. Saha, T.K., Purkait, P.: Investigation of an expert system for the condition assessment of transformer insulation based on dielectric response measurements. “IEEE Transactions on Power Delivery” 2004, Vol. 19, Iss. 3, p. 1127-1134. 28. Saha T.K.: Review of modern diagnostic techniques for assessing insulation condition in aged transformers. ”IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation” 2003, Vol. 10, Iss. 5, p. 903-917. 29. Васютинсқий С. Б.: Вопросы теории и расчета трнсформаторов. (Глава 7-4 Перенапряҗеия в трансформаторах. Стр. 310-325). Издательство „Энергия”, 1970. Dr inż. Andrzej SIKORA Dr hab. inż. Barbara KULESZ Politechnika Śląska Wydział Elektryczny Instytut Elektrotechniki i Informatyki ul. Akademicka 10 44-100 Gliwice e-mail: [email protected] e-mail: [email protected]
