Abstract
This paper presents a novel method for estimating the degradation of solid insulation in power transformers, considering thermal ageing and paper moisture dynamics. Current ageing models are based on both, experimental evidence and theoretical developments; considering that all models are approximation to reality, loss of life estimation could be found in a large range depending on the evidence considered; this amplitude could lead inaccurate results to make adequate decisions in an asset-management context. These differences in results can be explained because the models consider only nominal operative temperatures ranges overlooking low and high temperatures degradation process and the influence of variations in paper moisture content. Considering the above, this document proposes a holistic methodology for solid insulation ageing assessing based on all thermal degradation process (oxidation, hydrolysis and pyrolysis) and the influence of dynamics on paper moisture. Paper moisture is estimated using as input external variables such as: load, ambient temperature, transformer technical data and measurements regarding oil moisture, in order to consider uncertain in oil moisture growing Arithmetic-Brownian-Motion algorithms are presented. The proposed methodology was tested for four power transformers, for which load and ambient temperature hourly profiles are available over a period of almost nine years. In order to compare different degradation rates, three alternatives to model the chemical environment in which cellulose is aged, are analysed. Results are presented, and conclusions are finally detailed
چکیده
این مقاله یک روش جدید برای تخمین زوال عایق جامد در ترانسفورماتور های قدرت با در نظر گرفتن عمر گرمایی و دینامیک های رطوبتی کاغذ ارائه می دهد. مدل های عمر کنونی بر اساس شواهد تجربی و توسعه تئوری هستند؛ بر این اساس که تمام مدل ها نزدیک به واقعیت بوده، تخمین زوال عمر در محدوده وسیعی بسته به شواهد مد نظر یافت می شود؛ این مقادیر ممکن است منجر به نتایج غیردقیق برای ایجاد تصمیمات دقیق در یک قالب مدیریتی ارزیابی شود. این تفاوت ها در نتایج را می توان توجیه کرد، زیرا مدل ها تنها محدوده های گرمایی عملیاتی نامی، با اشراف به فرایند کاهش دماهای بالا یا پایین و تاثیر تنوع در رطوبت کاغذ را در نظر می گیرند. با توجه به این توضیحات، این مقاله یک روش جامع برای ارزیابی عمر عایق جامد بر اساس فرایند نزول گرما (اکسیده شدن، هیدرولیزه شدن و پیرولیزه شدن) و تاثیر عوامل دینامیکی روی رطوبت کاغذ ارائه می دهد. رطوبت کاغذ با استفاده از متغیرهای بیرونی ورودی مانند: بار، دمای محیط، اطلاعات فنی و ارزیابی های ترانسفورماتور با توجه به رطوبت روغن، به منظور در نظر گرفتن عدم قطعیت در الگوریتم های ارزیابی-براونین-حرکتی افزایش رطوبت عایق، ارائه می شود. روش ارائه شده برای چهار ترانسفورماتور قدرت آزمایش می شود، که در آن ها پروفیل های ساعتی بار و دمای محیط برای یک دوره حدوداً نه ساله موجود می باشد. به منظور مقایسه نرخ های مختلف نزول، سه روش جایگزین برای مدل سازی محیط شیمیایی (که در آن ها سلولز پیر می شود) بررسی می شوند. نتایج، ارائه شده و نتیجه گیری ها تشریح می شوند.
1-مقدمه
خرابی عایق جامد دلیل اصلی پایان عمر ترانسفورماتور های قدرت (PT) می باشد ]1[. در نتیجه یک معیار برای وضعیت عایق جامد (کاغذ) به عنوان بیانگر وضعیت PT مورد استفاده قرار می گیرد ]2[. کاغذ از رشته های بلند حلقه گلوکز تشکیل شده که ملوکول پلیمر سلولز را تشکیل می دهد. طول متوسط این رشته ها درجه پلیمریزاسیون نام دارد (DP). در طول عمر PT، DP به علت فرایندهای گذر زمان کاهش می یابد (مانند اکسیده شدن، هیدرولیزه شدن و پیرولیزه شدن) ]3[، و متعاقبا کاغذ عایق خواص دی الکتریکی و مکانیکی خود را از دست می دهد....