SFRA Süpürme Frekansı Yanıt Analizi

Süpürme frekansı yanıt analizi (SFRA, sweep frequency response analysis), güç transformatörlerindeki transformatör çekirdeklerinin, sargıların ve pres çerçevelerinin mekanik bütünlüğünü test etmek için kullanılan güçlü ve hassas bir analiz yöntemdiir. Her elektrik ağının benzersiz bir frekans yanıtı vardır, buna parmak izi denir. Ağ arızaları veya titreşimler bu frekans yanıtında değişikliklere neden olabilir.

Çeşitli fazlarda veya birden fazla özdeş transformatörde alınan ölçümlerin karşılaştırılması ve ayrıca ölçümlerin aynı transformatörün önceki parmak izi ile karşılaştırılması, herhangi bir mekanik veya elektriksel değişiklik hakkında gösterge sağlar.

Frekans yanıtının özellikle şu durumlarda test edilmesi önerilmektedir:

• Transformatörlerin taşınmasından sonra
• Yüksek akımlarda arızalar meydana geldikten sonra

Sargıların hasar görüp görmediğini kontrol etmek için bu analizin yapılması ve ardından gerekli olan diğer işlemlerin başlatılması gerekmektedir.

Bu analizlerde kullanılan cihazlar genel olarak süpürme frekansı yanıt analizi (SFRA) prensibini kullanarak manyetik çekirdekteki sargı kusurlarını ve arızalarını tespit eder. Bu analizler başlıca şu uluslararası standartlara tam uyumlu olarak gerçekleştirilmektedir:

• Uluslararası Elektroteknik Komisyonu (IEC) tarafından geliştirilen “IEC 60076-18 Güç transformatörleri - Bölüm 18: Frekans tepkisinin ölçülmesi” standardı
• Elektrik ve Elektronik Mühendisleri Enstitüsü (IEEE) tarafından geliştirilen “IEEE C57.149-2012 Yağa batırılmış transformatörler için frekans yanıtı analizi” standardı

IEC 60076-18 standardı, test nesnesi yeniyken veya daha sonraki bir aşamada sahada veya fabrikada frekans tepkisi ölçümü gerektiğinde kullanılacak ölçüm tekniğini ve ölçüm ekipmanını kapsar. Bu standart, güç transformatörleri, reaktörler, faz kaydırma transformatörleri ve benzeri ekipmanlara uygulanır.

IEEE C57.149-2012 standardı ise, kullanıcıya enstrümantasyon gereklilikleri ve spesifikasyonları, testleri gerçekleştirme prosedürleri, verileri analiz etme teknikleri ve veriler ile sonuçların uzun süreli saklanmasına yönelik öneriler sağlamayı amaçlamaktadır.

Transformatörler, farklı frekanslarda test edildiğinde ve bir eğri olarak çizildiğinde benzersiz bir şekil oluşturabilen çok sayıda karmaşık kapasitans ve direnç ağından oluşur. Transformatörün iletkenleri arasındaki mesafe bir kapasitans oluşturur. İletkenlerin veya sargıların herhangi bir hareketi bu kapasitansı değiştirir. Bu kapasitans, karmaşık endüktans, direnç ve kapasitans ağının bir parçası olduğundan, bu kapasitanstaki herhangi bir değişiklik eğriye yansıtılır.

SFRA testi, daha sonra gelecekteki karşılaştırmalar için referans olarak kullanılan çeşitli gizli frekansların enjekte edilmesiyle transformatör tarama frekansı tepkisinin ilk şeklini elde etmek için gerçekleştirilir. Sargı hareketinde ve benzer değişikliğe neden olan herhangi bir arıza, kapasitans veya endüktansta değişiklikle sonuçlanır ve dolayısıyla ölçülen eğrileri etkiler.

Testler periyodik olarak veya kısa devre gibi büyük harici olaylar sırasında gerçekleştirilir ve herhangi bir sorun olup olmadığını test etmek için sonuçlar ilk şekil ile karşılaştırılır.

Gerilim transfer fonksiyonu SFRA testi, transformatörün mekanik veya elektriksel bütünlüğünün tehlikeye girip girmediğini ortaya çıkarır.

SFRA analizi transformatörlerdeki şu sorunları tespit edebilir:

• Sarma deformasyonu (kasnak burkulması, eğilme, spirallenme gibi eksenel ve radyal)
• Yüksek ve alçak gerilim sargıları arasındaki yer değiştirmeler
  Kısmi sargı çökmesi
• Kısa veya açık dönüşler
• Çekirdek veya ekranların hatalı topraklanması
• Çekirdek hareketi
• Kırık kenetleme yapıları
• Sorunlu iç bağlantılar

Kısaca süpürme frekansı tepki analizi (SFRA), güç transformatörleri içindeki çekirdeğin, sargıların ve kenetleme yapılarının mekanik bütünlüğünü, geniş bir frekans aralığında elektriksel transfer fonksiyonlarını ölçerek değerlendirmeye yönelik bir analiz yöntemidir.

SFRA karşılaştırmalı bir yöntemdir, yani transformatör durumunun değerlendirilmesi, gerçek bir SFRA sonuçları seti ile referans sonuçları karşılaştırılarak yapılır. Ölçülen izleri değerlendirmek için yaygın olarak kullanılan üç yöntem bulunmaktadır:

• Zamana dayalı (mevcut SFRA sonuçları aynı birimin önceki sonuçları ile karşılaştırılır)
• Tip bazlı (bir transformatörün SFRA sonuçları, eşit tipte bir transformatör ile karşılaştırılır)
• Faz karşılaştırması (bir fazın SFRA sonuçları, aynı transformatörün diğer fazlarının sonuçları ile karşılaştırılır)

Kuruluşumuz tarafından işletmelere verilen sayısız test, ölçüm, analiz ve değerlendirme çalışmaları arasında SFRA süpürme frekansı yanıt analizi hizmetleri de bulunmaktadır.