Energiainfra ja uudet energiateknologiat
Energiatehokkuus ja energiansäästö (Järjestelmät, laitteet ja ohjelmistot)
Energiatuotanto ja -jakelu (Muuntajat, kytkinlaitokset)
Käyttö ja kunnossapito (Koneet ja laitteet, Kunnonvalvonta, Mittaukset, mittalaitteet)
Tiedonhallinta, tietojärjestelmät, digitalisaatio (Analysointijärjestelmät)
Muuntajat paljon vartijana – onko kunnossapito ajan tasalla?
KUVA: ©VAISALA
Muuntajat ovat kaiken sähkön siirron ja jakelun perusta – ne esimerkiksi ylläpitävät teollisuuden prosesseja ja mahdollistavat talojen ja katujen valaistuksen. Tästä syystä muuntajien kunnon ja toiminnan varmistaminen on sähköbisneksen kulmakiviä.
SUURJÄNNITEMUUNTAJIEN VIAT voivat johtaa suuriin
ongelmiin. Vikoja voidaan kuitenkin ennakoida ja ehkäistä
etukäteen hyvän suunnittelun ja jatkuvan valvonnan avulla.
Muuntajista kannattaa pitää huolta siksikin, että ne ovat
yksi sähköverkkojen arvokkaimmista osista: muuntajat kattavat
noin 60 prosenttia muuntoaseman pääomakustannuksista.
Niinpä jatkuva valvonta maksaa itsensä moninkertaisesti
takaisin, koska se auttaa sähkönjakelun katkosten vähentämisessä.
Suurjännitemuuntajien suunniteltu käyttöikä on noin
40 vuotta. Yksittäisten muuntajien käyttöikä vaihtelee: huonosti
huolletun muuntajan käyttöikä voi olla 25 vuotta, kun taas
hyvin huollettu voi kestää pitkälle yli 50 vuotta. Jatkuva valvonta
voi vaikuttaa merkittävästi käyttöikään – ennakoiva kunnossapito
ja valvonta voivat pidentää muuntajan käyttöikää
kymmenillä vuosilla.
Data ohjaa kunnossapitoa
Kerättyjen tietojen avulla saadaan selville, mikä on muuntajan
kunto ja suorituskyky. Viat voidaan tunnistaa aiemmin ja huoltoa voidaan priorisoida, mikä taas vähentää kustannuksia ja
tulojen menetystä.
Jatkuva kunnonvalvonta perustuu siihen, että kun muuntajassa
ilmenee ongelmia, vikakohdan lämpötila nousee. Lämmönnousu
synnyttää vikakaasuja muuntajaöljyyn. Vikakaasujen
tyyppi ja määrä kertovat, millaisesta ongelmasta on kyse.
Nämä vikakaasut ovat samalla se ratkaiseva ”johtolanka”,
jonka avulla ongelma usein tunnistetaan ja selätetään ennen
kuin muuntaja vikaantuu. Silloinkin kun muuntaja vaurioituu,
vikakaasujen avulla voidaan ainakin tehdä nopeampia ja
perustellumpia päätöksiä siitä, mikä on mahdollinen ratkaisu
ongelmaan.
”Suurjännitemuuntajien
viat voivat johtaa
suuriin ongelmiin.
Vikakaasujen herraksi
Muuntajakaasuja mittaamaan on kehitetty erilaisia työkaluja,
kuten Vaisalan kotimainen Optimus™ OPT100 DGA-kaasuanalysaattori
(DGA = Dissolved Gas Analysis). Sen avulla
mitataan kaikkia yleisimpiä vikakaasuja ja niiden määriä.
Senja Leivo, Vaisalan Senior Industry Expert, kertoo että
on suuri etu, jos vikakaasujen analysaattori kykenee mittaamaan
kaikkia näitä kaasuja.
”Lämpötila muuntajan vika-alueella sekä sen kanssa kosketuksissa
olevat materiaalit vaikuttavat siihen, millaisia kaasuja
muodostuu ja kuinka paljon. Kaasuista pystytään yleensä
päättelemään muuntajavian tyyppi ja vakavuus, ja korjaavat
toimenpiteet voidaan aikatauluttaa ja suorittaa saadun tiedon
pohjalta”, hän kuvailee.
Vikakaasuissa on se jännä puoli, että ne itsessään eivät
häiritse muuntajan toimintaa. Vikakaasut ovat kuitenkin oire
jostakin muutoksesta – johon pitää perehtyä tarkemmin.
Esimerkiksi Fingridin muuntajien kunnonvalvonnassa
OPT100-analysaattorit ovat tärkeässä osassa. Ne antavat jatkuvasti
ajan tasalla olevia tietoja muuntajien vikakaasujen
pitoisuuksista. Siksi muutokset muuntajissa voidaan havaita
hyvin varhaisessa vaiheessa, jopa reaaliajassa.
Kuva: Pexels
Sähkökentän individualistit
Leivo kertoo, että muuntajat ovat yksilöllisiä – jokaisessa niistä
muodostuu kaasuja hieman eri tavalla. Siksi muuntajilla ei ole
yhteisiä absoluuttisia kynnysarvoja muutoksen vakavuuden
arvioimiseksi.
”Varsinkin siirtoverkon isot muuntajat on tehty käsityönä
kaikki, joten pieniä eroja löytyy aina.”
Aiemmin valvonta on suoritettu vain ottamalla muuntajasta
öljynäyte kerran vuodessa ja analysoimalla vikakaasut
näytteestä. OPT100-kaasuanalysaattori kuitenkin antaa tietoa
muuntajan kunnosta reaaliaikaisesti.
Äkkää ilmavuoto
2000-luvulla Vaisala alkoi kehittää omaa, infrapunapohjaista
DGA-ratkaisua. ”Vuonna 2016 tulimme ulos omalla tähän liittyvällä
teknologialla”, Leivo kertoo.
Evoluutio jatkui siten, että vuoden 2020 syksyllä Vaisala
esitteli päivitetyn Optimus™ OPT100 DGA-kaasuanalysaattorin,
joka mittaa myös muuntajan eristeöljyyn liuenneiden kaasujen
kokonaispaineen. Tämän perusteella asiakkaat voivat
havaita suljetun muuntajan ilmavuodot varhaisessa vaiheessa.
Nämä ilmavuodot voidaan korjata ajoissa, mikä hidastaa
muuntajan eristeen vanhenemista ja siten lisää sen käyttöikää.
Uusissa Optimus™ OPT100 DGA-kaasuanalysaattoreissa
kaasujen kokonaispaineen mittaus on vakiona, ja vanhoihin
asennuksiin se lisätään ohjelmistopäivityksen yhteydessä.
”Uusi ratkaisu on TGP eli Total Gas Pressure. Se ei varsinaisesti
mittaa vikakaasuja, vaan ilmavuotoja”, kuvailee
Leivo, joka on ollut kehittämässä Vaisalan TGP-mittausta ihan
alusta asti.
Menetelmässä on kyse yksinkertaisesti kaikkien öljyyn liuenneiden
kaasujen kokonaispaineen mittaamisesta. Jos muuntajatankkiin vuotaa ilmaa, TGP-arvo alkaa kasvaa typen ja
hapen tullessa pääasiallisiksi kaasuiksi.
”Muuntajat ovat
yksilöllisiä ja jokaisessa
niistä muodostuu kaasuja
hieman eri tavalla.
Intuitiivinen menetelmä
Leivo kertoo, että Vaisalalla oli tutkittu aihepiiriä pitkään ja
lähdetty kehittämään uutta menetelmää seitsemän tärkeimmän
vikakaasun mittaamisen lisäksi.
”Halusimme menetelmän, joka olisi intuitiivinen ja käytettävissä
suoraan syötteenä automaattisille olosuhdevalvontajärjestelmille”,
hän kuvailee.
Leivo kertoo, että suljetuissa muuntajissa, joiden öljystä
kaasu on alun perin poistettu, kaasun kokonaispaine pysyy
alhaisena parhaimmillaan vuosikymmeniä, huomattavasti
ilmakehän painetta pienempänä.
”Paineen arvon kasvaminen on selkeä merkki siitä, että
ilmaa pääsee sisään. Tämä puolestaan tarkoittaa, että tiivisteissä
on jokin ongelma joko materiaalissa tai jopa työn laadussa,
jos kasvu on tapahtunut huollon jälkeen.”
Kuva: Pixabay
Nopea ja helppo käyttää
Leivon mukaan TGP on hyvin yksinkertainen käyttää: sen trendistä
näkee jo nopealla vilkaisulla, onko ilmavuotoa ollut – erityisasiantuntijan
arviota tai tulkintaa ei tarvita.
”Luonnollisesti mittausdatan voi myös yhdistää suoraan
automaattiseen valvontajärjestelmään ja asettaa hälytystason
paineelle, joka on hieman korkeampi kuin kyseisen muuntajan
tyypillinen paine.”
Leivo lisää, että ilman sisäänpääsy itsessään ei vaadi
vielä välittömiä toimia – kun taas vikakaasut mahdollisesti
vaatisivat. TGP ilmaisee tiivistyksessä olevan ongelman, josta
voidaan huolehtia seuraavan huollon yhteydessä, jotta eristyspaperi
ei pääse hapettumisen vuoksi heikkenemään.
”TGP-arvon käyttämisessä on siis kyse siitä, että happi
pidetään ulkona muuntajasta – ja muuntaja saa mahdollisimman
pitkän käyttöiän.”
MHT140 sopii pienmuuntajalle
Vaisalan katalogista löytyy myös kosteus-, vety- ja lämpötilalähetin
MHT410, joka mittaa muuntajan eristeöljyä suoraan,
antaen luotettavia tietoja vetypitoisuuksista, ajantasaista mittausdataa
öljyn kosteuspitoisuuden muutoksista ja ajankohtaisia
lämpötilalukemia.
”Nämäkin mittaukset antavat reaaliaikaista tietoa muuntajan
kunnosta, mikä mahdollistaa ennakoivan kunnossapidon
ja nopean ongelmiin reagoimisen, jopa ennen niiden ilmenemistä.”
Leivon mukaan työnjako Optimus™ OPT100 DGA-kaasuanalysaattorilla
ja MHT410:llä on varsin selvä: isoihin muuntajiin
menee yleensä Optimusta, kun pienemmissä käytetään
MHT410:ä.
Muuntajien häiriötön toiminta on nyt kenties tärkeämpää
kuin koskaan, kun Suuri Sähköistyminen kiihdyttää vauhtiaan.
”Esimerkiksi uusiutuvien lisääntynyt käyttö tuo sähköverkkoja
kuormittavaa dynaamisuutta, jonka seurauksena verkon
komponentit – myös muuntajat – ovat kovilla.”
Alan toimijat ovat kuitenkin hyvin kartalla muuntajien
kunnossapidon tärkeydestä, kehaisee Leivo. ”Tietoisuus on
meillä Suomessa erinomaista ja yritykset jakavat tietoa keskenään.”
Teksti: Sami J. Anteroinen
