Jakelumuuntajien ennakoivan kunnossapidon menetelmät ja kannattavuus

Abstract

Tässä kandidaatintyössä tarkastellaan ja selvitetään jakelumuuntajille soveltuvia ennakoivan kunnossapidon menetelmiä sekä niiden kannattavuutta suomalaisessa jakeluverkkoliiketoimintaympäristössä. Tutkimuksessa käsiteltiin jakelumuuntajien toimintaan liittyvää teoriaa, jakelumuuntajien elinkaarta verkkoyhtiön toiminnassa, jakelumuuntajille soveltuvia kunnonvalvontamenetelmiä sekä ennakoivan kunnossapidon kannattavuutta verkkoyhtiön näkökulmasta.

Jakelumuuntajille on useita soveltuvia kunnonvalvontamenetelmiä. Jakelumuuntajille soveltuvia kunnonvalvontamenetelmiä ovat öljyanalyysi, käämityksen resistanssin mittaus, muuntosuhdemittaus, eristyksen mittaus, kosteusmittaus, taajuusvastemittaus sekä osittaispurkausmittaus, joista öljyanalyysiin liittyviä kaasututkimuksia sekä osittaispurkausmittauksia voidaan tehdä ilman käyttökeskeytystä. Mittausten suorittaminen on verkkoyhtiölle kalliimpaa, mikäli käyttökeskeytys on välttämätön, sillä keskeytykset näkyvät mm. toimittamattomana energiana ja suunniteltuna keskeytyksenä. Kunnonvalvontamenetelmillä pystytään kuitenkin ennakoimaan vikoja, joten vikakeskeytyksiin liittyviä kustannuksia voidaan pienentää.

Ennakoivan kunnossapidon kannattavuusarviossa malliin kuului nykyisen menetelmän mukaiset tarkastukset, TRAX -mittaukset sekä öljyanalyysi. Verkkoyhtiöille kannattavimpia vaihtoehtoja ennakoivan kunnossapidon kohteita olivat nimellisteholtaan suuret pienellä kuormitusasteella käyvät jakelumuuntajat. Merkittävimmät parametrit ennakoivan kunnossapidon kannattavuuteen olivat vaihtovälin kasvu, kuormitusaste sekä muuntajan nimellisteho ja hinta. Tuloksiin liittyy kuitenkin huomattava määrä epävarmuuksia ja olettamuksia, jotka on kuvattu kannattavuustarkasteluissa. Kunnonvalvontamenetelmien soveltamisen ja kannattavuuden arviointi vaatii verkkoyhtiökohtaisten tilastojen, toimintamallien ja verkkoon kuuluvien komponenttien huomioonottamista ja analysoimista, jotta olisi mahdollista luotettavasti arvioida ennakoivan kunnossapidon kannattavuutta yhtiökohtaisesti.

In this thesis applicable methods and viability of preventive maintenance of distribution transformers in Finnish electricity distribution business have been examined and researched. In the work theory of distribution transformers operation, lifecycle of the distribution transformers in a distribution company, applicable methods for preventive maintenance of distribution transformers and viability of preventive maintenance of distribution transformers have been discussed.

There are various methods for preventive maintenance of distribution transformers. Applicable methods for distribution transformers are oil analysis, winding resistance measurement, turns ratio measurement, insulation measurement, moisture measurement, frequency response analysis and partial discharge test of which oil analysis related gas test and partial discharge can be done without outage. If the interruption is needed, the measurements are more expensive for a distribution company e.g. due to the non-delivered energy and planned outage costs. With preventive maintenance methods the faults can be anticipated and the costs reduced.

In the profitability analysis, preventive maintenance model includes present methods of transformer maintenance, TRAX -measurements and oil analysis. The results suggest that the most profitable targets are transformers with moderate load ratio and high nominal power. The most crucial parameters that have impact on the viability of preventive maintenance are interval between the replacement, load ratio, nominal power and price of the transformer. It should be noted that in the analyses assumptions were used and there is high level of uncertainty related to the key parameters that are described in the analyses. To be able to reliably estimate the applicable methods for preventive maintenance and their profitability for a particular company it is necessary to consider and utilize the company-specific models of operation, statistics and network components.