Krafttransformatorer er nøkkelkomponenter i kraftsystemet. De aktive delene til en transformator er kjernen og viklingene, kobbertråder isolert med papir og presspapp. Papir, presspapp og en isolasjonsvæske, ofte mineralolje, utgjør transformatorens isolasjonssystem.
Under drift må isolasjonssystemet håndtere blant annet høyspenning, høye temperaturer, fuktinntrengning fra omgivelsene og mekaniske påkjenninger. For å sikre mekanisk stabilitet under krefter som oppstår fra høye strømmer fra nærliggende kortslutninger, f.eks. under lynnedslag, blir viklingene og isolasjonssystemet klemt sammen mellom to stålbjelker med en kraft kalt viklingsforspenning.
Viklingsforspenningen varierer som følge av svingninger i belastning og omgivelsestemperatur. I tillegg vil langtidseffekter som termisk aldring, plastisk (irreversibel) deformasjon av isolasjonsmaterialene og fuktabsorbsjon fra omgivelsene gradvis endre viklingsforspenningen.
Dette øker risikoen for kortslutningsfeil som kan skade transformatoren, føre til strømbrudd, og i ekstreme tilfeller føre til eksplosjoner og store skader på omgivelsene. Økende dynamisk belastningen fra f.eks. fornybar energi og lading av elektriske kjøretøy kan akselerere deformasjonen av isolasjonsmaterialene og dermed øke risikoen for havari.
Kunnskapen om hvordan viklingsforspenningen utvikler seg over tid er mangelfull. Det er usikkert hvor motstandsdyktige transformatorer er mot kortslutningsfeil, hva grensene for trygg drift er, og hvordan dette påvirkes av økende dynamisk belastning.
ClampIT vil finne de viktigste faktorene som bestemmer tap av klemkraft under langvarig og dynamisk belastning. Laboratoriestudier av isolasjonsaldring, kombinert med online måling og modellering av klemkrefter, vil vise vei til bedre og sikrere transformatordesign.
Prosjektet vil:
- Undersøke hvordan mekanisk stress, temperatur, fuktighet og aldring påvirker de mekaniske egenskapene til transformatorers isolasjonsmaterialer, både under rask og langvarig dynamisk belastning.
- Overvåke klemkrefter i transformatorer, identifisere degraderingsmønstre og vurdere hvilke driftshendelser som akselererer denne degraderingen. Bruke sensordata og tilstandsvurderingsmetoder for å forbedre kapitalforvaltningen.
- Utvikle og validere en numerisk modell som predikerer den langsiktige utviklingen av klemkrefter i transformatorer under relevante driftsforhold.
- Formidle og utnytte prosjektresultatene blant industri, akademia og allmennheten, for å bidra til fremtidige standarder og videre innovasjon.