Når bør jeg skifte ut en gammel transformator?

Transformatorer er bindeleddene i den elektriske kraftforsyningen. Men transformatorene i Norge drar på årene og eierne spør seg om når de bør byttes ut. Ved første øyekast ser det kanskje ikke så vanskelig ut å svare på dette spørsmålet, men er det det?

• Medforfatter: Iver Sperstad, Forsker i SINTEF Energi

Transformatorer er store, komplekse og dyre komponenter som spiller en sentral rolle både i nettdrift og vannkraftproduksjon. Dersom en transformator havarerer kan det få store og kostbare konsekvenser. En havarert transformator kan ta lang tid å erstatte, og i mellomtiden vil strømkundene i området den bidro til å forsyne oppleve svekket forsyningssikkerhet.

I Norge har vi rundt 3000 transformatorer i drift, når vi ser bort fra alle de mindre transformatorene som står i nettstasjoner i det lokale distribusjonsnettet. En ny transformator kan koste så mye som 30 millioner kroner. Spørsmålet om de aldrende transformatorene i Norge bør skiftes ut må derfor besvares basert på betraktninger av både tekniske og økonomiske forhold, i tillegg til risiko knyttet til forsyningssikkerhet. Dette er ikke enkelt.

Potensiell levetid

Gjennomsnittsalderen til transformatorene i Norge er i dag ca. 30 år og transformatorene er typisk designet for å stå i drift i rundt 30 år.

Men i Norge er det kaldt klima og transformatorene driftes ofte med langt lavere strøm enn de er designet for. Dermed blir driftstemperaturen, som er en svært viktig parameter for transformatorens aldring, lav. Selv om gjennomsnittsalderen begynner å bli høy har derfor mange transformatorer fortsatt god tilstand. Dette eksemplifiseres av at den eldste transformatoren har vært i drift så mye som 97 år! SINTEF har også tidligere gjort omfattende aldringsforsøk i laboratorium som har vist at transformatorer i Norge kan stå i drift i betydelig flere år enn de er designet for.

Den eldste transformatoren har vært i drift i 97 år!

Dersom den potensielt lange levetiden til transformatorer skal utnyttes kreves det gode vurderinger. For eksempel må ikke dette gå ut over den høye forsyningssikkerheten som kreves av den elektriske kraftforsyningen. Derfor er det viktig å kunne identifisere hvilke transformatorer som trygt kan stå i drift, og hvilke som bør prioriteres for utskiftning. Men hvordan gjør man dette? Svaret er risikobaserte vurderinger. Og ettersom risiko består av både sannsynlighet (for havari) og konsekvens er det nødvendig å vurdere begge disse faktorene.

Hvordan estimere tilstanden til en transformator?

Transformatorer er komplekse komponenter med mange delkomponenter som kan havarere på mange ulike måter. Sannsynligheten for havari er derfor styrt av flere faktorer, deriblant aldringen og den tekniske tilstanden til transformatoren.

En transformator er en lukket konstruksjon og det er ikke enkelt å vurdere tilstanden i de indre strømførende delene. Derfor har SINTEF tidligere utviklet en modell for å legge sammen ulike typer informasjon om tilstand. Dette brukes til en overordnet vurdering av transformatorens tekniske tilstand. I tillegg benyttes statistiske data til å estimere sannsynlighet for havari.

Et havari kan føre til ulike konsekvenser. Det kan være lokale konsekvenser, i verste tilfelle brann eller eksplosjon. Men fordi transformatorene er en del av den sammenhengende nasjonale kraftforsyningen kan et havari også få konsekvenser for forsyningssikkerheten til strømkunder. For å få et komplett bilde av konsekvenser er det derfor nødvendig med analyse av nettet som transformatoren befinner seg i. Vil du lære mer om forsyningssikkerhet og nettanalyse kan du lese mer i dette blogginnlegget.

Vi vil finne ut når en transformator bør skiftes ut

Konklusjonen er altså at det ikke er så enkelt å svare på spørsmålet i tittelen. Men i det nyoppstartede prosjektet VulPro (Prognosering av risiko og sårbarhet for anleggsforvaltning og nettutvikling) skal SINTEF jobbe med tema som vil belyse spørsmålet, i samarbeid med Statnett, Landsnet og NTNU.

Prosjektet skal integrere komponentanalyse med nettanalyse for et mer komplett risikobilde. Det vil si at det skal bidra til å lukke «gapet» mellom risikoanalyser av komponenter (som f.eks. transformatorer) og analyser av forsyningssikkerhet i nettet. Dette er illustrert i figuren nedenfor, med transformator som eksempel på komponent.

Analysen på venstre side av figuren fokuserer på en enkelt transformator men tradisjonelt tar den ikke hensyn til transformatorens plassering i nettet og hvor viktig den er for forsyningssikkerheten. Analysen på høyre side tar derimot et større systemperspektiv, men tradisjonelt tar den ikke hensyn til tilstanden til transformatoren og hvordan denne påvirker sannsynlighet for havari og dermed forsyningssikkerheten.

Dette gapet gjør at det er vanskelig å vurdere hvordan forsyningssikkerheten i nettet endres når transformatorene aldres. Ved å lukke dette forskningsgapet vil det bli mulig å ta bedre beslutninger for utvikling og fornyelse av aldrende nett, inkludert når gamle transformatorer bør skiftes ut.