Ett transformatorfel kan få stora ekonomiska konsekvenser och påverka ett elkraftsystems driftsäkerhet. Genom att övervaka en transformators tillstånd kan haverier och avbrott undvikas. Tillståndsövervakning möjliggör även att förebyggande underhåll kan planeras effektivt. Det här arbetet har undersökt tillgängliga diagnostikmetoder och övervakningstekniker för tillståndsbedömning av transformatorer.  Tillgänglig felstatistik för transformatorer har studerats ingående för att förstå vilka fel som kan uppstå i en transformator och i vilken grad de förekommer. Eftersom felen har olika konsekvenser för transformatorns fortsatta drift har dessa undersökts. Befintliga metoder för att upptäcka fel har dokumenterats. Detta har utförts genom att studera tillgänglig litteratur och via intervjuer med företag som tillverkar övervakningsutrustning för transformatorer. Övervakningsmetoderna har jämförts med avseende på kostnad, livslängd och noggrannhet. Utifrån dessa analyser har en rekommendation tagits fram över vilka övervakningsmetoder som är mest lämpade för Svenska Kraftnät. Det finns verktyg för att kvantifiera resultaten från övervakningsmetoder till lättolkad information. Ett sådant är hälsoindexet, som komprimerar data från olika mätningar, till ett enskilt värde som representerar en komponents tillstånd. En fallstudie har utförts där tre transformatorers tillstånd under perioden 2002–2015 har undersökts med ett befintligt hälsoindex. Resultatet visar att hälsoindex kan utnyttjas för att indikera transformatorernas tillstånd. Nackdelen med hälsoindexet som användes är att indexet är fortsatt högt oavsett kvaliteten på isolationsmaterialet. Därför föreslås en alternativ modell för en hälsoindexberäkning, i vilken pappersåldringen beaktas i större utsträckning. / A transformer fault could affect the reliability of a power system and have serious economic consequences. Therefore there is an increasing demand among electrical utilities to assess the actual condition of their transformers and hence detect faults before they occur. Condition monitoring has the potential to reduce operating costs and improve the reliability of operation. The aim of this master thesis has been to investigate available diagnostic measurement techniques that can assess the condition of power transformers. Transformer failure statistics has been studied in order to understand what different faults that can occur and to which extent they appear. The consequences of different faults have been investigated. Available measurement techniques were coupled with what faults they can detect. The diagnostic measurement techniques have also been compared in regard to cost, lifetime and accuracy. The comparison resulted in a recommendation over which measurement techniques that are most suitable for the Swedish transmission system operator, Svenska Kraftnät. There is a need among electrical utilities of economic and technical justifications for optimal investment and maintenance decisions. One available asset management technique that enables this is the health index. A health index is a tool that combines available measurement data from operating observations, field inspections and laboratory testing into an objective and quantitative index. The index provides information about the overall condition of an asset. A case study has been conducted where an available health index was used to estimate the condition of three transformers. The results indicate that the health index presents an efficient way to represent the condition of transformers. The disadvantage of the used index is that it implies a good condition even when the quality of the transformer insulation paper is poor. An alternative health index is therefore proposed where the paper insulation quality has a larger impact on the index.

A growing use of sensors on the electric grid has opened the door to new methods of asset management: Distribution System Operators are now looking into conditionbased maintenance, as opposed to the traditional corrective or time-based methods. As an emerging field, the methodology must be constructed from the ground, with the little data available. The focus is put on cross-linked polyethylene medium voltage overhead lines (XLPE MVOHL)asthe asset to manage, and the aim of this work is to study under which conditions the use of sensors to improve maintenance scheduling on those lines is economically profitable. Solving this problem starts with a necessary review of key ageing mechanisms of XLPE MV overhead lines, followed by the identification of sensors which can monitor the quantities behind these mechanisms. Statistical models for the lifetime of electrical assets and economic models for the analysis of investments are also described. From this preliminary study, a condition-based maintenance methodology was devised using the concept of Health Index to gather data from multiple types of sensors into one unique indicator. Using existing literature, this health index is used to dynamically estimate the failure rate of the line. This failure rate is the key to condition-based maintenance scheduling: maintenance operations are triggered when the failure rate reaches a threshold. Selecting one ageing mechanism- electrical stress-, and one type of sensorpartial discharge inductive sensors-, a Python simulation was built (and is shared at the end of this thesis) allowing to compare the cost of predictive maintenance to the cost of corrective maintenance over several decades, with the key parameters clearly identified and analysed. Beyond the methodology in itself, the main result of the work is that the use of sensors is economically profitable in most of the studied conditions. This project also reveals the strong influence of some parameters on this profitability: condition monitoring is particularly justified for short-lived assets, with a narrow distribution of failures. The failure rate threshold must be set carefully as it has a major impact on the analysis: setting it too high leads to an unprofitable scenario. / Den ökande användningen av sensorer i elnätet har öppnat dörren för nya metoder för förvaltning av tillgångar: Distributionsnätsoperatörer tittar nu på tillståndsbaserat underhåll, i motsats till de traditionella korrigerande eller tidsbaserade metoderna. Eftersom det rör sig om ett nytt område måste metoden byggas upp från grunden, med de få data som finns tillgängliga. Fokus ligger på luftledningar av tvärbanden polyeten med medelhög spänning (XLPE MV OHL) som den tillgång som ska förvaltas, och syftet med detta arbete är att undersöka under vilka förhållanden det är ekonomiskt lönsamt att använda sensorer för att förbättra underhållsplaneringen på dessa ledningar. För att lösa detta problem börjar man med en nödvändig genomgång av de viktigaste åldringsmekanismerna för XLPE MV luftledningar, följt av identifiering av sensorer som kan övervaka de kvantiteter som ligger bakom dessa mekanismer. Statistiska modeller för livslängden för elektriska tillgångar och ekonomiska modeller för analys av investeringar beskrivs också. Utifrån denna preliminära studie utarbetades en metod för tillståndsbaserat underhåll med hjälp av begreppet hälsoindex för att samla data från flera olika typer av sensorer till en unik indikator. Med hjälp av befintlig litteratur används detta hälsoindex för att dynamiskt uppskatta felfrekvensen för ledningen. Denna felfrekvens är nyckeln till en tillståndsbaserad underhållsplanering: underhålls åtgärder utlöses när felfrekvensen når ett tröskelvärde. Genom att välja en åldringsmekanism- elektrisk belastning- och en typ av sensor- induktiva sensorer med partiell urladdning- byggdes en Python-simulering (som delas i slutet av denna avhandling) som gör det möjligt att jämföra kostnaden för förebyggande underhåll med kostnaden för korrigerande underhåll under flera decennier, med de viktigaste parametrarna tydligt identifierade och analyserade. Utöver själva metoden är det viktigaste resultatet av arbetet att användningen av sensorer är ekonomiskt lönsam under de flesta av de studerade förhållandena. Projektet visar också att vissa parametrar har ett starkt inflytande på denna lönsamhet: tillståndskontroll är särskilt motiverat för tillgångar med kort livslängd och en snäv fördelning av fel. Tröskelvärdet för felfrekvensen måste sättas med omsorg eftersom det har stor inverkan på analysen: om det sätts för högt leder det till ett olönsamt scenario.