През последните десетилетия, когато се провеждат диагностични изследвания на трансформатори, използването на хроматографски анализ на маслото стана задължително. На първо място, това се отнася до определянето на наличието на разтворени газове в него.

Кой върши работата?

Изключително важно е правилното вземане на проби, последвано от доставка в специализирани лаборатории за последващо изследване. Заедно с обслужващия персонал това оборудване, такава процедура (за вземане на проби) може да се извърши от поканени специалисти. Освен това днес, заедно с държавните агенции, този видуслугите се предлагат от независими компании.

Например, сключването на договор за услуга с Центъра за химическа експертиза ANO ще ви позволи да разчитате на навременен, висококачествен хроматографски анализ на маслото.

Защо се провеждат тестовете?

Това е още по-важно, тъй като не винаги е възможно да се получи пълна и надеждна информация чрез конвенционалните физични и химични тестове. Често само хроматографията предоставя изчерпателна информация за степента и видовете повреда на силов трансформатор:

• прегряване, като следствие, ускоряване на процесите на стареене (свързани с дефекти в твърдата изолация);
• металът прегрява, наблюдавано частични разрядии т.н.

Целта е да се избегне или минимизира възможността за създаване на извънредна ситуация. допълнителен типизследвания на хроматографски анализ на масло. Въз основа на неговите резултати ще бъде много по-лесно да се установи причината за дефектите и да се разработят навременни подходящи препоръки за отстраняване.

Метод за откриване на дефекти, базиран на хроматографски анализ на газове, разтворени в масло (CARG)

Този метод ви позволява да идентифицирате дефекти в силови трансформатори, както и в втулки на ранен етап на развитие.

Лабораторни изследвания, проведени в редица страни, както и анализ на спектъра на газовете в трансформатори и втулки, позволиха да се установят характерни газове, специфични за определен тип повреда: водород (H 2), въглеводородни газове: метан ( СН 4); етилен (C2H4); етан (C 2 H 6), въглероден диоксид (CO 2) и въглероден оксид (CO), ацетилен (C 2 H 2). По този начин типът на развиващия се дефект може да се предположи от характерните газове. Газовата адсорбционна хроматография се основава на разделянето на компонентите на газовата смес с помощта на различни адсорбенти - порести вещества със силно развита повърхност.

Газовете, отделени от маслото, обикновено се анализират с газов хроматограф с детектор за топлопроводимост.

Блоковата схема на хроматографската инсталация е показана на фиг. 3.4.

Фиг.4.

1 - цилиндър с газ носител; 2 - устройство за въвеждане на проба (дозатор); 3 - колона за разделяне; 4 - детектор; 5 - рекордер; 6 - устройство за извличане на газ от нефт.

Процесът на газова хроматография се състои от два етапа: разделяне на анализираната смес на компоненти ( качествен анализ) и определяне на техните концентрации (количествен анализ).

Анализираната газова смес (проба) се въвежда в потока газ-носител, който е постоянна скоростпреминава през разделителна колона, съдържаща адсорбент. Разлики в физични и химични свойстваОтделните газове от сместа предизвикват разлики в скоростта на движението им през адсорбента (поресто вещество със силно развита повърхност). Следователно на изхода на разделителната колона компонентите на анализираната проба (в смес с газа носител) ще се появят последователно. Тези компоненти имат различна топлопроводимост, което позволява на детектора да генерира съответни сигнали, които се записват от специално устройство (обикновено записващ потенциометър).

Последователността (времето) на отделяне на специфични газове от сепарационната колона е известна (за дадени условия на анализ). Това предоставя информация за състава на анализираната смес. За да получи количествени данни, интеграторът определя площта на пиковете на хроматограмата, която въз основа на данните за калибриране се редуцира до стойностите на концентрацията на съответните газове. Възможностите за разделяне на компонентите на газовата смес се определят от характеристиките на разделителната колона: нейния пълнител (адсорбент), дължина и температурни условия.

Газът носител трябва да бъде инертен по отношение на анализираните вещества и използваните адсорбенти. Също така трябва да осигури нормална работадетектор.

Целта на детектора е да преобразува отделните компоненти на газовата смес, постъпваща в него електрически сигнали, които се записват на лентата на електронен потенциометър под формата на последователни импулси на напрежение, наречени хроматограми.

Принципът на работа на често използван детектор за катарометри се основава на показване на промени в топлопроводимостта на преминаващите през него газове (детектор за топлопроводимост). Чувствителните елементи на катарометъра - резистори - са разположени в камерите, през които преминава газовият поток. Двата работещи резистора се обикалят от газа, напускащ разделителната колона; другите два резистора са чист газ носител. В моста са включени резистори измервателна веригаи се нагряват от протичащия през тях ток. Когато в работната камера се появи компонент от анализираната смес, който променя топлопроводимостта на газа в камерата, условията за пренос на топлина от работните резистори към нейната стена се променят. В този случай съпротивлението на работещите резистори се променя и измервателният мост става небалансиран. Напрежението по диагонала на моста, съответстващо на концентрацията на даден компонент на сместа, се записва от записващото устройство.

Анализът на извлечената газова смес се извършва по метод, определен от вида на използвания хроматограф и състава контролирани газове. Резултатите от анализа се записват на диаграма. Съставът на анализираната смес се определя от времето и последователността на появата на пикове в хроматограмата. Калибрирането се извършва или със стандартна смес от газове с известна концентрация на компоненти, или с един газ (обикновено азот или въздух) с подходящо преизчисляване с помощта на коефициенти на чувствителност.

Методът за диагностициране на щети чрез хроматографски анализ на газове, разтворени в масло, е многокритериален:

Ако газовият анализ покаже състояние „опасност“ или „повреда“, по-често се извършва хроматографски контрол;

видът на развиващия се дефект се определя от характерните газове;

този дефект е специфициран във връзка с газовите концентрации;

Въз основа на скоростта на нарастване на концентрацията на газ за определен период от време се оценява степента на опасност от развиващия се дефект и се дават препоръки.

Предимства на метода HARG: той ви позволява да откриете доста широк клас дефекти, висока вероятност за съвпадение на прогнозирани и действителни дефекти. В момента HARG се използва заедно с измерване на изолацията tgd като основни методи за диагностика на втулки по време на работа.

Недостатъци: вземането на проби от масло под работното напрежение на втулките е невъзможно поради конструктивните характеристики на техните устройства за вземане на проби от масло. Необходимостта от често вземане на проби от масло е неприемлива, особено за запечатани конструкции.

Малкият обем на маслото в изводите 110-220 kV значително усложнява редовния мониторинг чрез вземане и анализ на проби от масло. Пълна компенсация на отката на маншона промяна на температуратаОбемът на маслото в конструкциите на серийни втулки 110-150 kV е 1,5-2,0 l, така че след вземане на проба (0,5 l) има нужда от последващо трудоемко доливане на масло и съответното скъпо устройство. Характеристиките на проба от масло не винаги съответстват на действителното му състояние в оборудването, тъй като някои примеси може да не са включени в пробата.

Методът за разделяне на газовете значително влияе върху точността на определяне на концентрациите на контролираните газове. Разликите в техниките за изолиране често причиняват значителни разлики в аналитичните резултати между различните лаборатории. В допълнение, съдържанието на газ в маслото на конкретен инжекцион и скоростта на промяната му зависят голямо количествофактори. Те включват различия структурни материали, режими на натоварване, клас на напрежение и др. Следователно граничните стандарти трябва да се третират като стойност, която отразява компромис между желанието за откриване на дефекти и разходите за контрол. Високата чувствителност на метода HARG увеличава вероятността от фалшиво отхвърляне, т.к като се има предвид сравнително малкия обем масло във втулката, това позволява да се открие дефект, който поради малкото си развитие може да не доведе до аварийна повреда на втулката.

Ефективността на контрола до голяма степен се определя от опита на персонала. Така, по-специално, нормално състояниевход може да се посочи дори ако концентрацията на определен брой газове надвишава нормата, ако скоростите на изменение на тези концентрации са малки. Въпреки това, когато скоростта на промяна на концентрацията надвишава нормализираната граница, малък абсолютен излишък на концентрация не може да бъде признак за липса на дефект.

Трябва също да се отбележи, че сложността и висока ценахроматографска инсталация и трудностите при нейното настройване и развитие.

Непрекъснат мониторинг на техническото състояние силови трансформаториза всички ключови параметри включва контрол:

• токови натоварвания;
• ниво и температура на маслото;
• температура на намотката;
• аларми и др.

Предложените системи за мониторинг на трансформатори могат да работят както в самостоятелен режим, така и с интеграция в системата за индустриален контрол на предприятието. Оперативната работа с архивите и динамичният анализ на данните позволяват да се оптимизира натоварването и да се удължи експлоатационният живот на енергийното оборудване.

Предлагаме изпълнение следните системимониторинг:

• Серия Qualitrol 509 ITM (мониторинг на състоянието на маслени трансформатори);
• 118 ITM (непрекъснат мониторинг на сухи електроцентрали);
• 506 VTM/507 ITM (дистанционен запис на параметри на стационарно оборудване);
• T/Guard 408 (фиброоптична система за контрол на температурата електроцентралис помощта на специални сензори).

Хроматографски анализ на трансформаторно масло

Изследването на трансформаторното масло за наличие на разтворени газове също е един от основните параметри за наблюдение на състоянието на силовите маслонапълнени трансформатори. Въз основа на наличието на разтворени опасни газове и тяхната концентрация е възможно да се идентифицират дефекти в структурните компоненти на напълнените с масло трансформатори и шунтови реактори на ранен етап.

Най-популярният метод за непрекъсната диагностика е онлайн хроматографският анализ на разтворените газове в трансформаторното масло. Продуктовата линия BO-ENERGO включва вградени онлайн хроматографи "Serveron", наблюдаващи от 2 до 8 ключови газа, произведени в съответствие с TU-4215-001-70110824-2014 и включени в Държавния регистър на измервателните уреди (сертификат №. САЩ C.31.004.A № 56677.

Какви дефекти се откриват чрез хроматографски анализ на трансформаторно масло?

Състоянието на оборудването се оценява по наличието на газове, тяхната концентрация и скоростта на нейното нарастване. Ако в изследваната течност присъства водород (H₂), тогава са вероятни електрически дефекти, а именно дъгови и искрови разряди.

Излишъкът от етан (C₂H₆) показва появата на термични повреди, например нагряване на изолацията до +300...+400°C. Наличието на метан (CH₄) в охлаждащата течност показва повече висока температура- до +600°C. Ако според резултатите от мониторинга в трансформаторното масло се открие газ етилен (C₂H₄), тогава прегряването е сериозно, над +600 °C.

Наличието на разтворен ацетилен (C₂H₂) показва редовно възникващо искрене и преминаваща електрическа дъга. Причината може да е нарушение на изолацията на свързващи пръти, листове от техническа стомана или неправилно заземяване на магнитната верига.

Ако в тестовата течност се открие наличие на CO или CO₂, това е сигнал за ускорено стареене или овлажняване на твърдата електрическа изолация.

За енергийни агрегати с мощност над 110 kW хроматографският анализ на трансформаторното масло се препоръчва да се извършва най-малко веднъж на всеки шест месеца. Наличието на специални входове дава възможност за вземане на проби без спиране на оборудването.

Диагностика на силови трансформатори

Обхванатите технологии, включително онлайн хроматографски анализ на трансформаторно масло, са неразрушителни методинаблюдение на състоянието на енергийното оборудване.

Диагностиката на силови трансформатори по този метод осигурява следните предимства:

• оценка на техническото състояние без извеждане от експлоатация;
• идентифициране на грешки на ранен етап;
• наблюдение на всички процеси в системата;
• определение оптимално времеремонт.

Трансформатори на напрежение 110 kV с мощност под 60 MVA и блокови трансформатори за собствени нужди - след 6 месеца. след включване и след това поне веднъж на 6 месеца;

Трансформатори с напрежение 110 kV с мощност 60 MVA или повече, както и всички трансформатори 220 - 500 kV през първия ден, след 1, 3 и 6 месеца. след включване и по-нататък - поне веднъж на 6 месеца.

Трансформатори с напрежение 750 kV - през първия ден, 2 седмици, 1, 3 и 6 месеца след включването и след това - най-малко веднъж на 6 месеца.

Честотата на HARG за трансформатори с развиващи се дефекти се определя от динамиката на промените в газовите концентрации и продължителността на развитие на дефектите. Всички дефекти, в зависимост от продължителността на развитие, могат да бъдат разделени на:

незабавно развиващи се дефекти - чиято продължителност на развитие е от порядъка на части от секундата до минути,

бързо развиващи се дефекти - продължителността на развитие варира от часове до седмици,

бавно развиващи се дефекти - чиято продължителност на развитие варира от месеци до няколко години.

Методът за хроматографски анализ на газове, разтворени в масло, разкрива бавно развиващи се дефекти, вероятно бързо развиващи се дефекти и е невъзможно да се определят моментално развиващи се дефекти.

Ако се открие дефект (A i >A g pi . и/или V rel i > 10% на месец), е необходимо да се извършат 2-3 повторни анализа на разтворени газове (с честотата на анализите, посочена в раздел 3) за потвърждаване на вида и характера на дефекта и вземане на решение за по-нататъшна експлоатация на трансформатора и/или отстраняването му от експлоатация. Където A g pi .- гранична концентрация аз-ти газ, % об.; A i - измерената стойност на концентрацията аз-ти газ, % об.;

Минималното време за повторно вземане на проби от масло (T id) за анализ може да се изчисли по формулата:

T id = β * M A i / V abs i (9)

Където β е коефициентът на кратност на последователните измервания (вземете b = 5); M A i - граница на откриване в масло аз-ти газ, % об.;

Границата на откриване на газове, открити в масло (MA i), не трябва да бъде по-висока от:

За водород - 0,0005% об.

За метан, етилен, етан - 0,0001% об.

За ацетилен - 0,00005% об.

За въглероден оксид и диоксид - 0,002% об.

(Насокиза лаборатория и тестовеспоред HARG)

5.1. Ако в резултат на анализ A i

5.2. Ако в резултат на анализа A i >A g pi и V rel i< 10%в месяц, то провести повторный отбор пробы масла и хроматографический анализ растворенных в нем газов для подтверждения результатов измерения и соответственно:

5.6. Ако след дегазация газовите концентрации са по-малки от съответните гранични стойностии не се увеличават, това показва липсата на щети. Такъв трансформатор се отстранява от контрола и по-нататъшната честота на вземане на проби от маслото се задава веднъж на всеки 6 месеца.

5.7. Ако след дегазиране на маслото отново се наблюдава повишаване на концентрацията на разтворени газове при повторен CARG със скорост:

Vrel i>10% на месец, тогава трябва да планирате да извадите трансформатора от експлоатация;

V rel i<10% в месяц, то трансформатор остается в работе на учащённом контроле по АРГ.

5.8 Ако A i >A rpi и V rel i ≤ 0 , тогава влиянието на експлоатационните фактори трябва да се провери в съответствие с раздел 4 и ако те отсъстват, може да се приеме, че дефектът се развива „в дълбочина“ (прегаряне на контакти на превключващи устройства, листове с магнитна верига, метални щифтове и др. ). В този случай е необходимо да се планира извеждането на трансформатора от експлоатация.

За превключватели под товар в монтирани резервоари, за да се определи възможният поток на газове поради изтичане на уплътнението между резервоарите на контактора и трансформатора, е необходимо едновременно да се вземе проба масло от резервоарите на контактора и трансформатора. Примери за решаване на проблеми въз основа на резултатите от HARG са представени в Приложение 1.