Posljednjih desetljeća, prilikom provođenja dijagnostičkih studija transformatora, upotreba hromatografske analize ulja postala je obavezna. Prije svega, to se odnosi na određivanje prisustva otopljenih plinova u njemu.

Ko radi posao?

Izuzetno je važno izvršiti ispravno uzorkovanje, nakon čega slijedi isporuka u specijalizirane laboratorije na naknadno ispitivanje. Uz osoblje koje poslužuje ovu opremu, takav postupak (za uzorkovanje) mogu obaviti pozvani stručnjaci. Štaviše, danas, zajedno sa vladinim agencijama, ovaj tip usluge nude nezavisne kompanije.

Na primjer, sklapanje ugovora o servisu sa ANO Centrom za kemijska ekspertiza omogućit će vam da računate na pravovremenu, kvalitetnu hromatografsku analizu ulja.

Zašto se provode testovi?

Ovo je tim važnije jer nije uvijek moguće dobiti potpune i pouzdane informacije putem konvencionalnih fizičkih i kemijskih testova. Često samo kromatografija daje sveobuhvatne informacije o stupnju i vrstama oštećenja energetskog transformatora:

• pregrijavanje, kao posljedica, ubrzanje procesa starenja (vezano za nedostatke čvrste izolacije);
• metal se pregreva, primećeno djelimična pražnjenja, itd.

Namijenjen je izbjegavanju ili minimiziranju mogućnosti stvaranja vanredne situacije. dodatni tip studije hromatografske analize ulja. Na temelju njegovih rezultata bit će mnogo lakše otkriti uzrok kvarova i izraditi pravovremene, odgovarajuće preporuke za otklanjanje.

Metoda detekcije grešaka zasnovana na hromatografskoj analizi gasova rastvorenih u ulju (CARG)

Ova metoda vam omogućava da identificirate nedostatke u energetskim transformatorima, kao i u čahurama u ranoj fazi razvoja.

Laboratorijske studije sprovedene u nizu zemalja, kao i analiza spektra gasova u transformatorima i provodnicima, omogućili su da se utvrde karakteristični gasovi specifični za određenu vrstu oštećenja: vodonik (H 2), ugljovodonični gasovi: metan ( CH 4); etilen (C 2 H 4); etan (C 2 H 6), ugljen dioksid (CO 2) i ugljen monoksid (CO), acetilen (C 2 H 2). Dakle, tip defekta u razvoju može se pretpostaviti iz karakterističnih gasova. Plinska adsorpciona kromatografija temelji se na razdvajanju komponenti plinske mješavine pomoću različitih adsorbenata - poroznih tvari s visoko razvijenom površinom.

Plinovi koji se oslobađaju iz ulja obično se analiziraju plinskim hromatografom s detektorom toplinske provodljivosti.

Blok dijagram hromatografske instalacije prikazan je na slici 3.4.

Fig.4.

1 - cilindar sa nosećim gasom; 2 - uređaj za unošenje uzorka (dozator); 3 - stub za odvajanje; 4 - detektor; 5 - snimač; 6 - uređaj za vađenje gasa iz nafte.

Proces plinske hromatografije sastoji se od dvije faze: razdvajanja analizirane smjese na komponente ( kvalitativna analiza) i određivanje njihovih koncentracija (kvantitativna analiza).

Analizirana gasna mešavina (uzorak) se uvodi u tok gasa nosača, tj konstantna brzina prolazi kroz kolonu za odvajanje koja sadrži adsorbens. Razlike u fizička i hemijska svojstva Pojedinačni plinovi mješavine uzrokuju razlike u brzini njihovog kretanja kroz adsorbent (porozna tvar sa visoko razvijenom površinom). Zbog toga će se na izlazu iz kolone za razdvajanje sekvencijalno pojavljivati ​​komponente analiziranog uzorka (u mješavini s plinom-nosačem). Ove komponente imaju različite toplotne provodljivosti, što omogućava detektoru da generiše odgovarajuće signale koji se snimaju posebnim uređajem (obično potenciometrom za snimanje).

Redosled (vreme) oslobađanja određenih gasova iz separacione kolone je poznat (za date uslove analize). Ovo daje informacije o sastavu mješavine koja se analizira. Da bi se dobili kvantitativni podaci, integrator određuje površinu vrhova kromatograma, koja se na osnovu podataka o kalibraciji svodi na vrijednosti koncentracije odgovarajućih plinova. Mogućnosti odvajanja komponenti gasne mešavine određene su karakteristikama separacione kolone: ​​njenim punilom (adsorbentom), dužinom i temperaturnim uslovima.

Gas nosač mora biti inertan u odnosu na analizirane supstance i adsorbente koji se koriste. Takođe mora da obezbedi normalan rad detektor.

Svrha detektora je da pretvori pojedinačne komponente gasne mešavine koje ulaze u njen ulaz električni signali, koji se snimaju na traci elektronskog potenciometra u obliku sekvencijalnih impulsa napona, koji se nazivaju hromatogrami.

Princip rada često korišćenog detektora katarometra zasniva se na indikaciji promena u toplotnoj provodljivosti gasova koji prolaze kroz njega (detektor toplotne provodljivosti). Osjetljivi elementi katarometra - otpornici - nalaze se u komorama kroz koje prolazi protok plina. Dva radna otpornika se vrte okolo gasom koji napušta kolonu za odvajanje; druga dva otpornika su čisti gas nosač. Otpornici su uključeni u most mjerni krug a zagrevaju se strujom koja teče kroz njih. Kada se u radnoj komori pojavi komponenta analizirane mešavine koja menja toplotnu provodljivost gasa u komori, menjaju se uslovi za prenos toplote sa radnih otpornika na njen zid. U tom slučaju se mijenja otpor radnih otpornika i mjerni most postaje neuravnotežen. Rekorder bilježi napon na dijagonali mosta, koji odgovara koncentraciji date komponente smjese.

Analiza ekstrahirane plinske mješavine vrši se prema metodi koja je određena tipom hromatografa koji se koristi i sastavom kontrolisanih gasova. Rezultati analize se bilježe na traci grafikona. Sastav analizirane mješavine određen je vremenom i redoslijedom pojavljivanja pikova na hromatogramu. Kalibracija se vrši ili sa standardnom mješavinom plinova sa poznatom koncentracijom komponenti, ili sa jednim plinom (obično dušikom ili zrakom) uz odgovarajuće preračunavanje korištenjem koeficijenata osjetljivosti.

Metoda za dijagnosticiranje oštećenja hromatografskom analizom plinova otopljenih u ulju je višekriterijumska:

Ako analiza gasa pokaže stanje „opasnost“ ili „oštećenje“, češće se vrši hromatografska kontrola;

vrsta defekta u razvoju određuje se iz karakterističnih gasova;

ovaj nedostatak je specificiran u odnosu na koncentracije gasa;

Na osnovu brzine porasta koncentracije gasa u određenom vremenskom periodu, procenjuje se stepen opasnosti od nastanka defekta i daju preporuke.

Prednosti HARG metode: omogućava vam da otkrijete prilično široku klasu nedostataka, veliku vjerojatnost podudarnosti predviđenih i stvarnih nedostataka. Trenutno se HARG koristi zajedno sa mjerenjem izolacije tgd kao glavna metoda za dijagnosticiranje čaura tokom rada.

Nedostaci: uzorkovanje ulja pod radnim naponom čahure nemoguće je zbog konstrukcijskih karakteristika njihovih uređaja za uzorkovanje ulja. Potreba za čestim uzorkovanjem ulja je neprihvatljiva, posebno za zatvorene konstrukcije.

Mala količina ulja u izolacijama 110-220 kV značajno otežava redovno praćenje uzimanjem i analizom uzoraka ulja. Kompenzacija potpunog trzaja mijeha promjena temperature Zapremina ulja u izvedbama serijskih čaura 110-150 kV iznosi 1,5-2,0 l, tako da nakon uzimanja uzorka (0,5 l) postoji potreba za naknadnim, radno intenzivnim dolivanjem ulja i odgovarajućim skupim uređajem. Karakteristike uzorka ulja ne odgovaraju uvijek njegovom stvarnom stanju u opremi, jer neke nečistoće možda neće biti uključene u uzorak.

Metoda separacije gasova značajno utiče na tačnost određivanja koncentracija kontrolisanih gasova. Razlike u tehnikama izolacije često uzrokuju značajne razlike u analitičkim rezultatima između različitih laboratorija. Osim toga, od toga ovisi i sadržaj plina u ulju određenog ubrizgavanja i brzina njegove promjene velika količina faktori. To uključuje razlike konstrukcijski materijali, načini opterećenja, klasa napona, itd. Stoga, granične standarde treba tretirati kao vrijednost koja odražava kompromis između želje za otkrivanjem nedostataka i troškova kontrole. Visoka osjetljivost HARG metode povećava vjerovatnoću lažnog odbijanja, jer uzimajući u obzir relativno malu količinu ulja u čauri, omogućava otkrivanje kvara, koji zbog svoje male razvijenosti ne može dovesti do hitnog oštećenja čaure.

Učinkovitost kontrole je u velikoj mjeri određena iskustvom osoblja. Dakle, posebno, normalno stanje ulaz se može navesti čak i ako koncentracija određenog broja plinova prelazi normu, ako su stope promjene ovih koncentracija male. Međutim, kada brzina promjene koncentracije premašuje normaliziranu granicu, mali apsolutni višak koncentracije ne može biti znak odsustva defekta.

Također treba napomenuti da je složenost i visoka cijena hromatografsku instalaciju i poteškoće njenog postavljanja i razvoja.

Kontinuirano praćenje tehničkog stanja energetski transformatori za sve ključne parametre uključuje kontrolu:

• strujna opterećenja;
• nivo i temperatura ulja;
• temperatura namotaja;
• alarmi itd.

Predloženi sistemi za nadzor transformatora mogu raditi iu samostalnom režimu i sa integracijom u industrijski upravljački sistem preduzeća. Operativni rad sa arhivama i dinamička analiza podataka omogućavaju optimizaciju opterećenja i produženje vijeka trajanja elektroenergetske opreme.

Nudimo implementaciju sledeće sisteme praćenje:

• Qualitrol 509 ITM serija (nadzor stanja uljnih transformatora);
• 118 ITM (kontinuirano praćenje suvih elektrana);
• 506 VTM/507 ITM (daljinsko snimanje parametara fiksne opreme);
• T/Guard 408 (sistem za kontrolu temperature od optičkih vlakana elektrane pomoću posebnih senzora).

Kromatografska analiza transformatorskog ulja

Ispitivanje transformatorskog ulja na prisustvo otopljenih plinova također je jedan od ključnih parametara za praćenje stanja energetskih transformatora punjenih uljem. Na osnovu prisustva otopljenih opasnih plinova i njihove koncentracije, moguće je u ranoj fazi prepoznati kvarove u strukturnim komponentama transformatora punjenih uljem i šant reaktora.

Najpopularnija metoda kontinuirane dijagnostike je online kromatografska analiza otopljenih plinova u transformatorskom ulju. Linija proizvoda BO-ENERGO uključuje online hromatografe "Serveron", koji prate 2 do 8 ključnih gasova, proizvedeni u skladu sa TU-4215-001-70110824-2014 i uključeni u Državni registar mjernih instrumenata (potvrda br. US C.31.004.A br. 56677.

Koji se nedostaci otkrivaju hromatografskom analizom transformatorskog ulja?

Stanje opreme ocjenjuje se prisustvom plinova, njihovom koncentracijom i brzinom njenog rasta. Ako je vodik (H₂) prisutan u ispitivanoj tekućini, onda su vjerojatni električni defekti, odnosno lučna i iskrista pražnjenja.

Višak etana (C₂H₆) ukazuje na pojavu termičkih kvarova, na primjer, zagrijavanje izolacije na +300...+400°C. Prisustvo metana (CH₄) u rashladnoj tečnosti ukazuje na više visoke temperature- do +600°C. Ako se, prema rezultatima monitoringa, u transformatorskom ulju otkrije plin etilen (C₂H₄), tada je pregrijavanje jako, iznad +600 °C.

Prisustvo rastvorenog acetilena (C₂H₂) ukazuje na redovno varničenje i električni luk koji prolazi. Razlog može biti kršenje izolacije vučnih šipki, listova tehničkog čelika ili pogrešno uzemljenje magnetskog kruga.

Ako se u ispitnoj tekućini otkrije prisustvo CO ili CO₂, to je signal ubrzanog starenja ili vlaženja čvrste električne izolacije.

Za agregate snage preko 110 kW preporučuje se hromatografska analiza transformatorskog ulja najmanje jednom u šest mjeseci. Prisustvo posebnih ulaza omogućava uzimanje uzoraka bez zaustavljanja opreme.

Dijagnostika energetskih transformatora

Obuhvaćene tehnologije, uključujući online hromatografsku analizu transformatorskog ulja, su nedestruktivne metode praćenje stanja elektroenergetske opreme.

Dijagnostika energetskih transformatora ovom metodom pruža sljedeće prednosti:

• procjena tehničkog stanja bez stavljanja van pogona;
• prepoznavanje kvarova u ranim fazama;
• praćenje svih procesa unutar sistema;
• definicija optimalno tajming popraviti.

Transformatori napona 110 kV snage manje od 60 MVA i blok transformatori za pomoćne potrebe - nakon 6 mjeseci. nakon uključivanja, a zatim najmanje jednom u 6 mjeseci;

Transformatori napona 110 kV snage 60 MVA ili više, kao i svi transformatori od 220 - 500 kV tokom prvog dana, nakon 1, 3 i 6 meseci. nakon uključivanja i dalje - najmanje jednom u 6 mjeseci.

Transformatori napona 750 kV - tokom prvog dana, 2 nedelje, 1, 3 i 6 meseci nakon uključivanja i zatim - najmanje jednom u 6 meseci.

Učestalost HARG-a za transformatore s defektima u razvoju određena je dinamikom promjena koncentracija plinova i trajanjem razvoja defekata. Svi nedostaci, ovisno o trajanju razvoja, mogu se podijeliti na:

defekti koji se trenutno razvijaju - čije je trajanje razvoja od djelića sekunde do minuta,

defekti koji se brzo razvijaju - trajanje razvoja kojih se kreće od sati do sedmica,

defekti koji se sporo razvijaju - trajanje razvoja kojih se kreće od mjeseci do nekoliko godina.

Metoda hromatografske analize gasova rastvorenih u ulju otkriva sporo razvijajuće nedostatke, moguće defekte koji se brzo razvijaju, a nemoguće je odrediti defekte koji se trenutno razvijaju.

Ukoliko se otkrije kvar (A i >A g pi . i/ili V rel i > 10% mjesečno), potrebno je uraditi 2-3 ponovljene analize otopljenih plinova (sa učestalošću analiza koja je navedena u Odjeljku 3.) utvrđivanje vrste i prirode kvara i donošenje odluke o daljem radu transformatora i/ili njegovom uklanjanju iz pogona. Gdje je A g pi .- granična koncentracija i-ti gas, %vol; A i - izmjerena vrijednost koncentracije i-ti gas, %vol;

Minimalno vrijeme ponovnog uzorkovanja ulja (T id) za analizu može se izračunati pomoću formule:

T id = β * M A i / V abs i (9)

Gdje je β faktor višestrukosti uzastopnih mjerenja (uzmite b = 5); M A i - granica detekcije u ulju i-ti gas, %vol;

Granica detekcije plinova otkrivenih u ulju (MA i) ne smije biti veća od:

Za vodonik - 0,0005% vol.

Za metan, etilen, etan - 0,0001% vol.

Za acetilen - 0,00005% vol.

Za ugljični oksid i dioksid - 0,002% vol.

(Smjernice za laboratorij i testovi prema HARG-u)

5.1. Ako, kao rezultat analize A i

5.2. Ako je, kao rezultat analize, A i >A g pi i 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. Ako su nakon otplinjavanja koncentracije plina manje od odgovarajuće granične vrijednosti i ne povećavaju se, to ukazuje na odsustvo oštećenja. Takav transformator se uklanja iz kontrole, a dalja učestalost uzorkovanja ulja se postavlja na svakih 6 mjeseci.

5.7. Ako se nakon otplinjavanja ulja ponovo primijeti povećanje koncentracije otopljenih plinova s ​​ponovljenim CARG-om brzinom od:

Vrel i>10% mjesečno, tada treba planirati stavljanje transformatora iz pogona;

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

5.8 Ako je A i >A rpi i V rel i ≤ 0 , tada treba provjeriti utjecaj operativnih faktora u skladu s Odjeljkom 4, a ako ih nema, može se pretpostaviti da se kvar razvija "u dubinu" (pregaranje kontakata sklopnih uređaja, listova magnetnih kola, metalnih iglica itd. ). U tom slučaju potrebno je planirati dekomisijaciju transformatora.

Kod izmjenjivača slavina pod opterećenjem u montiranim rezervoarima, kako bi se utvrdio mogući protok plinova zbog curenja zaptivke između spremnika kontaktora i transformatora, potrebno je istovremeno uzeti uzorak ulja iz spremnika kontaktora i transformatora. Primjeri rješavanja problema na osnovu rezultata HARG-a prikazani su u Dodatku 1.