In den letzten Jahrzehnten ist bei der Durchführung diagnostischer Untersuchungen von Transformatoren der Einsatz der chromatographischen Ölanalyse obligatorisch geworden. Dabei geht es zunächst um die Bestimmung des Vorhandenseins gelöster Gase darin.

Wer macht die Arbeit?

Es ist äußerst wichtig, eine korrekte Probenahme durchzuführen und sie anschließend zur anschließenden Prüfung an spezialisierte Labore zu liefern. Zusammen mit dem Bedienungspersonal dieses Gerät, ein solches Verfahren (zur Probenahme) kann von eingeladenen Spezialisten durchgeführt werden. Darüber hinaus sind heute zusammen mit Regierungsbehörden dieser Typ Dienstleistungen werden von unabhängigen Unternehmen angeboten.

Wenn Sie beispielsweise einen Servicevertrag mit dem ANO Center for Chemical Expertise abschließen, können Sie sich auf eine zeitnahe und qualitativ hochwertige chromatographische Analyse des Öls verlassen.

Warum werden die Tests durchgeführt?

Dies ist umso wichtiger, als es nicht immer möglich ist, durch herkömmliche physikalische und chemische Tests vollständige und zuverlässige Informationen zu erhalten. Oftmals liefert nur die Chromatographie umfassende Informationen über den Grad und die Art der Schädigung eines Leistungstransformators:

• Überhitzung, dadurch Beschleunigung von Alterungsprozessen (im Zusammenhang mit Defekten in der Feststoffisolierung);
• Metall überhitzt, beobachtet Teilentladungen, usw.

Ziel ist es, die Entstehung einer Notsituation zu vermeiden bzw. zu minimieren. zusätzlicher Typ Studien zur chromatographischen Analyse von Öl. Basierend auf den Ergebnissen wird es viel einfacher, die Fehlerursache herauszufinden und rechtzeitig geeignete Empfehlungen zur Beseitigung zu entwickeln.

Methode zur Fehlererkennung basierend auf der chromatographischen Analyse von in Öl gelösten Gasen (CARG)

Mit dieser Methode können Sie Defekte an Leistungstransformatoren sowie an Durchführungen bereits in einem frühen Entwicklungsstadium erkennen.

In mehreren Ländern durchgeführte Laborstudien sowie die Analyse des Gasspektrums in Transformatoren und Durchführungen ermöglichten die Ermittlung charakteristischer Gase, die für eine bestimmte Schadensart spezifisch sind: Wasserstoff (H 2), Kohlenwasserstoffgase: Methan ( CH4); Ethylen (C 2 H 4); Ethan (C 2 H 6), Kohlendioxid (CO 2) und Kohlenmonoxid (CO), Acetylen (C 2 H 2). Somit kann aus den charakteristischen Gasen auf die Art des entstehenden Defekts geschlossen werden. Die Gasadsorptionschromatographie basiert auf der Trennung der Komponenten eines Gasgemisches mithilfe verschiedener Adsorbentien – poröse Substanzen mit einer hochentwickelten Oberfläche.

Die aus dem Öl freigesetzten Gase werden üblicherweise mit einem Gaschromatographen mit Wärmeleitfähigkeitsdetektor analysiert.

Das Blockschaltbild der chromatographischen Anlage ist in Abb. 3.4 dargestellt.

Abb.4.

1 - Flasche mit Trägergas; 2 - Vorrichtung zum Einbringen einer Probe (Dispenser); 3 - Trennsäule; 4 - Detektor; 5 - Rekorder; 6 - Vorrichtung zur Gasgewinnung aus Öl.

Der Gaschromatographieprozess besteht aus zwei Schritten: Trennung der analysierten Mischung in Komponenten ( qualitative Analyse) und Bestimmung ihrer Konzentrationen (quantitative Analyse).

Das analysierte Gasgemisch (Probe) wird in den Trägergasstrom eingeleitet konstante Geschwindigkeit durch eine Trennsäule geleitet, die ein Adsorbens enthält. Unterschiede in physikalische und chemische Eigenschaften Die einzelnen Gase des Gemisches verursachen Unterschiede in der Geschwindigkeit ihrer Bewegung durch das Adsorptionsmittel (eine poröse Substanz mit einer hoch entwickelten Oberfläche). Daher erscheinen am Ausgang der Trennsäule nacheinander die Komponenten der analysierten Probe (im Gemisch mit dem Trägergas). Diese Komponenten weisen unterschiedliche Wärmeleitfähigkeiten auf, wodurch der Detektor entsprechende Signale erzeugen kann, die von einem speziellen Gerät (meist einem Registrierpotentiometer) aufgezeichnet werden.

Die Reihenfolge (Zeitpunkt) der Freisetzung bestimmter Gase aus der Trennsäule ist bekannt (für gegebene Analysebedingungen). Dies gibt Aufschluss über die Zusammensetzung des zu analysierenden Gemisches. Um quantitative Daten zu erhalten, bestimmt der Integrator die Fläche der Chromatogramm-Peaks, die anhand von Kalibrierungsdaten auf die Konzentrationswerte der entsprechenden Gase reduziert wird. Die Möglichkeiten zur Trennung der Komponenten eines Gasgemisches werden durch die Eigenschaften der Trennsäule bestimmt: deren Füllstoff (Adsorptionsmittel), Länge und Temperaturbedingungen.

Das Trägergas muss gegenüber den analysierten Substanzen und den verwendeten Adsorbentien inert sein. Es muss auch sorgen normale Arbeit Detektor.

Der Zweck des Detektors besteht darin, die einzelnen Komponenten des in seinen Eingang eintretenden Gasgemisches umzuwandeln elektrische Signale, die auf dem Band eines elektronischen Potentiometers in Form von aufeinanderfolgenden Spannungsimpulsen, sogenannten Chromatogrammen, aufgezeichnet werden.

Das Funktionsprinzip eines häufig verwendeten Katharometer-Detektors basiert auf der Anzeige von Änderungen der Wärmeleitfähigkeit der durch ihn strömenden Gase (Wärmeleitfähigkeitsdetektor). Die empfindlichen Elemente des Katharometers – Widerstände – befinden sich in den Kammern, durch die der Gasstrom strömt. Die beiden Arbeitswiderstände werden vom aus der Trennsäule austretenden Gas umströmt; Die anderen beiden Widerstände bestehen aus reinem Trägergas. In der Brücke sind Widerstände enthalten Messkreis und werden durch den durch sie fließenden Strom erwärmt. Wenn in der Arbeitskammer ein Bestandteil des analysierten Gemisches erscheint, der die Wärmeleitfähigkeit des Gases in der Kammer verändert, ändern sich die Bedingungen für die Wärmeübertragung von den Arbeitswiderständen zu ihrer Wand. In diesem Fall ändert sich der Widerstandswert der Arbeitswiderstände und die Messbrücke gerät ins Ungleichgewicht. Die Spannung auf der Diagonalen der Brücke, die der Konzentration einer bestimmten Mischungskomponente entspricht, wird vom Rekorder aufgezeichnet.

Die Analyse des extrahierten Gasgemisches erfolgt nach einer Methode, die vom verwendeten Chromatographentyp und der Zusammensetzung abhängt kontrollierte Gase. Die Ergebnisse der Analyse werden auf einem Diagrammstreifen aufgezeichnet. Die Zusammensetzung der analysierten Mischung wird durch den Zeitpunkt und die Reihenfolge des Auftretens der Peaks im Chromatogramm bestimmt. Die Kalibrierung erfolgt entweder mit einem Standardgasgemisch mit bekannter Komponentenkonzentration oder mit einem Gas (normalerweise Stickstoff oder Luft) mit entsprechender Neuberechnung unter Verwendung von Empfindlichkeitskoeffizienten.

Die Methode zur Schadensdiagnose durch chromatographische Analyse von in Öl gelösten Gasen ist multikriteriell:

Zeigt die Gasanalyse einen „Gefährdungs-“ oder „Schadens“-Zustand, wird häufiger eine chromatographische Kontrolle durchgeführt;

anhand der charakteristischen Gase wird die Art des entstehenden Defekts bestimmt;

dieser Fehler wird in Bezug auf die Gaskonzentrationen spezifiziert;

Anhand der Geschwindigkeit des Anstiegs der Gaskonzentration über einen bestimmten Zeitraum wird der Grad der Gefährlichkeit des entstehenden Defekts beurteilt und Empfehlungen gegeben.

Vorteile der HARG-Methode: Sie ermöglicht die Erkennung einer relativ breiten Fehlerklasse und eine hohe Wahrscheinlichkeit des Zusammentreffens von vorhergesagten und tatsächlichen Fehlern. Derzeit wird HARG zusammen mit der Messung der Isolations-TGD als Hauptmethode zur Diagnose von Durchführungen während des Betriebs verwendet.

Nachteile: Eine Ölprobenahme unter der Betriebsspannung der Durchführungen ist aufgrund der Konstruktionsmerkmale ihrer Ölprobenahmegeräte nicht möglich. Die Notwendigkeit häufiger Ölprobenentnahmen ist insbesondere bei abgedichteten Bauwerken nicht akzeptabel.

Das geringe Ölvolumen in 110-220-kV-Durchführungen erschwert die regelmäßige Überwachung durch Entnahme und Analyse von Ölproben erheblich. Vollständiger Rückstoßausgleich des Balgs Temperaturänderung Das Ölvolumen in den Ausführungen von Seriendurchführungen 110–150 kV beträgt 1,5–2,0 l, so dass nach der Entnahme einer Probe (0,5 l) ein anschließendes arbeitsintensives Nachfüllen von Öl und die entsprechende teure Vorrichtung erforderlich sind. Die Eigenschaften einer Ölprobe stimmen nicht immer mit ihrem tatsächlichen Zustand im Gerät überein, da einige Verunreinigungen möglicherweise nicht in der Probe enthalten sind.

Die Methode der Gastrennung hat erheblichen Einfluss auf die Genauigkeit der Bestimmung der Konzentrationen kontrollierter Gase. Unterschiede in den Isolationstechniken führen häufig zu erheblichen Unterschieden in den Analyseergebnissen verschiedener Labore. Darüber hinaus hängen der Gasgehalt des Öls einer bestimmten Injektion und die Geschwindigkeit seiner Änderung davon ab große Menge Faktoren. Dazu gehören Unterschiede Strukturmaterialien, Lastmodi, Spannungsklasse usw. Daher sollten Grenzstandards als ein Wert behandelt werden, der einen Kompromiss zwischen dem Wunsch, Mängel zu erkennen, und den Kontrollkosten widerspiegelt. Die hohe Empfindlichkeit der HARG-Methode erhöht die Wahrscheinlichkeit einer falschen Zurückweisung, weil Unter Berücksichtigung des relativ geringen Ölvolumens in der Buchse ist es möglich, einen Defekt zu erkennen, der aufgrund seiner geringen Entwicklung möglicherweise nicht zu einer Notschädigung der Buchse führt.

Die Wirksamkeit der Kontrolle wird maßgeblich von der Erfahrung des Personals bestimmt. Also insbesondere normale Vorraussetzungen Der Eintrag kann auch dann angegeben werden, wenn die Konzentration einiger Gase über der Norm liegt, wenn die Änderungsgeschwindigkeiten dieser Konzentrationen gering sind. Wenn jedoch die Konzentrationsänderungsrate den normierten Grenzwert überschreitet, kann ein kleiner absoluter Konzentrationsüberschuss kein Zeichen dafür sein, dass kein Defekt vorliegt.

Es sollte auch beachtet werden, dass die Komplexität und Hohe Kosten chromatographische Installation und die Schwierigkeiten ihrer Einrichtung und Entwicklung.

Kontinuierliche Überwachung des technischen Zustands Leistungstransformatoren Für alle wichtigen Parameter beinhaltet die Steuerung:

• aktuelle Belastungen;
• Ölstand und Temperatur;
• Wickeltemperatur;
• Alarme usw.

Die vorgeschlagenen Transformatorüberwachungssysteme können sowohl im Standalone-Modus als auch mit Integration in das industrielle Steuerungssystem des Unternehmens betrieben werden. Durch die betriebliche Arbeit mit Archiven und dynamischer Datenanalyse ist es möglich, die Belastung zu optimieren und die Lebensdauer von Energieanlagen zu verlängern.

Wir bieten Umsetzung an folgende SystemeÜberwachung:

• Qualitrol 509 ITM-Serie (Zustandsüberwachung von Öltransformatoren);
• 118 ITM (kontinuierliche Überwachung von Trockenkraftwerken);
• 506 VTM/507 ITM (Fernaufzeichnung fester Geräteparameter);
• T/Guard 408 (Glasfaser-Temperaturkontrollsystem Kraftwerke mittels spezieller Sensoren).

Chromatographische Analyse von Transformatorenöl

Die Untersuchung von Transformatorenöl auf das Vorhandensein gelöster Gase ist auch einer der Schlüsselparameter zur Überwachung des Zustands von mit Leistungsöl gefüllten Transformatoren. Anhand des Vorhandenseins gelöster gefährlicher Gase und deren Konzentration ist es möglich, Fehler an Bauteilen von Öltransformatoren und Parallelreaktoren frühzeitig zu erkennen.

Die beliebteste Methode der kontinuierlichen Diagnostik ist die Online-Chromatographieanalyse gelöster Gase im Transformatorenöl. Die BO-ENERGO-Produktlinie umfasst Inline-Online-Chromatographen „Serveron“, die 2 bis 8 Schlüsselgase überwachen, gemäß TU-4215-001-70110824-2014 hergestellt und im staatlichen Messgeräteregister eingetragen sind (Zertifikat Nr. US. C.31.004.A Nr. 56677.

Welche Mängel werden durch die chromatographische Analyse von Transformatorenöl erkannt?

Der Zustand der Ausrüstung wird anhand des Vorhandenseins von Gasen, ihrer Konzentration und ihrer Wachstumsgeschwindigkeit beurteilt. Wenn in der untersuchten Flüssigkeit Wasserstoff (H₂) vorhanden ist, sind elektrische Defekte, nämlich Lichtbogen- und Funkenentladungen, wahrscheinlich.

Überschüssiges Ethan (C₂H₆) weist auf das Auftreten thermischer Störungen hin, beispielsweise auf eine Erwärmung der Isolierung auf +300...+400°C. Das Vorhandensein von Methan (CH₄) im Kühlmittel weist auf mehr hin hohe Temperatur- bis +600°C. Wird den Überwachungsergebnissen zufolge Ethylengas (C₂H₄) im Transformatorenöl nachgewiesen, liegt eine starke Überhitzung oberhalb von +600 °C vor.

Das Vorhandensein von gelöstem Acetylen (C₂H₂) weist auf eine regelmäßig auftretende Funkenbildung und einen vorbeiziehenden Lichtbogen hin. Der Grund kann eine Verletzung der Isolierung von Zugankern, Blechen aus technischem Stahl oder eine falsche Erdung des Magnetkreises sein.

Wird in der Prüfflüssigkeit das Vorhandensein von CO oder CO₂ festgestellt, ist dies ein Signal für eine beschleunigte Alterung bzw. Durchfeuchtung der festen elektrischen Isolierung.

Bei Aggregaten mit einer Leistung über 110 kW wird empfohlen, mindestens alle sechs Monate eine chromatographische Analyse des Transformatorenöls durchzuführen. Das Vorhandensein spezieller Eingänge ermöglicht die Probenentnahme ohne Anhalten der Anlage.

Diagnose von Leistungstransformatoren

Die abgedeckten Technologien, einschließlich der chromatographischen Online-Analyse von Transformatorenöl, sind zerstörungsfreie MethodenÜberwachung des Zustands von Energieanlagen.

Die Diagnose von Leistungstransformatoren mit dieser Methode bietet folgende Vorteile:

• Beurteilung des technischen Zustandes ohne Stilllegung;
• Fehler frühzeitig erkennen;
• Überwachung aller Prozesse innerhalb des Systems;
• Definition optimales Timing Reparatur.

Transformatoren mit einer Spannung von 110 kV mit einer Leistung von weniger als 60 MVA und Blocktransformatoren für den Hilfsbedarf – nach 6 Monaten. nach dem Einschalten und anschließend mindestens alle 6 Monate;

Transformatoren mit einer Spannung von 110 kV mit einer Leistung von 60 MVA oder mehr, sowie alle Transformatoren von 220 - 500 kV am ersten Tag, nach 1, 3 und 6 Monaten. nach dem Einschalten und darüber hinaus - mindestens einmal alle 6 Monate.

Transformatoren mit einer Spannung von 750 kV – am ersten Tag, 2 Wochen, 1, 3 und 6 Monate nach dem Einschalten und dann – mindestens einmal alle 6 Monate.

Die Häufigkeit von HARG bei Transformatoren mit sich entwickelnden Defekten wird durch die Dynamik der Änderungen der Gaskonzentrationen und die Dauer der Defektentwicklung bestimmt. Alle Mängel lassen sich je nach Entwicklungsdauer unterteilen in:

sich sofort entwickelnde Defekte, deren Entstehungsdauer in der Größenordnung von Sekundenbruchteilen bis Minuten liegt,

sich schnell entwickelnde Defekte – deren Entwicklungsdauer von Stunden bis Wochen reicht,

sich langsam entwickelnde Defekte – deren Entwicklungsdauer zwischen Monaten und mehreren Jahren liegt.

Die Methode der chromatographischen Analyse von in Öl gelösten Gasen deckt sich langsam entwickelnde Defekte auf, möglicherweise sich schnell entwickelnde Defekte, und es ist unmöglich, sich sofort entwickelnde Defekte festzustellen.

Wenn ein Defekt festgestellt wird (A i >A g pi . und/oder V rel i > 10 % pro Monat), ist es notwendig, 2-3 wiederholte Analysen der gelösten Gase durchzuführen (mit der in Abschnitt 3 angegebenen Häufigkeit der Analysen). Feststellung der Art und Art des Mangels und Entscheidung über den weiteren Betrieb des Transformators und/oder seine Außerbetriebnahme. Wobei A g pi .- Grenzkonzentration ich-tes Gas, %vol; A i - gemessener Konzentrationswert ich-tes Gas, %vol;

Die Mindestzeit für die erneute Ölprobenahme (Tid) für die Analyse kann mit der Formel berechnet werden:

T id = β * M A i / V abs i (9)

Wobei β der Multiplizitätsfaktor aufeinanderfolgender Messungen ist (nehmen Sie b = 5); M A i - Nachweisgrenze in Öl ich-tes Gas, %vol;

Die Nachweisgrenze für im Öl nachgewiesene Gase (MA i) sollte nicht höher sein als:

Für Wasserstoff - 0,0005 % vol.

Für Methan, Ethylen, Ethan – 0,0001 % vol.

Für Acetylen - 0,00005 % vol.

Für Kohlenoxid und Kohlendioxid - 0,002 % vol.

(Richtlinien für Labor und Tests nach HARG)

5.1. Wenn als Ergebnis der Analyse A i

5.2. Wenn als Ergebnis der Analyse A i > A g pi und 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. Wenn nach der Entgasung die Gaskonzentrationen unter den entsprechenden Werten liegen Grenzwerte und nicht ansteigen, deutet dies darauf hin, dass kein Schaden vorliegt. Ein solcher Transformator wird aus der Kontrolle genommen und die weitere Häufigkeit der Ölprobenentnahme wird auf einmal alle 6 Monate festgelegt.

5.7. Wenn nach der Entgasung des Öls bei wiederholtem CARG erneut ein Anstieg der Konzentration gelöster Gase mit einer Geschwindigkeit von:

Vrel i>10 % pro Monat, dann sollten Sie die Außerbetriebnahme des Transformators einplanen;

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

5.8 Wenn A i > A rpi und V rel i ≤ 0 , dann ist der Einfluss von Betriebsfaktoren gemäß Abschnitt 4 zu prüfen und bei deren Fehlen davon auszugehen, dass sich der Mangel „in die Tiefe“ entwickelt (Durchbrennen von Kontakten von Schaltgeräten, Magnetkreisblechen, Metallstiften usw.). ). In diesem Fall ist eine Stilllegung des Transformators einzuplanen.

Bei Laststufenschaltern in Einbaukesseln ist es zur Bestimmung des möglichen Gasstroms aufgrund einer Undichtigkeit in der Dichtung zwischen Schütz- und Transformatorkessel erforderlich, gleichzeitig eine Ölprobe aus Schütz- und Transformatorkessel zu entnehmen. Beispiele für Problemlösungen basierend auf den Ergebnissen von HARG sind in Anhang 1 dargestellt.