Selama beberapa dekade terakhir, ketika melakukan studi diagnostik transformator, penggunaan analisis minyak kromatografi telah menjadi suatu keharusan. Pertama-tama, ini berkaitan dengan penentuan keberadaan gas terlarut di dalamnya.

Siapa yang melakukan pekerjaan itu?

Sangat penting untuk melakukan pengambilan sampel yang benar, diikuti dengan pengiriman ke laboratorium khusus untuk pengujian selanjutnya. Bersama dengan staf yang melayani peralatan ini, prosedur (untuk pengambilan sampel) seperti itu dapat dilakukan oleh spesialis yang diundang. Terlebih lagi, saat ini, bersama dengan lembaga pemerintah, tipe ini layanan ditawarkan oleh perusahaan independen.

Misalnya, membuat perjanjian layanan dengan Pusat Keahlian Kimia ANO akan memungkinkan Anda mengandalkan analisis kromatografi minyak yang tepat waktu dan berkualitas tinggi.

Mengapa tes dilakukan?

Hal ini menjadi lebih penting karena tidak selalu mungkin memperoleh informasi yang lengkap dan dapat diandalkan melalui pengujian fisika dan kimia konvensional. Seringkali, hanya kromatografi yang memberikan informasi lengkap tentang tingkat dan jenis kerusakan pada transformator daya:

• panas berlebih, sebagai akibatnya, percepatan proses penuaan (terkait dengan cacat pada isolasi padat);
• logam terlalu panas, diamati pelepasan sebagian, dll.

Hal ini dimaksudkan untuk menghindari atau memperkecil kemungkinan terciptanya keadaan darurat. tipe tambahan studi analisis kromatografi minyak. Berdasarkan hasilnya, akan lebih mudah untuk mengetahui penyebab cacat dan mengembangkan rekomendasi eliminasi yang tepat dan tepat waktu.

Metode deteksi cacat berdasarkan analisis kromatografi gas terlarut dalam minyak (CARG)

Metode ini memungkinkan Anda mengidentifikasi cacat pada transformator daya, serta busing pada tahap awal pengembangan.

Studi laboratorium yang dilakukan di sejumlah negara, serta analisis spektrum gas pada transformator dan busing, memungkinkan untuk menetapkan karakteristik gas yang spesifik untuk jenis kerusakan tertentu: hidrogen (H 2), gas hidrokarbon: metana ( bab 4); etilen (C 2 H 4); etana (C 2 H 6), karbon dioksida (CO 2) dan karbon monoksida (CO), asetilena (C 2 H 2). Dengan demikian, jenis cacat yang berkembang dapat diasumsikan dari karakteristik gasnya. Kromatografi adsorpsi gas didasarkan pada pemisahan komponen campuran gas menggunakan berbagai adsorben - zat berpori dengan permukaan yang sangat berkembang.

Gas yang dilepaskan dari minyak biasanya dianalisis dengan kromatografi gas dengan detektor konduktivitas termal.

Diagram blok instalasi kromatografi ditunjukkan pada Gambar 3.4.

Gambar.4.

1 - silinder dengan gas pembawa; 2 - alat untuk memasukkan sampel (dispenser); 3 - kolom pemisah; 4 - detektor; 5 - perekam; 6 - alat untuk mengekstraksi gas dari minyak.

Proses kromatografi gas terdiri dari dua tahap: pemisahan campuran yang dianalisis menjadi komponen-komponennya ( analisis kualitatif) dan penentuan konsentrasinya (analisis kuantitatif).

Campuran gas yang dianalisis (sampel) dimasukkan ke dalam aliran gas pembawa, yaitu kecepatan tetap melewati kolom pemisahan yang mengandung adsorben. Perbedaan dalam sifat fisik dan kimia Masing-masing gas dalam campuran menyebabkan perbedaan kecepatan pergerakannya melalui adsorben (zat berpori dengan permukaan yang sangat berkembang). Oleh karena itu, pada keluaran kolom pemisah, komponen sampel yang dianalisis (bercampur dengan gas pembawa) akan muncul secara berurutan. Komponen-komponen ini memiliki konduktivitas termal yang berbeda, yang memungkinkan detektor menghasilkan sinyal yang sesuai yang direkam oleh perangkat khusus (biasanya potensiometer perekam).

Urutan (waktu) pelepasan gas tertentu dari kolom pemisahan diketahui (untuk kondisi analisis tertentu). Ini memberikan informasi tentang komposisi campuran yang dianalisis. Untuk memperoleh data kuantitatif, integrator menentukan luas puncak kromatogram, yang berdasarkan data kalibrasi, direduksi menjadi nilai konsentrasi gas yang bersangkutan. Kemungkinan pemisahan komponen campuran gas ditentukan oleh karakteristik kolom pemisahan: pengisi (adsorben), panjang dan kondisi suhu.

Gas pembawa harus inert terhadap zat yang dianalisis dan adsorben yang digunakan. Ia juga harus menyediakan pekerjaan biasa detektor.

Tujuan dari detektor adalah untuk mengubah masing-masing komponen campuran gas yang dimasukkan ke dalamnya sinyal listrik, yang direkam pada pita potensiometer elektronik dalam bentuk pulsa tegangan berurutan, yang disebut kromatogram.

Prinsip pengoperasian detektor katarometer yang sering digunakan didasarkan pada penunjukan perubahan konduktivitas termal gas yang melewatinya (detektor konduktivitas termal). Elemen sensitif katharometer - resistor - terletak di ruang yang dilalui aliran gas. Kedua resistor yang bekerja dialirkan oleh gas yang meninggalkan kolom pemisah; dua resistor lainnya adalah gas pembawa murni. Resistor disertakan dalam jembatan sirkuit pengukuran dan dipanaskan oleh arus yang mengalir melaluinya. Ketika komponen campuran yang dianalisis muncul di ruang kerja, yang mengubah konduktivitas termal gas di dalam ruang, kondisi perpindahan panas dari resistor kerja ke dindingnya berubah. Dalam hal ini, resistansi resistor yang bekerja berubah dan jembatan pengukur menjadi tidak seimbang. Tegangan pada diagonal jembatan, sesuai dengan konsentrasi komponen campuran tertentu, dicatat oleh perekam.

Analisis campuran gas yang diekstraksi dilakukan menurut metode yang ditentukan oleh jenis kromatografi yang digunakan dan komposisinya gas yang dikendalikan. Hasil analisis dicatat pada strip grafik. Komposisi campuran yang dianalisis ditentukan oleh waktu dan urutan kemunculan puncak pada kromatogram. Kalibrasi dilakukan dengan campuran gas standar dengan konsentrasi komponen yang diketahui, atau dengan satu gas (biasanya nitrogen atau udara) dengan perhitungan ulang yang sesuai menggunakan koefisien sensitivitas.

Metode untuk mendiagnosis kerusakan dengan analisis kromatografi gas yang terlarut dalam minyak memiliki multi-kriteria:

Jika analisis gas menunjukkan kondisi “bahaya” atau “kerusakan”, pengendalian kromatografi lebih sering dilakukan;

jenis cacat yang berkembang ditentukan dari karakteristik gas;

cacat ini ditentukan dalam kaitannya dengan konsentrasi gas;

Berdasarkan laju peningkatan konsentrasi gas selama periode waktu tertentu, tingkat bahaya berkembangnya cacat dinilai dan rekomendasi diberikan.

Keuntungan metode HARG: memungkinkan Anda mendeteksi kelas cacat yang cukup luas, kemungkinan besar kebetulan antara cacat yang diprediksi dan sebenarnya. Saat ini, HARG digunakan bersama dengan pengukuran isolasi tgd sebagai metode utama untuk mendiagnosis busing selama pengoperasian.

Kekurangan: pengambilan sampel oli di bawah tegangan operasi selongsong tidak mungkin dilakukan karena fitur desain perangkat pengambilan sampel oli. Kebutuhan akan pengambilan sampel oli secara berkala tidak dapat diterima, terutama untuk struktur yang disegel.

Kecilnya volume minyak pada bushing 110-220 kV secara signifikan mempersulit pemantauan rutin dengan mengambil dan menganalisis sampel minyak. Mundur penuh dari bellow sebagai kompensasi perubahan suhu Volume oli dalam desain busing serial 110-150 kV adalah 1,5-2,0 l, jadi setelah pengambilan sampel (0,5 l), ada kebutuhan untuk pengisian oli selanjutnya yang padat karya dan perangkat mahal yang sesuai. Karakteristik sampel oli tidak selalu sesuai dengan keadaan sebenarnya di dalam peralatan, karena beberapa pengotor mungkin tidak termasuk dalam sampel.

Metode pemisahan gas secara signifikan mempengaruhi keakuratan penentuan konsentrasi gas yang dikendalikan. Perbedaan teknik isolasi seringkali menyebabkan perbedaan hasil analisis yang signifikan antar laboratorium yang berbeda. Selain itu, kandungan gas dalam minyak injeksi tertentu dan laju perubahannya bergantung pada jumlah besar faktor. Hal ini termasuk perbedaan bahan struktural, mode beban, kelas tegangan, dll. Oleh karena itu, standar batas harus diperlakukan sebagai nilai yang mencerminkan trade-off antara keinginan untuk mendeteksi cacat dan biaya pengendalian. Sensitivitas yang tinggi dari metode HARG meningkatkan kemungkinan penolakan palsu, karena dengan mempertimbangkan volume minyak yang relatif kecil di dalam selongsong, hal ini memungkinkan untuk mendeteksi cacat, yang, karena perkembangannya yang kecil, mungkin tidak menyebabkan kerusakan darurat pada selongsong.

Efektivitas pengendalian sangat ditentukan oleh pengalaman personel. Jadi, khususnya, kondisi normal masukan dapat dinyatakan walaupun konsentrasi sejumlah gas melebihi norma, jika laju perubahan konsentrasi tersebut kecil. Namun, bila laju perubahan konsentrasi melebihi batas normalisasi, kelebihan konsentrasi absolut yang kecil tidak dapat menjadi tanda tidak adanya cacat.

Perlu juga dicatat bahwa kompleksitas dan harga tinggi instalasi kromatografi dan kesulitan pengaturan dan pengembangannya.

Pemantauan terus menerus terhadap kondisi teknis transformator daya untuk semua parameter utama termasuk kontrol:

• beban saat ini;
• tingkat dan suhu minyak;
• suhu belitan;
• alarm, dll.

Sistem pemantauan transformator yang diusulkan dapat beroperasi baik dalam mode mandiri maupun dengan integrasi ke dalam sistem kontrol industri perusahaan. Pekerjaan operasional dengan arsip dan analisis data dinamis memungkinkan untuk mengoptimalkan beban dan memperpanjang umur peralatan listrik.

Kami menawarkan implementasi sistem berikut pemantauan:

• Seri Qualitrol 509 ITM (pemantauan kondisi oli trafo);
• 118 ITM (pemantauan berkelanjutan terhadap pembangkit listrik kering);
• 506 VTM/507 ITM (perekaman jarak jauh parameter peralatan tetap);
• T/Guard 408 (sistem kontrol suhu serat optik pembangkit listrik menggunakan sensor khusus).

Analisis kromatografi minyak transformator

Pemeriksaan minyak trafo untuk mengetahui adanya gas terlarut juga merupakan salah satu parameter kunci untuk memantau kondisi trafo listrik yang diisi minyak. Berdasarkan keberadaan gas berbahaya terlarut dan konsentrasinya, kesalahan pada komponen struktural transformator berisi minyak dan reaktor shunt dapat diidentifikasi pada tahap awal.

Metode diagnostik berkelanjutan yang paling populer adalah analisis kromatografi online terhadap gas terlarut dalam minyak transformator. Lini produk BO-ENERGO mencakup kromatografi online in-line "Serveron", yang memantau 2 hingga 8 gas utama, diproduksi sesuai dengan TU-4215-001-70110824-2014 dan termasuk dalam Daftar Alat Ukur Negara (sertifikat No. AS.C.31.004.A No.56677.

Cacat apa yang terdeteksi oleh analisis kromatografi minyak transformator?

Kondisi peralatan dinilai berdasarkan keberadaan gas, konsentrasinya, dan laju pertumbuhannya. Jika hidrogen (H₂) terdapat dalam cairan yang diteliti, maka kemungkinan besar terjadi cacat listrik, yaitu pelepasan busur dan percikan api.

Etana berlebih (C₂H₆) menunjukkan terjadinya gangguan termal, misalnya pemanasan insulasi hingga +300...+400°C. Kehadiran metana (CH₄) dalam cairan pendingin menunjukkan lebih banyak suhu tinggi- hingga +600°C. Jika menurut hasil pemantauan terdeteksi gas etilen (C₂H₄) pada oli trafo, maka panas berlebihnya parah, di atas +600 °C.

Kehadiran asetilena terlarut (C₂H₂) menunjukkan terjadinya percikan api secara teratur dan busur listrik yang lewat. Alasannya mungkin karena pelanggaran isolasi batang pengikat, lembaran baja teknis, atau landasan sirkuit magnetik yang salah.

Jika keberadaan CO atau CO₂ terdeteksi dalam cairan uji, maka ini merupakan sinyal percepatan penuaan atau pembasahan isolasi listrik padat.

Untuk unit daya dengan daya lebih dari 110 kW, analisis kromatografi minyak transformator direkomendasikan untuk dilakukan setidaknya setiap enam bulan sekali. Kehadiran input khusus memungkinkan pengambilan sampel tanpa menghentikan peralatan.

Diagnostik transformator daya

Teknologi yang dibahas, termasuk analisis kromatografi online minyak transformator, adalah metode non-destruktif memantau kondisi peralatan listrik.

Diagnostik transformator daya menggunakan metode ini memberikan keuntungan sebagai berikut:

• penilaian kondisi teknis tanpa dekomisioning;
• mengidentifikasi kesalahan pada tahap awal;
• memantau semua proses dalam sistem;
• definisi waktu yang optimal memperbaiki.

Trafo dengan tegangan 110 kV dengan daya kurang dari 60 MVA dan trafo blok untuk kebutuhan tambahan - setelah 6 bulan. setelah dinyalakan dan setidaknya setiap 6 bulan sekali;

Trafo tegangan 110 kV dengan kapasitas 60 MVA atau lebih, serta semua trafo 220 - 500 kV pada hari pertama, setelah 1, 3 dan 6 bulan. setelah dinyalakan dan selanjutnya - setidaknya setiap 6 bulan sekali.

Trafo dengan tegangan 750 kV - pada hari pertama, 2 minggu, 1, 3 dan 6 bulan setelah dinyalakan dan selanjutnya - minimal 1 kali dalam 6 bulan.

Frekuensi HARG untuk transformator yang mengalami cacat ditentukan oleh dinamika perubahan konsentrasi gas dan lamanya berkembangnya cacat. Semua cacat, tergantung pada durasi perkembangannya, dapat dibagi menjadi:

cacat yang berkembang secara instan - durasi perkembangannya berkisar antara sepersekian detik hingga menit,

cacat yang berkembang pesat - durasi perkembangannya berkisar dari beberapa jam hingga beberapa minggu,

cacat yang berkembang perlahan - durasi perkembangannya berkisar dari bulan hingga beberapa tahun.

Metode analisis kromatografi gas yang terlarut dalam minyak menunjukkan cacat yang berkembang secara perlahan, kemungkinan cacat yang berkembang dengan cepat, dan tidak mungkin untuk menentukan cacat yang berkembang secara instan.

Jika cacat terdeteksi (A i >A g pi . dan/atau V rel i > 10% per bulan), perlu dilakukan 2-3 analisis berulang terhadap gas terlarut (dengan frekuensi analisis yang ditentukan dalam Bagian 3) untuk memastikan jenis dan sifat cacat dan mengambil keputusan tentang pengoperasian transformator lebih lanjut dan/atau penghentian pengoperasiannya. Dimana A g pi .- batas konsentrasi Saya-gas ke-, %vol; A i - nilai konsentrasi terukur Saya-gas ke-, %vol;

Waktu pengambilan sampel ulang oli minimum (T id) untuk analisis dapat dihitung dengan rumus:

T id = β * M A i / V abs i (9)

Dimana β adalah faktor multiplisitas pengukuran yang berurutan (ambil b = 5); M A i - batas deteksi dalam minyak Saya-gas ke-, %vol;

Batas deteksi gas yang terdeteksi dalam minyak (MA i) tidak boleh lebih tinggi dari:

Untuk hidrogen - 0,0005% vol.

Untuk metana, etilen, etana - 0,0001% vol.

Untuk asetilena - 0,00005% vol.

Untuk karbon oksida dan dioksida - 0,002% vol.

(Pedoman untuk laboratorium dan tes menurut HARG)

5.1. Jika, sebagai hasil analisis A i

5.2. Jika, sebagai hasil analisis, A i >A g pi dan 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. Jika setelah degassing konsentrasi gas kurang dari yang sesuai nilai batas dan tidak bertambah, ini menandakan tidak adanya kerusakan. Trafo semacam itu dilepaskan dari kendali, dan frekuensi pengambilan sampel oli selanjutnya diatur menjadi setiap 6 bulan sekali.

5.7. Jika, setelah degassing minyak, peningkatan konsentrasi gas terlarut diamati lagi dengan CARG berulang dengan laju:

Vrel i>10% per bulan, maka Anda harus merencanakan untuk menghentikan pengoperasian trafo;

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

5.8 Jika A i >A rpi dan V rel i ≤ 0 , maka pengaruh faktor operasional harus diperiksa sesuai dengan Bagian 4, dan jika tidak ada, dapat diasumsikan bahwa cacat berkembang “mendalam” (kelelahan pada kontak perangkat switching, lembaran sirkuit magnetik, pin logam, dll. ). Dalam hal ini perlu direncanakan rencana penonaktifan trafo.

Untuk tap-changer on-load di tangki terpasang, untuk mengetahui kemungkinan aliran gas akibat kebocoran segel antara tangki kontaktor dan transformator, perlu dilakukan pengambilan sampel oli secara bersamaan dari tangki kontaktor dan transformator. Contoh penyelesaian masalah berdasarkan hasil HARG disajikan pada Lampiran 1.