Co je chromatografická analýza transformátorového oleje HARG a proč se provádí?

První studie transformátorových olejů pomocí chromatografické metody provedli Britové na počátku 70. let 20. století. První zkušenost byla úspěšná. Tento způsob předpovídání a hodnocení stavu zařízení s olejovou náplní se v posledním desetiletí rozvíjí zvláště progresivně.

Co znamená HARG pro transformátorový olej?

HARG je chromatografická analýza rozpuštěných plynů, v tomto případě v transformátorových olejích. Metoda je založena na nucené extrakci plynů, jejich separaci pro následné stanovení koncentrace každého z nich. Tepelně-oxidační stárnutí jakékoli značky oleje a izolace je hlavním důvodem snížení výkonnostních vlastností transformátorového oleje, ale existují i ​​​​další, které jsou neméně důležité. V každém případě rychlost degradace vlastností oleje závisí do určité míry na jeho původní kvalitě.

Výsledky měření zohledňují rozpustnost plynů, jejich obsah v plynné fázi a také v části zbývající v oleji. Při použití metody jsou hlavním cílem měření provozní faktory, které ovlivňují koncentraci plynů rozpuštěných v oleji. Mezi takové faktory patří výrazné změny v zatížení transformátoru, vliv vysokých zkratových proudů na olejové prostředí, „doplňování“ olejové nádrže stejným nebo jiným typem oleje a změny v rychlosti stárnutí oleje v závislosti na ročním období.

Pro posouzení stavu výkonových transformátorů je nutné vědět, jak se liší obsah vody a alespoň sedmi známých plynů v oleji od normy: H2, CH4, C2H6, C2H4, C2H2, CO a CO2 (vodík, metan, etan, acetylen, oxid uhelnatý a oxid uhličitý). Důvody jejich výskytu v oleji jsou dobře studovány. Obvykle se plyny tvoří ze samotného oleje, papíru obsahujícího celulózu a lepenkové izolace. Příčinou tvorby plynu jsou částečné a obloukové výboje. Kromě toho je jejich přítomnost cítit dusík a kyslík. Jejich obsah se zvyšuje při porušení těsnění pouzdra. Propan (C3H8), buten (butylen-1, C4H8) a butan (C4H10), často přítomné v oleji, se pro diagnostické účely příliš nepoužívají, snad teprve nedávno.

Voda je nejnebezpečnější nečistota. I jeho malá přítomnost ve formě roztoku nebo emulze snižuje průrazné napětí oleje na nepřijatelné hodnoty. Nejvýraznější vliv vlhkosti je vyjádřen ve zvýšení dielektrických ztrát použitých olejů a skutečné řešení, jak se ukázalo, nemá prakticky žádný vliv na číselné hodnoty koncentrace. Pokud je voda v emulgovaném, tj. dispergovaném stavu, s velmi malými velikostmi kapiček, pak jsou dielektrické ztráty, které z tohoto důvodu vznikají, na prvním místě.

Chromatografická analýza transformátorového oleje

Chromatografická diagnostika byla vyvinuta poměrně hluboko a bere v úvahu vliv určité rovnováhy mezi skutečným roztokem a emulzí, která má zase své vlastní charakteristiky při různých teplotách a zatíženích. Výsledky analýzy HARG se v závislosti na zařízení zobrazují jako číselné hodnoty nebo na obrazovce monitoru. Křivka s „píky“ nazývaná chromatogram je předmětem studia.

Mikroskopický snímek vodních inkluzí v transformátorovém oleji, které obsahují ještě menší kapičky oleje

Porovnáme-li data o koncentraci plynů získaná při analýze s hraničními hodnotami jejich koncentrací, můžeme vyvodit jednoznačné, užitečné a zajímavé závěry. Maximální přípustný obsah plynu v transformátorovém oleji byl stanoven jako výsledek mnohaleté analýzy číselných hodnot procentuálního obsahu konkrétních plynů a později identifikovaných příčin nehod.

Sledování rychlosti nárůstu koncentrace konkrétního plynu slouží jako důležitý nástroj pro včasné odhalení závad a prevenci nehod.

Taková může být barva transformátorového oleje, až tmavě hnědá

Chromatografická analýza transformátorových olejů má nesporné výhody:

• schopnost studovat procentuální obsah plynů bez odpojení napětí na transformátoru;
• možnost automatizace řízení, která minimalizuje nebo zcela eliminuje pravděpodobnost chyby operátora;
• sledování vývoje nežádoucích procesů v zařízení;
• včasné odhalení vad, které nelze odhalit tradičními metodami;
• určení předpokládané povahy vady a rozsahu stávajícího poškození.

Složitost transformátorového oleje HARG

Pro lepší posouzení schopností metody HARG je nutné zmínit nevýhody chromatografické analýzy transformátorového oleje:

• Analýza plynů vyskytujících se v ropě zahrnuje jejich extrakci z ropy pomocí chromatografu, což je komplikováno rozdílnými koeficienty rozpustnosti plynů.
• Rozpuštěné plyny nejsou zcela odstraněny, a to ani pomocí technických metod k minimalizaci problému.
• Chromatografickou analýzu nelze zařadit do skupiny expresních analýz z důvodu relativně dlouhé doby, kterou každé měření zabere.
• Nutnost použití specifických chemických činidel.
• Relativně vysoká cena olejové chromatografie.
• Pro zvýšení spolehlivosti výsledků musí být odběr vzorků prováděn mimořádně správně.
• Pro přesnější rozbor je nutné znát procentuální obsah maximálního počtu plynů rozpuštěných v oleji. To určuje vysoké náklady na měřicí přístroje.
• Při velkém množství vzorků k analýze je nutné počítat s dobou, kterou je třeba za určitých podmínek skladovat.
• Nutnost transportu vzorků z místa odběru do laboratoře v případě, že možnosti mobilního zařízení nestačí.

Před provedením chromatografické analýzy transformátorového oleje (CAGR) je nutné provést akce v závislosti na značce zařízení.

Hlavní a charakteristické plyny uvolňované při určitých poruchách

Pro lepší pochopení možností chromatografie se vyplatí seznámit se s její nejjednodušší fází – zjišťováním převládajícího obsahu konkrétních plynů. Hlavní plyny, které vyžadují podrobnou analýzu, jsou:

• Acetylén vzniká, když se olej napouštějící papírovou izolaci zahřeje na teplotu vyšší než 600 °C. Vzniká také v důsledku nadměrného zahřívání a spálení kontaktů všech druhů spínačů. Tento plyn se uvolňuje v důsledku zeslabení upevňovacích bodů elektrostatických clon v důsledku jejich nadměrného zahřívání.
• Vodík. Jasná převaha koncentrace vodíku s doprovodnými nízkými koncentracemi metanu a acetylenu jasně ukazuje na částečné a jiskrové výboje uvnitř transformátoru.
• Kombinace vodíku s acetylenem, v jakémkoliv poměru, indikuje přítomnost obloukových výbojů.
• Oxid uhličitý indikuje přehřívání pevné izolace.
• Oxid uhelnatý a oxid uhličitý plyny objevující se společně indikují zrychlené stárnutí nebo současné smáčení pevné izolace.
• Ethylen označuje obloukový výboj pod šrouby kompenzátorů odboček, čepy průchozích izolátorů, v místech přerušeného pájení vinutí a mezi závity vinutí. Důvodem zvýšení koncentrace tohoto plynu může být špatná izolace ocelových plechů a táhel. Diagnostika zvýšených koncentrací ethylenu je obtížnější než u jiných plynů, protože počet důvodů pro jeho výskyt je poměrně velký. Tvorbu etylenu lze usnadnit lokálním přehřátím způsobeným magnetickými rozptylovými poli v obvazech, třmenech atd.

Pro přesnější identifikaci defektů vedoucích ke vzniku etylenu se využívá analýza souvisejících plynů, zejména je věnována zvláštní pozornost metanu. Kromě toho přicházejí na pomoc jemnější metody diferenciace, o kterých bude řeč níže. Je třeba vzít v úvahu, že čím menší je množství analyzovaných plynů, tím méně přesně se určí závada.

Podrobné informace o interpretaci výsledků CADG jsou obsaženy v pokynech pro diagnostiku vad transformátorů pomocí chromatografické analýzy plynů obsažených v oleji (RD 153-34.0-46.302-00). Metodika přípravy a provádění analýzy oleje výkonového transformátoru je diskutována v RD 34.46.303-98.

Aby byla diagnostika co nejdříve, je nutné používat mobilní zařízení a provádět monitorování mnohem častěji, než vyžadují předpisy. Moderní prostředky pro chromatografickou analýzu nevyžadují dodání vzorků do laboratoře a umožňují mnohem rychleji sledovat dynamiku problémů, která je tak nezbytná pro přijímání vhodných opatření.

Některé analyzátory transformátorového oleje umožňují provádět měření „na místě“

Laboratorní zařízení pro podrobnou analýzu obsahu plynu v transformátorovém oleji

Zvýšení přesnosti diagnostiky CARG pomocí grafů

Pro co nejpřesnější identifikaci závady se používá grafická metoda, při které se sestrojí graf rozložení obsahu plynu v závislosti na plynu. Posloupnost plynů v souřadnicové rovině zůstává nezměněna:

Vzhled přerušované čáry na grafu je specifický pro konkrétní vadu.

Specializovaný software zpřesňuje diagnostiku

Moderní zařízení pro chromatografickou analýzu jsou schopna provádět analýzu na místě a poskytují plně automatický režim měření.

Schopnosti zařízení nejnovější generace jsou takové, že mohou poskytovat online monitorování ve stanovené frekvenci.

Chyba měření nepřesahuje 5 %. Interval vzorkování se automaticky zkrátí, pokud se rychlost nárůstu koncentrace jakéhokoli plynu začne podezřele zvyšovat. Zařízení je automaticky kalibrováno.

Díky možnostem proprietárního softwaru, který prakticky nevyžaduje údržbu, se na obrazovce automaticky zkonstruuje Duvalův trojúhelník nebo pětiúhelník s přihlédnutím k Rogersovým koeficientům:

Takto vypadá programem automaticky zkonstruovaný Duval Triangle.

„Volumetrické“ uspořádání několika parametrů pro zpřesnění výsledků chromatografické analýzy, automaticky generované specializovanými programy

Všechna zařízení pro provádění analýz pomocí chromatografie jsou certifikována v souladu s průmyslovými požadavky Ruské federace. Kromě toho lze vizualizaci a přesnou interpretaci výsledků analýzy provádět bez pomoci specialistů třetích stran. Software je dodáván se zařízením.

Stav oleje jednoznačně určuje stav celého transformátoru.

Ke snížení a odstranění nouzových situací na výkonových transformátorech stačí odebrat vzorek oleje ze speciální „revize“ a provést výzkum s nejuniverzálnějším zařízením. HARG je nepostradatelná metoda, která umožňuje s dostatečnou spolehlivostí určit povahu vyvíjejícího se defektu a jeho stupeň. Koncentrace rozpuštěných plynů ve srovnání s hraničními hodnotami a také rychlost jejich růstu objasňují obraz. Pokud transformátor pracuje pod napětím 100 kV nebo vyšším, je kvalita oleje kontrolována jednou za 6 měsíců. Pokud se indikátory koncentrace odchylují směrem nahoru, interval mezi diagnostikou se zkrátí na několik dní.

Chromatografická analýza transformátorového oleje je nepochybně účinná jak pro detekci závad ve fázi vývoje, tak pro sledování aktuálního stavu transformátorů a dalších olejových zařízení, je vysoce rozvinutá, ale má oblasti pro další zlepšení.

S vědomím „pohody“ izolační kapaliny lze tedy učinit jednoznačné rozhodnutí, které určuje budoucí osud výkonového transformátoru: zda by měl být vyměněn nebo zda by měl být obnoven, a bez dalších nebezpečných následků.

Úloha transformátorového oleje v elektrických zařízeních je velmi důležitá. Koneckonců, kromě svých hlavních funkcí, jako je vytvoření elektricky izolačního prostředí a zajištění chlazení, umožňuje diagnostikovat stav zařízení, ve kterém se nalévá.

Takové sledování stavu pomáhá vyhodnotit výkon a životnost zařízení naplněného olejem a zabránit jeho selhání. Proto kromě HARG nelze podceňovat provádění laboratorních fyzikálních a chemických analýz oleje, protože závady zjištěné a odstraněné v rané fázi vám umožňují neutrácet peníze za výměnu zařízení, které selhalo.

Provede laboratoř společnosti OOO Sibenergodiagnostika
fyzikálně-chemická analýza transformátorového oleje

Ceny analýzy transformátorového oleje: Dokument

<strong>Cena: od 2250 rublů <br />(včetně DPH 20 %)</strong>

Test bude trvat jeden až dva dny!
Je poskytována technická a metodická podpora

<strong>Co je fyzikální a chemická analýza?</strong>

Možnost provádění diagnostiky je dána schopností transformátorového oleje měnit své elektrofyzikální a chemické vlastnosti vlivem různých faktorů, které vznikají během provozu. Tyto změny následně vedou ke zhoršení elektroizolačních vlastností, tzn. vést ke „stárnutí“ oleje. V tomto případě je zařízení ohroženo závadami, protože Sediment nahromaděný v tekuté izolaci v důsledku stárnutí se ukládá na aktivních částech elektrického zařízení (vinutí a magnetické obvody), čímž se zhoršuje odvod tepla. Důsledky takové expozice přispívají k urychlenému stárnutí celulózové izolace a zhoršení jejích elektroizolačních vlastností.

Hlavním faktorem, který vyvolává výskyt popsaných defektů, je oxidační přeměna uhlovodíků, pryskyřičných a sirných produktů, které jsou součástí ropy.

Schopnost měnit jeho fyzikální a chemické vlastnosti umožňuje posoudit stav samotného oleje (stárnutí, kontaminace, vlhkost, destrukce), pevnou izolaci (kontaminace, vlhkost, destrukce), jakož i porušení těsnosti v ochranném systému.

<strong>Orientační vlastnosti oleje</strong>

Pro zjištění aktuální kvality ropy existuje soubor ukazatelů vyjádřených ve zkráceném a úplném fyzikálním a chemickém rozboru. Zahrnuje následující vlastnosti:

Počet miligramů kaustické potaše potřebný k neutralizaci všech volných kyselin obsažených v jednom gramu oleje.
Charakterizuje stupeň oxidace oleje pod vlivem provozních faktorů. Zoxidovaný olej tvoří sediment, který napadá pevnou izolaci.

1. Oxidační stabilita

Indikátor charakterizuje změnu chemických a elektrofyzikálních vlastností oleje během provozu a udává stupeň jeho stárnutí. Umělou oxidací oleje ve speciálních zařízeních se určuje procentuální obsah sedimentu a číslo kyselosti v něm, čímž se určuje jeho stabilita.

Analýza nám umožňuje určit životnost oleje.

<strong>Testovací frekvence</strong>

Existují požadavky, podle kterých musí elektrická zařízení procházet v určitých intervalech technickou revizí. Podrobný seznam analýz a četnost jejich provádění je uvedena v části Tabulka četnosti fyzikálních a chemických zkoušek

<strong>Výhody naší společnosti „Sibenergodiagnostika“</strong>

1. Pracovní zkušenosti

Kvalitní laboratorní rozbory provádíme již 5 let.
Během této doby byl počet objektů, které byly prozkoumány, přibližně 150 rozvoden.
Našimi klienty jsou: PJSC Rosseti, PJSC FGC UES, PJSC RusHydro atd.

Máme k dispozici:

• Jednotka pro testování oleje, UIM-90
• Instalace pro kontrolu kvality transformátorového oleje AST-2M
• Automatický záznam bodu vzplanutí pro ropné produkty Vspyshka-A
• Plynový chromatograf Crystal 2000M
• Měřicí komplex pro měření parametrů pulzního elektromagnetického rušení
• Hardwarový a softwarový komplex založený na chromatografu „Chromatec-Crystal 5000“
• Vysokonapěťové testovací zařízení „SKAT-M100“

<strong>Objednejte si analýzu</strong>

U naší společnosti si můžete objednat fyzikální a chemický rozbor oleje. Chcete-li získat poradenskou pomoc, úplné informace o možnostech konání, zanechte prosím žádost a my vás budeme kontaktovat.

Vezměte prosím na vědomí, že seznam analýz vzorků transformátorového oleje provedených naší laboratoří můžete vidět v sekci Analýza transformátorového oleje.