Все документы, представленные в каталоге, не являются их официальным изданием и предназначены исключительно для ознакомительных целей. Электронные копии этих документов могут распространяться без всяких ограничений. Вы можете размещать информацию с этого сайта на любом другом сайте.
РОССИЙСКОЕ
АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО ЭНЕРГЕТИКИ И ЭЛЕКТРИФИКАЦИИ
РАО «ЕЭС РОССИИ»
ДЕПАРТАМЕНТ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЙ ПОЛИТИКИ И РАЗВИТИЯ
МЕТОДИЧЕСКИЕ
УКАЗАНИЯ
ПО ДИАГНОСТИКЕ
РАЗВИВАЮЩИХСЯ ДЕФЕКТОВ
ТРАНСФОРМАТОРНОГО ОБОРУДОВАНИЯ
ПО РЕЗУЛЬТАТАМ
ХРОМАТОГРАФИЧЕСКОГО АНАЛИЗА ГАЗОВ,
РАСТВОРЕННЫХ В МАСЛЕ
РД 153-34.0-46.302-00
МОСКВА, 2001
РАЗРАБОТАНО: Департаментом научно-технической политики и развития РАО «ЕЭС России», Научно-исследовательским институтом электроэнергетики (АО ВНИИЭ), раздел - совместно с ЗАО Московский завод «Изолятор» им. А. Баркова
ИСПОЛНИТЕЛИ: Ю.Н. Львов, Т.Е. Касаткина, Б.В. Ванин, М.Ю. Львов, В. С. Богомолов, Ю.М. Сапожников - (АО ВНИИЭ), С.Д. Кассихин, Б.П. Кокуркин, С.Г. Радковский, А.З. Славинский - (ЗАО «МОСИЗОЛЯТОР»), К.М. Антипов, В.В. Смекалов - (Департамент научно-технической политики и развития РАО «ЕЭС России»)
УТВЕРЖДАЮ: Начальник Департамента научно-технической политики и развития РАО «ЕЭС России»
Ю.Н. Кучеров
12.12.2000 г.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
М Ai - предел обнаружения в масле i-го газа, %об;
A 0 i - начальное значение концентрации i -г o газа, %об;
A i - измеренное значение концентрации i -г o газа, %об;
Агр i - граничная концентрация i -г o газа, %об;
a i - относительная концентрация i -г o газа;
a maxi - максимальная относительная концентрация i -г o газа;
F Li - интегральная функция распределения;
P Li - вероятность;
N- общее число трансформаторов;
L - интервал измерения концентрации i -г o газа;
n Li - число трансформаторов с концентрацией газа А (1-1) i < А 1i ;
V абс i - абсолютная скорость нарастания i -г o газа, %об/мес;
Am i , A (m -1) i - два последовательных измерения концентрации i -г o газа, %об;
Td - периодичность диагностики, мес.;
V отн i - относительная скорость нарастания i -г o газа, %/мес;
b - коэффициент кратности последовательных измерений (принимать b = 5);
T 1 d - минимальное время до повторного отбора пробы масла, мес.;
Аг i - концентрация i -г o газа в равновесии с газовой фазой, %об;
B i - коэффициент растворимости i -г o газа в масле
МЕТОДИЧЕСКИЕ
УКАЗАНИЯ ПО ДИАГНОСТИКЕ |
РД 153-34.0-46.302-00 |
Срок действия установлен
с 01.01.2001 г.
до 01.01.2011 г.
Настоящие Методические указания составлены на основе накопленного в России опыта применения «Методических указаний по диагностике развивающихся дефектов по результатам хроматографического анализа газов, растворенных в масле силовых трансформаторов» РД 34.46.302-89 (М: СПО Союзтехэнерго, 1989), с учетом рекомендаций публикации МЭК 599 и СИГРЭ и вводятся взамен упомянутого выше РД 34.46.302-89 и взамен противоаварийного циркуляра Ц-06-88(Э) «О мерах по повышению надежности герметичных вводов 110-750 кВ» от 27.07.1988 г.
Настоящие Методические указания распространяются на трансформаторы напряжением 110 кВ и выше, блочные трансформаторы, трансформаторы собственных нужд с любым видом защиты масла от атмосферы и высоковольтные герметичные вводы напряжением 110 кВ и выше, залитые трансформаторным маслом любой марки.
В Методических указаниях изложены: критерии диагностики развивающихся в трансформаторах дефектов (критерий ключевых газов, критерий граничных концентраций газов, критерий отношения концентраций пар газов для определения вида и характера дефекта, критерий скорости нарастания газов в масле); эксплуатационные факторы, влияющие на результаты АРГ; дефекты, обнаруживаемые в трансформаторах с помощью АРГ; основы диагностики эксплуатационного состояния трансформаторов по результатам АРГ; определение наличия дефекта в высоковольтных герметичных вводах по результатам анализа растворенных в масле газов.
Вероятность совпадения прогнозируемого и фактического дефектов в трансформаторах при использовании настоящих Методических указаний - 95 %.
1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
1.1 Хроматографический анализ растворенных в масле газов проводится в соответствии с методикой «Методические указания по подготовке и проведению хроматографического анализа газов, растворенных в масле силовых трансформаторов» (РД 34.46.303-98), обеспечивающей:
1.1.1 Определение концентраций следующих газов, растворенных в масле: водорода (H 2 ), метана (СН 4), ацетилена (C 2 H 2 ), этилена (C 2 H 4 ), этана (C 2 H 6 ), оксида углерода (СО), диоксида углерода (CO 2 ).
Граничные концентрации растворенных в масле газов
Концентрации газов, %об. |
|||||||
Оборудование |
Н 2 |
СН 4 |
С 2 Н 2 |
С 2 Н 4 |
С 2 Н 6 |
СО |
СО 2 |
Трансформаторы напряжением 110-500 кВ |
0,01 |
0,01 |
0,001 |
0,01 |
0,005 |
||
Трансформаторы напряжением 750 кВ |
0,003 |
0,002 |
0,001 |
0,002 |
0,001 |
0,05 |
0,40 |
Реакторы напряжением 750 кВ |
0,01 |
0,003 |
0,001 |
0,001 |
0,002 |
0,05 |
0,40 |
* для СО - в числителе приведено значение для трансформаторов с азотной или пленочной защитами масла, в знаменателе - для трансформаторов со свободным дыханием; для СО 2 - в числителе приведены значения для трансформато ров со свободным дыханием при сроке эксплуатации до 10 лет, в знаменателе - свыше 10 лет, в скобках приведены те же данные для трансформаторов с пленочной или азотной защитами масла
5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВИДА И ХАРАКТЕРА РАЗВИВАЮЩЕГОСЯ ДЕФЕКТА ПО КРИТЕРИЯМ ОТНОШЕНИЙ КОНЦЕНТРАЦИЙ ПАР ГАЗОВ
Вид и характер развивающихся в трансформаторе повреждений определяется по отношению концентраций следующих газов: Н 2 , СН 4 , С 2 Н 2 , С 2 Н 4 и С 2 Н 6 .
Дефект
Основные хроматографические признаки дефекта
Механические примеси
Образование углеродосодержащих частиц вследствие разрядов - ацетилен. Появление незавершенных искровых разрядов - водород. Возможно отложение загрязнений по поверхностям и прорастание по ним разряда - водород и ацетилен.
Острые края деталей в масле
Появление незавершенных искровых разрядов - водород. Накопление продуктов деструкции масла по поверхностям и прорастание по ним разряда - водород и ацетилен.
Нарушение контактных соединений
Появление искрового разряда в масле - водород и ацетилен. Отложение продуктов деструкции масла по поверхностям и прорастание по ним разряда - водород и ацетилен. Накопление продуктов деструкции масла - водород и ацетилен.
Ослабление контактных соединений верхней контактной шпильки
Термическая деструкция масла (осмоление) - метан, этан.
Локальные дефекты остова
Микроразряды в остове - ацетилен и водород.
Литература
Рассчитаем величины абсолютных скоростей нарастания концентраций каждого газа:
Так как максимальная абсолютная скорость нарастания у водорода, то Т 1 d определяем по ней:
T 1 d = 5 ´ 5 ´ 10 4 /0,0125 = 0,2 мес., т.е. 6 дней
Фактически следующий отбор пробы масла и АРГ были проведены через 7 дней и получены следующие концентрации газов:
4-й анализ СО 2 = 0,15; СО = 0,02; СН 4 = 0,018; С 2 Н 4 = 0,051; С 2 Н 2 = 0,0035; С 2 Н 6 = 0,0053; Н 2 = 0,01.
По данным этого анализа в трансформаторе подтвердилось наличие быстроразвивающегося дефекта термического характера, не затрагивающего твердую изоляцию - «термический дефект высокой температуры, > 700 °С» и относящегося к 1 группе дефектов «Перегревы токоведущих соединений и элементов конструкции остова».
Трансформатор был выведен в ремонт. Во время ремонта в нем было обнаружено выгорание меди отвода обмотки 330 кВ, что подтвердило правильность поставленного диагноза.
Пример 2 .
В трансформаторе ТДТГ - 10000/110 после срабатывания газовой защиты на отключение (отбор пробы масла был проведен из бака трансформатора) определен следующий состав растворенных в масле газов (концентрации в %об.):
СО 2 = 0,45; СО = 0,04; СН 4 = 0,021; С 2 Н 4 = 0,027; С 2 Н 2 = 0,134; С 2 Н 6 = 0,006; Н 2 = 0,20.
Изрезультатов анализа следует, что концентрации метана и этилена более, чем в 2 раза превышают соответствующие граничные значения (табл. РД), концентрация водорода в 20 раз превышает граничное значение, а ацетилена - более, чем в 100 раз.
Анализ условий эксплуатации за предшествующий период показал, что отсутствуют факторы, которые могли бы вызвать рост концентраций углеводородных газов (п. ).
По полученным концентрациям углеводородных газов определим характер развивающегося в трансформаторе дефекта по таблице текста РД:
На основании полученных данных прогнозируется дефект электрического характера - «разряды большой мощности».
Трансформатор был выведен в ремонт, в нем был обнаружен обрыв токопровода переключателя.
В трансформаторе ТДТН-31500/110 газовая защита сработала на сигнал.
Отобрали пробу газа из газового реле и пробу масла из бака трансформатора. Определили концентрации растворенных в масле газов и газа из газового реле; результаты анализов приведены в таблице:
Характеристика пробы |
Концентрации газов, %об. |
||||||
Н 2 |
СН 4 |
С 2 Н 4 |
С 2 Н 6 |
С 2 Н 2 |
СО 2 |
СО |
|
Масло из бака |
0,016 |
0,0024 |
0,015 |
0,0006 |
0,040 |
0,162 |
0,05 |
Газ из реле, (Ас i ) |
31,4 |
4,42 |
1,52 |
0,03 |
3,34 |
0,58 |
5,78 |
Расчетное значение газа из реле, (Ari ) |
0,32 |
0,056 |
0,009 |
0,00025 |
0,033 |
0,15 |
0,42 |
1. По концентрациям углеводородных газов в масле из бака трансформатора определим характер развивающегося в нем дефекта по таблице текста РД:
По критерию отношения в трансформаторе прогнозируется дефект электрического характера - дуговой разряд, затрагивающий твердую изоляцию.
2. По концентрациям газов, растворенных в масле бака трансформатора, рассчитаем концентрации этих же газов, соответствующих равновесному состоянию с газовой фазой (Ari ) по формуле РД и результаты расчета занесем в третью строку таблицы:
При сравнении концентраций Ari и Aci по каждому газу (строка 2 и 3 таблицы примера ) получаем неравенство: Ari < Aci , т.е. можно заключить, что газ в реле выделился в неравновесных условиях в результате быстро развивающегося дефекта (дуговой разряд, затрагивающий твердую изоляцию).
Было дано заключение о выводе трансформатора из работы. При осмотре был обнаружен пробой витковой изоляции.
Приложение 3
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГРАФИЧЕСКИМ СПОСОБОМ РАЗВИВАЮЩИХСЯ В ТРАНСФОРМАТОРАХ ДЕФЕКТОВ ПО РЕЗУЛЬТАТАМ АРГ
Вид развивающихся в трансформаторах дефектов можно ориентировочно определить графически по основным газам: водороду, метану, этилену и ацетилену.
А. Построение графиков по относительным концентрациям.
Основной газ определяется по п. РД.
1. Для дефектов электрического характера основным газом может быть водород или ацетилен (п. текста РД).
На рис. - - изображены графики дефектов электрического характера.
2. Для дефектов термического характера (перегревы при плохих контактах, токах утечки, от магнитных полей рассеяния в ярмовых балках, бандажах, прессующих кольцах и винтах и т.п.) основным газом является метан или этилен в зависимости от температуры нагрева в зоне развития дефекта (см. п. текста РД).
На рис. - изображены графики дефектов термического характера. Графики строятся следующим образом:
По результатам хроматографического анализа масла (А i ) по формуле настоящих РД рассчитать относительные концентрации (a i ) водорода и углеводородных газов;
Определить основной газ в данном анализе (по расчетным относительным концентрациям максимальное значение a maxi соответствует основному газу);
Определить величину отношения a i / a maxi по углеводородным газам и водороду, причем для основного газа это отношение равно единице;
По оси X отложить пять равных отрезков и обозначить полученные точки соответствующими газами в следующей последовательности:
По оси Y отложить отрезок произвольной величины и обозначить его цифрой «1»;
Полученные точки соединить прямыми линиями;
Построенный график сравнить с графиками рис. - и определить характер дефекта.
При сравнении графиков необходимо учитывать модальность и основной газ.
Б. Построение графиков по абсолютным концентрациям
1. По результатам хроматографического анализа масла газ с максимальной концентрацией (Amax i ) принимается за основной газ.
2. Определить величину отношения измеренной концентрации газового компонента к максимальной концентрации (A i / Amax i ), причем для основного газа это отношение равно единице.
3. Далее для каждого газа на оси ординат отложить соответствующие величины отношения A i / Amax i для каждого газа, построить график в соответствии с п. А и определить характер дефекта.
Рекомендуется для построения графиков использовать только такие результаты АРГ, в которых концентрации водорода и углеводородных газов в несколько раз превышают соответствующие граничные значения (при этом возможно отсутствие в масле ацетилена и/или наличие низких концентраций водорода).
Пример 1
В трансформаторе ТРДЦН-63000/110 по результатам АРГ получили следующие концентрации растворенных в масле газов:
Н 2 = 0,004 %об, СН 4 = 0,084 %об, С 2 Н 2 = 0 %об, С 2 Н 4 = 0,02 %об, С 2 Н 6 = 0,011 %об, СО = 0,05 %об, СО 2 = 0,48 %об.
I ) для каждого газа:
а Н2 = 0,004/0,01 = 0,4, а СН4 = 0,084/0,01 = 8,4, а С2Н2 = 0, а С2Н4 = 0,02/0,01 = 2,0, а С2Н6 = 0,011/0,005 = 2,2
8,4 = а СН4 > а С2Н6 > а С2Н4 > а Н2 , т.е. основной газ - метан
Y для каждого газа
СН 4 = 1, Н 2 = 0,4/8,4 = 0,05, С 2 Н 4 = 2/8,4 = 0,24, С 2 Н 2 = 0, С 2 Н 6 = 2,2/8,4 = 0,26
4. Строим график (рис. РД):
Рис. 4.1. График дефекта термического характера в диапазоне средних температур, вызванного подгаром контактов избирателя
В автотрансформаторе АТДЦТГ-240000/220 по результатам АРГ получили следующие концентрации растворенных в масле газов:
Н 2 = 0,01 %об, СН 4 = 0,09 %об, С 2 Н 2 = 0,008 %об, С 2 Н 4 = 0,167 %об, С 2 Н 6 = 0,03 %об, СО = 0,019 %об, СО 2 = 0,24 %об.
а i ) для каждого газа:
а Н2 = 0,01/0,01 = 1, а СН4 = 0,09/0,01 = 9, а С2Н2 = 0,008/0,001 = 8, а С2Н4 = 0,167/0,01 = 16,7, = 0,03/0,005 = 6,0
2. По полученным относительным концентрациям определяем основной газ:
16,7 = а С2Н4 > а СН4 > а С2Н2 > а С2Н6 > а Н2 , т.е. основной газ - этилен.
3. Определяем величины отрезков по оси Y для каждого газа
С 2 Н 4 = 1, Н 2 = 1/16,7 = 0,06, СН 4 = 9/16,7 = 0,54, С 2 Н 2 = 8/16,7 = 0,45, С 2 Н 6 = 6,0/16,7 = 0,36
4. Строим график (рис. ).
5. По основному газу С 2 Н 4 находим график рис. , Приложение , похожий на построенный график (рис. ). Следовательно, в автотрансформаторе по данным АРГ прогнозируется дефект термического характера - высокотемпературный перегрев масла.
СО 2 /СО = 0,24/0,019 = 12,6, следовательно, дефектом не затронута твердая изоляция.
По результату этого анализа была дана рекомендация вывести автотрансформатор в ремонт в ближайшее время, но руководство системы оставило его в работе под контролем АРГ.
Автотрансформатор проработал еще 4 мес. и был выведен в ремонт.
Во время ремонта в нем было обнаружено замыкание прессующего кольца обмотки СН на прессующее кольцо обмотки НН через упавший стакан домкрата.
Рис. 4.2. График дефекта термического характера - высокотемпературный перегрев, вызванный короткозамкнутым контуром в остове
Пример 3
В автотрансформаторе АТДЦТН-250000/500 по результатам АРГ получили следующие концентрации растворенных в масле газов:
Н 2 = 0,03 %об, СН 4 = 0,18 %об, С 2 Н 2 = 0 %об, С 2 Н 4 = 0,3 %об, С 2 Н 6 = 0,043 %об, СО = 0,016 %об, СО 2 = 0,19 %об.
1. Определяем относительные концентрации (a i ) для каждого газа:
а Н2 = 0,03/0,01 = 3, а СН4 = 0,18/0,01 = 18, а С2Н2 = 0, а С2Н4 = 0,3/0,01 = 30, а С2Н6 = 0,043/0,005 = 8,6
2. По полученным относительным концентрациям определяем основной газ:
30 = а С2Н4 > а СН4 > а С2Н6 > а Н2 , т.е. основной газ - этилен.
3. Определяем величины отрезков по оси Y для каждого газа
С 2 Н 4 = 1, Н 2 = 3/30 = 0,1, СН 4 = 18/30 = 0,6, С 2 Н 2 = 0, С 2 Н 6 = 8,6/30 = 0,29
4. Строим график (рис. ).
5. По основному газу С 2 Н 4 находим график рис. , Приложение , похожий на построенный график (рис. ). Следовательно, в автотрансформаторе по данным АРГ прогнозируется дефект термического характера - высокотемпературный перегрев масла.
6. Для решения вопроса, затронута ли дефектом твердая изоляция, определим отношение концентраций СО 2 /СО:
СО 2 /СО = 0,19/0,016 = 11,9 < 13 (см. п. . РД), следовательно, дефектом не затронута твердая изоляция.
По результату этого анализа была дана рекомендация вывести автотрансформатор в ремонт. Во время ремонта в нем был обнаружен короткозамкнутый контур - касание нижней консоли с шипом.
Рис. 4.3. График дефекта термического характера - высокотемпературный нагрев (> 700 °С), вызванный касанием нижней консоли с шипом
Пример 4
В трансформаторе ТДТН-40000/110 по результатам АРГ получили следующие концентрации растворенных в масле газов:
Н 2 = 0,011 %об, СН 4 = 0,036 %об, С 2 Н 2 = 0 %об, С 2 Н 4 = 0,152 %об, С 2 Н 6 = 0,039 %об, СО = 0,04 %об, СО 2 = 0,45 %об.
1. Определяем относительные концентрации (а i ) для каждого газа:
а Н2 = 0,011/0,1 = 1,1, а СН4 = 0,036/0,01 = 3,6, а С2Н2 = 0, а С2Н4 = 0,152/0,01 = 15,2, а С2Н6 = 0,039/0,005 = 7,8
2. По полученным относительным концентрациям определяем основной газ:
15,2 = а С2Н4 > а С2Н6 > а СН4 > а С2Н6 > а Н2 , т.е. основной газ - этилен.
3. Определяем величины отрезков по оси Y для каждого газа
С 2 Н 4 = 1, Н 2 = 1,1/15,2 = 0,072, СН 4 = 3,6/15,2 = 0,24, С 2 Н 2 = 0, С 2 Н 6 = 7,8/15,2 = 0,5
4. Строим график (рис. ).
5. По основному газу С 2 Н 4 находим график рис. , Приложение , похожий на построенный график (рис. ). Следовательно, в трансформаторе по данным АРГ прогнозируется дефект термического характера - высокотемпературный перегрев масла.
6. Для решения вопроса, затронута ли дефектом твердая изоляция, определим отношение концентраций СО 2 /СО:
СО 2 /СО = 0,45/0,04 = 11,25 < 13 (см. п. . РД), следовательно, дефектом не затронута твердая изоляция.
По результату этого анализа была дана рекомендация вывести трансформатор в ремонт. Во время ремонта в нем был обнаружен подгар контактов переключателя.
Рис. 4.4. График дефекта термического характера - высокотемпературный нагрев (> 700 °С), вызванный подгаром контактов переключателя
Пример 5
В автотрансформаторе ОДТГА-80000/220 по результатам АРГ получили следующие концентрации растворенных в масле газов:
Н 2 = 0,097 %об, СН 4 = 0,019 %об, С 2 Н 2 = 0,013 %об, С 2 Н 4 = 0,024 %об, С 2 Н 6 = 0,0023 %об, СО = 0,064 %об, СО 2 = 0,27 %об.
1. Определяем относительные концентрации (а i ) для каждого газа:
а Н2 = 0,097/0,01 = 9,7, а СН4 = 0,019/0,01 = 1,9, а С2Н2 = 0,013/0,001 = 13 , а С2Н4 = 0,024/0,01 = 2,4, а С2Н6 = 0,0023/0,005 = 0,46
2. По полученным относительным концентрациям определяем основной газ:
5.3 . РД), следовательно, дефектом затронута твердая изоляция.
По результату этого анализа была дана рекомендация вывести автотрансформатор в ремонт в ближайшее время.
Автотрансформатор был выведен в ремонт. Во время ремонта в нем было обнаружено: выгорание изоляции шпилек, касание стягивающих шпилек консоли, выгорание металла шпильки.
Рис. 4.5. График дефекта электрического характера (дуга), вызванного короткозамкнутым контуром в остове
Пример 6 (см. Приложение , пример для случая, когда газовая защита сработала на отключение)
В трансформаторе ТДТГ-10000/110 по результатам АРГ получили следующие концентрации растворенных в масле газов:
Н 2 = 0,20 %об, СН 4 = 0,021 %об, С 2 Н 2 = 0,134 %об, С 2 Н 4 = 0,027 %об, С 2 Н 6 = 0,0006 %об, СО = 0,04 %об, СО 2 = 0,45 %об.
1. Определяем относительные концентрации (а i ) для каждого газа:
а Н2 = 0,20/0,01 = 20, а СН4 = 0,021/0,01 = 2,1, а С2Н2 = 0,134/0,001 = 134 , а С2Н4 = 0,027/0,01 = 2,7, а С2Н6 = 0,0006/0,005 = 0,12
2. По полученным относительным концентрациям определяем основной газ:
134 = а С2Н2 > а Н2 > а С2Н4 > а СН4 > а С2Н6 , т.е. основной газ - ацетилен
3. Определяем величины отрезков по оси Y для каждого газа
С 2 Н 2 = 1, Н 2 = 20/134 = 0,15, СН 4 = 2,1/134 = 0,016, С 2 Н 6 = 0,12/134 = 0,12, С 2 Н 4 = 2,7/134 = 0,02
4. Строим график (рис. ).
5. По основному газу С 2 Н 2 находим график рис. , Приложение , похожий на построенный график (рис. ). Следовательно, в трансформаторе по данным АРГ прогнозируется дефект электрического характера - дефект, вызванный дугой.
6. Для решения вопроса, затронута ли дефектом твердая изоляция, определим отношение концентраций СО 2 /СО:
СО 2 /СО = 0,45/0,04 = 11,25 < 13 (см. п. . РД), следовательно, дефектом не затронута твердая изоляция.
По результату этого анализа была дана рекомендация вывести трансформатор в ремонт.
Во время ремонта в нем обнаружили обрыв токопровода переключателя.
Рис. 4.6. График дефекта электрического характера (дуга)
Пример 7
В трансформаторе ТДТН-63000/110 по результатам АРГ получили следующие концентрации растворенных в масле газов:
Н 2 = 0,053 %об, СН 4 = 0,02 %об, С 2 Н 2 = 0,0013 %об, С 2 Н 4 = 0,049 %об, С 2 Н 6 = 0,009 %об (концентрации оксида и диоксида углерода не определялись).
1. Определяем относительные концентрации (a i ) для каждого газа:
а Н2 = 0,053/0,01 = 5,3, а СН4 = 0,02/0,01 = 2,0, а С2Н2 = 0,0013/0,001 = 1,3 , а С2Н4 = 0,049/0,01 = 4,9, а С2Н6 = 0,009/0,005 = 1,8
2. По полученным относительным концентрациям определяем основной газ:
5,3 = а Н2 > а С2Н4 > а СН4 > а С2Н6 > а С2Н2 , т.е. основной газ - водород
3. Определяем величины отрезков по оси
Рис. 4.7. График дефекта электрического характера (искрение)
Пример 8
В трансформаторе ТДЦ-400000/330 по результатам АРГ получили следующие концентрации растворенных в масле газов:
Н 2 = 0,27 %об, СН 4 = 0,025 %об, С 2 Н 2 = 0,024 %об, С 2 Н 4 = 0,030 %об, С 2 Н 6 = 0,007 %об (концентрации оксида и диоксида углерода не определялись).
1. Определяем относительные концентрации (a i ) для каждого газа:
а Н2 = 0,27/0,01 = 27,0, а СН4 = 0,025/0,01 = 2,5, а С2Н2 = 0,024/0,001 = 24,0 , а С2Н4 = 0,030/0,01 = 3,0, а С2Н6 = 0,007/0,005 = 1,4
2. По полученным относительным концентрациям определяем основной газ:
27 = а Н2 > а С2Н2 > а С2Н4 > а СН4 > а С2Н62 , т.е. основной газ - водород
3. Определяем величины отрезков по оси
Для качественной диагностикии контроля над состоянием трансформаторов в последние годы все чаще используется хроматографический анализ трансформаторного масла . Данная процедура достаточно проста, не требует наличия полноценных лабораторий и квалифицированных сотрудников, как это было 20 лет назад. Сейчас для диагностики применяют современные портативные газоанализаторы и тестеры масла, позволяющие всего за несколько минут получить необходимые данные.
В основе хроматографического анализа лежит разделение сложной смеси на простейшие составляющие с последующей стадией количественного определения содержания в ней веществ. Именно на основе полученных цифр и проводится конечная оценка состояния изоляции трансформатора и качества масла.
Хроматографический анализ растворенных газов позволяет достаточно точно определить вид имеющегося повреждения и степень его развития. Кроме того, возможно определение дефектана ранней стадии его появления. Диагностика проводится следующим образом: делается анализ масла (контактный или бесконтактный в зависимости от типа оборудования), выявляются количественныехарактеристики примесей и сравниваются с граничными значениями для данного типа трансформаторов. Эта процедура должна делаться не реже 1 раза в полгода.
Анализу подвергаются все растворенные в масле газы. Так, ХАРГ позволяет определить количественное содержание в смеси водорода, метана, ацетилена, этана, окисей CO, этилена и CO2. Поломки электрики (разряды в масле) приводят к повышению количества водорода, перегрев масла или изоляции – к выработке этана и его составляющих, перегрев активных элементов – к появлению в смеси ацетилена, разряды в изоляции обмотки – к возникновению окиси и двуокиси углерода.
Хроматографический анализ позволяет обнаружить следующие неполадки:
- Повреждения твердой изоляции. Как правило, образуются из-за системного перегрева изоляции и, как следствие, частого пробоя.
- Перегрев магнитопровода и различных токопроводящих частей. Возникает из-за подгорания контактов, лопнувшей пайки обмотки, замыканием проводов обмотки, разбалтыванием крепежа электростатического экрана и т.д.
- Наличие электрических пробоев в масле (дуговых, искровых или частичных разрядов). При обнаружении этой проблемы необходимо сделать несколько контрольных замеров, чтобы подтвердить диагноз, и, если он верен, вывести из работы трансформатор. Эксплуатация оборудования с пробоями строго запрещена, поскольку может привести к аварийному повреждению трансформатора и его капитальному ремонту или замене.
Кроме этого, ХАРГ трансформаторного масла позволяет эффективно определять общее состояние обмотки электрооборудования по степени ее полимеризации, а также количество защитных присадок в смеси.
Компания ООО НПФ «Мета-хром» производит оборудование «Кристаллюкс-4000 М», которое используется для качественного и точного хроматографического анализа трансформаторного масла. При установке оборудования и внедрении методики анализа, специалисты компании « Мета-хром» обучают сотрудников заказчика работе с хроматографическим оборудованием. Сроки доставки, комплектация и стоимость комплекса напрямую зависят от количества и вида предполагаемых исследований, а также от имеющихся в распоряжении заказчика приборов.
Хроматографический анализ
трансформаторного масла
Аварии в энергосистемах — явление неприятное и опасное. В целях предотвращения подобных ситуаций, необходимо производить комплекс мероприятий, направленных на своевременное выявление возможных проблем в работе масляного силового оборудования. Именно ранняя диагностика позволяет избежать аварий и свести все риски к минимуму. Использование разработки компании «Мета-хром» позволяет проводить комплексные исследования масла с применением разных хроматографических методов на предмет содержания в нем следующих элементов:
- Элегаз (РД-16.066-05).
- Полихлорбифенилы (ГОСТ Р МЭК 61619, ЕРА8082А).
- Производные фурана (МКХf 01-99, МИ-29.09.2011).
- Ионол (МИ-29.09.2011, МКХi 01-99).
- Воздух и вода (РД34.46.107-95).
- Растворенные газы (ASTM D 3216, CEI/IEC60567, РД34.46.502, РД34.46.303-98).
В среднем, на хроматографический анализ уходит около 30 минут. В зависимости от конкретной задачи, комплектация комплекса может быть изменена.
Оборудование
Хроматографический комплекс может состоять из одного или нескольких хроматографов, в зависимости от количества исследуемого вещества и перечня составляющих компонентов. В комплектацию хроматографического комплекса входят расходные материалы и вспомогательное оборудование. Необходимость нескольких дополнительных приборов обусловлена различием методов хроматографического анализа и обеспечением максимального удобства эксплуатации оборудования. Так, вспомогательные устройства значительно облегчают аналитический процесс, потому что не требуется переустанавливать детекторы и колонки, переключать газы, обеспечивать обязательную градуировку после перестановки и т. д. Для выхода комплекса на рабочий режим, с момента включения должно пройти всего 30 минут. Он практичен и надежен в использовании, поскольку его не нужно постоянно перенастраивать и как-либо менять, в зависимости от вида проводимого анализа.
Основные требования к лаборатории
На протяжении последних десятилетий при проведении диагностических исследований трансформаторов, обязательным становится использование хроматографического анализа масла. Прежде всего, это относится к определению наличия в нем растворенных газов.
Кто выполняет работу?
Крайне важно при этом провести правильный отбор проб, с последующей доставкой их в специализированные лаборатории для последующих испытаний. Наряду с персоналом, обслуживающим данное оборудование, такую процедуру (по забору проб) могут выполнять приглашенные специалисты. Тем более что сегодня, наряду с государственными структурами, данный вид услуг предлагают независимые компании.
Например, заключение договора на обслуживание с АНО «Центр химических экспертиз», позволит рассчитывать на своевременное проведение качественного хроматографического анализа масла.
Для чего проводятся испытания?
Это тем более важно, поскольку далеко не всегда удается получить полную и достоверную информацию путем обычных физико-химических испытаний. Зачастую только хроматография дает исчерпывающую информацию о степени и видах повреждений силового трансформатора:
- перегрев, как следствие ускорение процессов старения (относятся к дефектам твердой изоляции);
- перегревается металл, наблюдаются частичные разряды, др.
Избежать либо свести к минимуму возможность создания аварийной обстановки и призвано проведение дополнительного вида исследований хроматографического анализа масла. По его результатам станет гораздо проще выяснить причину появления дефектов, разработать своевременные, соответствующие обстановке, рекомендации по устранению.
Хроматографический анализ газов растворенных в масле, является специальным методом, служащим для обнаружения повреждений и дефектов конструктивных узлов электрооборудования, но практически не информирующем о качестве и состоянии самого масла. Хроматографический анализ (ХАРГ) позволяет:
- отслеживать развитие процессов в оборудовании,
- выявлять дефекты на ранней стадии их развития, не обнаруживаемые традиционными способами,
- определять предполагаемый характер дефекта и степень имеющегося повреждения
- ориентироваться при определении места повреждения.
Состояние оборудования оценивается сопоставлением полученных при анализе количественных данных с граничными значениями концентрации газов и по скорости роста концентрации газов в масле. Важно различать нормальные и чрезмерные объемы газа. Нормальное старение или газовая генерация изменяется в зависимости от конструкции трансформатора, нагрузки и типа изоляционных материалов.
В заимосвязь основных газов и наиболее характерных видов дефектов.
Водород (Н2) | Дефекты электрического характера: частичные разряды, искровые и дуговые разряды |
Метан (CH4) |
Дефекты термического характера: нагрев масла и бумажно-масляной изоляции в диапазоне температур (400-600)°С или нагрев масла и бумажно-масляной изоляции, сопровождающийся разрядами; |
Этан (C2H6) | Дефекты термического характера: нагрев масла и бумажно-масляной изоляции в диапазоне температур (300-400)°С; |
Этилен (C2H4) | Дефекты термического характера: нагрев масла и бумажно-масляной изоляции выше 600°С |
Ацетилен (С2Н2) | Дефекты электрического характера: электрическая дуга, искрение |
У гарный газ (CO) | Дефекты термического характера: старение и увлажнение масла и/или твердой изоляции; |
Углекислый газ (CO2) |
Дефекты термического характера: старение и увлажнение масла и/или твердой изоляции; нагрев твердой изоляции |
Дефекты трансформаторов, определяемые с помощью хроматографического анализа:
Наименование дефектов |
Основные газы | Характерные газы |
Перегревы токоведущих соединений |
С 2 Н 4
- в случае нагрева масла |
Н 2 , С Н 4 и С 2 Н 6 |
- нагрев и выгорание контактов переключающих устройств; - ослабление и нагрев места крепления электростатического экрана; - обрыв электростатического экрана; |
||
- ослабление винтов компенсаторов отводов НН; - ослабление и нагрев контактных соединений отвода НН и шпильки проходного изолятора; - лопнувшая пайка элементов обмотки: замыкание параллельных и элементарных проводников обмотки и др |
С 2 Н 2
- в случае перегрева масла, |
|
Перегревы элементов конструкции остова. | ||
- неудовлетворительная изоляция листов электротехнической стали; - нарушение изоляции стяжных шпилек или накладок, ярмовых балок с образованием короткозамкнутого контура; - общий нагрев и недопустимый местный нагрев от магнитных полей рассеяния в ярмовых балках, бандажах, рессующих кольцах и винтах; - неправильное заземление магнитопровода; - нарушение изоляции амортизаторов и шипов поддона реактора, домкратов и прессующих колец при распрессовке и др. |
||
Частичные разряды | Н 2 |
СН
4
и
С
2
Н
2
с малым содержанием |
Искровые и дуговые разряды | Н 2 или С 2 Н 2 |
СН
4
и С
2
Н
2
с любым содержанием |
Ускоренное старении и/или увлажнение твердой изоляции | СО и СO 2 | |
Перегрев твердой изоляции | СO 2 |
Для получения объективных результатов хроматографического анализа трансформаторного масла необходимо квалифицированно произвести отбор проб из маслонаполненного оборудования. Более подробные требования по отбору проб трансформаторного масла представлены в разделе Отбор проб масла