Kromatografer och deras användning inom kraftindustrin

Anordningen för kromatografisk separation och analys av blandningar av ämnen kallas kromatograf... Kromatografen består av: ett provinföringssystem, en kromatografikolonn, en detektor, ett registrerings- och termostatsystem samt anordningar för att ta emot de separerade komponenterna. Kromatografer är vätska och gas, beroende på den mobila fasens aggregerade tillstånd. Utvecklingskromatografi används oftast.

Kromatografen fungerar enligt följande. Bärargasen matas kontinuerligt från ballongen till den kromatografiska kolonnen genom tryck- och flödesregulatorer med variabel eller konstant hastighet. Kolonnen placeras i en termostat och fylls med sorbent. Temperaturen hålls konstant och ligger i intervallet upp till 500 °C.

Flytande och gasformiga prover injiceras med en spruta. Kolonnen separerar multikomponentblandningen i flera binära blandningar som inkluderar både bäraren och en av de analyserade komponenterna. Beroende på i vilken grad komponenterna i de binära blandningarna sorberas kommer blandningarna in i detektorn i en viss ordning.Baserat på detekteringsresultatet registreras förändringen i koncentrationen av utgående komponenter. De processer som sker i detektorn omvandlas till en elektrisk signal och registreras sedan i form av ett kromatogram.

Under de senaste tio åren har det blivit utbrett inom kraftindustrin. kromatografisk analys av transformatorolja, som visar goda resultat vid diagnos av transformatorer, hjälper till att identifiera gaser lösta i oljan och för att fastställa förekomsten av defekter i transformatorn.

Elektrikern tar bara ett prov transformatorolja, levererar den till laboratoriet, där den anställde vid den kemiska tjänsten utför en kromatografisk analys, varefter det återstår att dra de korrekta slutsatserna från de erhållna resultaten och besluta om transformatorn ska användas vidare eller om den behöver repareras eller bytas ut.

Beroende på metoden för avgasning av transformatorolja finns det flera sätt att ta ett prov. Låt oss sedan titta på två av de mest populära metoderna.

Om avgasningen utförs med vakuum tas provet i förseglade 5 eller 10 ml glassprutor. Sprutan kontrolleras för täthet enligt följande: dra kolven till slutet, stick in nålens ände i proppen, tryck in kolven, för den till mitten av sprutan, sänk sedan ned proppen med nålen fast i den, tillsammans med sprutan med kolven halvt nedtryckt, under vatten. Om det inte finns några luftbubblor är sprutan tät.

Transformatorn har ett grenrör för oljeprovtagning.Grenröret rengörs, en viss mängd stillastående olja i den dräneras, sprutan och oljeutvinningsanordningen tvättas med olja, och sedan tas ett prov. Samplingsoperationen utförs i följande sekvens. Ett T-stycke 5 med en plugg 7 är anslutet till grenröret 1 med hjälp av rör 2, och rör 3 är anslutet till en kran 4.

Transformatorventilen öppnas, sedan öppnas kran 4, upp till 2 liter transformatorolja dräneras genom den och stängs sedan. Nålen på sprutan 6 förs in genom pluggen 7 på tee 5 och sprutan fylls med olja. Öppna ventil 4 lite, krama olja från sprutan — detta är att tvätta sprutan, denna procedur upprepas 2 gånger. Ta sedan ett prov av olja i en spruta, ta bort det från pluggen och stick in den i en förberedd plugg.

Stäng transformatorventilen, ta bort oljeutsugningssystemet. Sprutan är märkt som anger datum, namnet på den anställde som tog provet, namnet på platsen, märkningen på transformatorn, platsen där oljan tas (reservoar, inlopp), varefter sprutan placeras i en speciell behållare, som skickas till laboratoriet. Ofta görs markeringen i förkortad form, och avkodningen registreras i loggen.

Om partiell separation av de lösta gaserna planeras tas provet i en speciell oljeuppsamlare. Noggrannheten blir högre, men en större volym olja kommer att krävas, upp till tre liter. Kolven 1 sjunker initialt till botten, bubblan 2, utrustad med en temperatursensor 3, med ventil 4 stängd, skruvas in i hål 5, medan ventil 6 är stängd. Pluggen 8 tillsluter hålet 7 i oljetrågets nedre del.Provet tas från munstycket 9, stängt med en propp ansluten till transformatorpallen. Tappa ur 2 liter olja.

Till grenröret fästs ett rör med kopplingsmutter 10. Kopplingen med muttern är riktad uppåt vilket gör att oljan kan rinna av lite i taget, högst 1 ml per sekund. Bubblan 2 vänder ut och stången 11 trycks mot kolven 1 genom öppningen 7 och höjer den uppåt. Vrid på oljeuppsamlaren skruvas muttern 10 i hålet 5 tills oljan slutar rinna.

Oljeavskiljaren fylls med transformatorolja med en hastighet av en halv liter per minut. När kolvens 1 handtag 12 dyker upp i hålet 7, monteras pluggen 8 på plats, vid hålet 7. Oljetillförseln är avskuren, slangen kopplas inte bort, oljeuppsamlaren vänds upp och ned, beslaget 10 är bortkopplad, säkerställs att oljan når munstycke 5, bubbla 2 skruvas på plats, ventil 4 måste stängas. Oljeuppsamlaren skickas till laboratoriet för kromatografisk analys.

Prover lagras till analys i högst en dag. Laboratorieanalys gör det möjligt att erhålla resultat som visar en avvikelse av innehållet i lösta gaser från normen, i samband med vilken den elektrotekniska tjänsten beslutar om transformatorns framtida öde.

Kromatografisk analys låter dig bestämma innehållet i den lösta oljan: koldioxid, väte, kolmonoxid, såväl som metan, etan, acetylen och eten, kväve och syre. Förekomsten av eten, acetylen och koldioxid analyseras oftast. Ju mindre mängd analyserade gaser desto mindre detekteras mängden begynnande fel.

För närvarande, tack vare kromatografisk analys, är det möjligt att identifiera två grupper av transformatorfel:

• Isoleringsdefekter (utsläpp i pappers-oljeisolering, överhettning av solid isolering);

• Defekter i spänningsförande delar (överhettning av metall, läckage till olja).

Defekter i den första gruppen åtföljs av frisättning av kolmonoxid och koldioxid. Koncentrationen av koldioxid fungerar som ett kriterium för tillståndet hos transformatorer med öppen andning och kväveskydd av transformatorolja. Kritiska koncentrationsvärden har bestämts, vilket gör det möjligt att bedöma för farliga defekter i den första gruppen; det finns speciella bord.

Defekter i den andra gruppen kännetecknas av bildandet av acetylen och eten i oljan och väte och metan som medföljande gaser.

Defekter i den första gruppen, förknippade med skador på lindningarnas isolering, utgör den största faran. Även med en lätt mekanisk effekt på defektplatsen kan en båge redan bildas. Sådana transformatorer behöver i första hand repareras.

Men koldioxid kan genereras av andra skäl som inte är relaterade till fel på spolarna, till exempel kan orsakerna vara åldrande av oljan eller frekventa överbelastningar och överhettning i samband med ett fel i kylsystemet.Det finns fall då kol dioxid matas av misstag in i kylsystemet istället för kväve, så det är viktigt att överväga den kemiska analysen och elektriska testdata innan du drar några slutsatser. Du kan jämföra kromatografiska analysdata för en liknande transformator som arbetar under liknande förhållanden.

Under diagnostik kommer placeringen av isoleringen att vara mörkbrun till färgen och kommer tydligt att sticka ut mot den allmänna bakgrunden av hela isoleringen. Eventuella spår av läckage på isoleringen i form av grenade skott.

Fel i spänningsförande anslutningar nära solid isolering är de farligaste. En ökning av koncentrationen av koldioxid visar att den fasta isoleringen påverkas, ännu mer när man jämför analytiska data för en liknande transformator. Mät lindningarnas motstånd, bestäm felet. Transformatorer med dessa defekter, såväl som med defekter i den första gruppen, måste först och främst repareras.

I händelse av att acetylen och eten överskrids vid en normal koncentration av koldioxid, uppstår överhettning av magnetkretsen eller delar av strukturen. En sådan transformator behöver en översyn inom det närmaste halvåret. Det är viktigt att överväga andra orsaker, till exempel relaterade till ett fel i kylsystemet.

Under reparationsarbetet av transformatorer med identifierade skador av den andra gruppen hittar de fasta och viskösa produkter av oljenedbrytning på skadeställena, de har en svart färg. När transformatorn startas om efter reparation kommer en snabb analys, inom den första månaden efter reparationen, sannolikt att visa närvaron av tidigare upptäckta gaser, men deras koncentration kommer att vara mycket lägre; koldioxidkoncentrationen kommer inte att öka. Om koncentrationen börjar öka kvarstår defekten.

Transformatorer med oljefilmsskydd och andra transformatorer för vilka analysen inte bekräftar de misstänkta skadorna på den fasta isoleringen ska genomgå avancerad kromatografisk analys av löst gas.

Skador på solid isolering åtföljd av frekventa urladdningar är den farligaste typen av skada. Om två eller flera gaskoncentrationsförhållanden indikerar det är fortsatt drift av transformatorn riskabel och tillåts endast med tillverkarens tillstånd, och defekten får inte påverka den solida isoleringen.

Den kromatografiska analysen upprepas varannan vecka, och om förhållandet mellan koncentrationerna av löst gas inte förändras inom tre månader, påverkas inte den styva isoleringen.

Hastigheten för förändring i gaskoncentration indikerar också defekter. Vid frekventa utsläpp i olja ökar acetylen sin koncentration med 0,004-0,01 % per månad eller mer, och med 0,02-0,03 % per månad – med frekventa utsläpp till solid isolering. Vid överhettning minskar ökningshastigheten i koncentrationen av acetylen och metan, i detta fall är det nödvändigt att avgasa oljan och sedan analysera den en gång var sjätte månad.

Enligt föreskrifterna ska kromatografisk analys av transformatorolja utföras var sjätte månad och 750 kV-transformatorer ska analyseras två veckor efter driftsättning.

Laboratorieprovning av transformatorolja för kemisk kromatografisk analys

Effektiv diagnos av transformatorolja genom kromatografisk analys gör det idag möjligt att minska arbetsvolymen på dyrt underhåll av transformatorer i många kraftsystem.Det är inte längre nödvändigt att koppla bort nätverken för att mäta isoleringsegenskaperna, det räcker bara att ta ett prov av transformatoroljan.

Så den kromatografiska analysen av transformatorolja idag är en oumbärlig metod för att övervaka transformatordefekter i det tidigaste skedet av deras utseende, det låter dig bestämma den förväntade karaktären av defekterna och graden av deras utveckling. Transformatorns tillstånd bedöms genom koncentrationerna av gaser lösta i oljan och hastigheten av deras ökning, jämför dem med gränsvärdena. För transformatorer med en spänning på 100 kV och högre måste en sådan analys utföras minst en gång var sjätte månad.

Det är de kromatografiska analysmetoderna som gör det möjligt att bedöma graden av försämring av isolatorerna, överhettning av de strömförande delarna och förekomsten av elektriska urladdningar i oljan. Baserat på omfattningen av det förväntade haveri av transformatorisoleringen, baserat på de data som erhållits efter en serie analyser, är det möjligt att bedöma behovet av att ta transformatorn ur drift och ställa in den för reparation. Ju tidigare de utvecklande defekterna identifieras, desto mindre är risken för oavsiktlig skada och desto mindre blir reparationsarbetet.