Olej jest używany w transformatorze do izolowania części pod napięciem i odprowadzania ciepła. To dwie główne funkcje, ale jest jeszcze trzecia: oleje elektroizolacyjne są dobrym środowiskiem informacyjnym, za pomocą którego można diagnozować rozwój różnych usterek. Wynika to z faktu, że gazy tworzą się i przedostają do oleju podczas pracy transformatora oraz wraz z rozwojem różnych defektów. Pozostaje tylko „odczytać” informacje z oleju i odpowiednio je zinterpretować.

Analiza chromatograficzna oleju transformatorowego

Obecnie najbardziej sprawdzoną metodą „odczytywania” informacji z oleju transformatorowego jest chromatograficzna analiza gazów rozpuszczonych.

Jeśli transformator pracuje prawidłowo i bez usterek, po pewnym czasie w oleju pojawi się tylko dwutlenek i tlenek węgla, czasem metan oraz tlen i azot. Obecność innych gazów wskazuje na niepożądane procesy zachodzące w transformatorze, np. rozkład izolacji olejowej i papierowej. Metoda analizy chromatograficznej polega na pomiarze stężeń gazów rozpuszczonych w oleju. Stężenia te są następnie wykorzystywane do określenia rodzaju rozwijających się defektów.

Oto lista kluczowych gazów, których pojawienie się w oleju jest najbardziej typową wadą transformatora:

• wodór — wyładowania niezupełne, iskrowe i łukowe;
• acetylen — łuk elektryczny, wyładowania iskrowe;
• etylen — podgrzewanie izolacji olejowej i stałej do temperatur powyżej 600 °С;
• metan — olej i izolacja stała nagrzewają się do temperatury 400–600°C; nagrzewaniu izolacji towarzyszą wyładowania;
• etan – olej i papier nagrzewają się do temperatury 300-400 °С;
• tlenek węgla i dwutlenek węgla — zawilgocenie izolacji, możliwe starzenie się oleju i (lub) papieru;
• dwutlenek węgla — papierowa izolacja nagrzewa się.

Techniki określania i oceny charakteru rozwijających się defektów transformatorów na podstawie koncentracji gazów rozpuszczonych

W większości przypadków metody określania i oceny charakteru uszkodzeń w transformatorze opierają się na obliczaniu stosunku różnych par gazowych. Główna różnica polega na ilości analizowanych gazów i kombinacjach par tych gazów. Na przykład technika Rogersa wykorzystuje trzy stosunki pięciu gazów, technika Dornenburga wykorzystuje cztery stosunki pięciu gazów, technika IEC (IEC 60599) wykorzystuje trzy stosunki pięciu gazów itd.

Tester DGA (analizator gazów rozpuszczonych) służy do pomiaru stężeń gazów.

Jedną z najpopularniejszych technik jest Trójkąt Duvala. Jest to podejście do określania defektów transformatora za pomocą grafiki, a nie logiki obliczeniowej. Technika opiera się na pomiarze stężenia trzech gazów — C2H2, C2H4 i CH4. Korzystając z wartości liczbowych tych stężeń, punkt jest wykreślany na wykresie przedstawionym w postaci trójkąta. Zgodnie z techniką Duvala obszar trójkąta jest podzielony na siedem stref, a każda strefa odpowiada określonej usterce transformatora. Wnioskuje się o rodzaju defektu w zależności od strefy, w którą wchodzi punkt.

Punkt jest wykreślany w następujący sposób. Otrzymane stężenia gazowe C2H2, C2H4 i CH4 przelicza się na wartości procentowe, z których każdy jest wykreślany po odpowiedniej stronie trójkąta. Z każdego punktu na boku trójkąta rysowane są trzy linie równoległe do boku opóźnionego, a ich przecięcie da pożądany punkt do zdiagnozowania wady.

Powstaje pytanie: czy istnieje prostszy alternatywa dla trójkąta Duvala? W celu uzyskania podstawowych informacji o stanie transformatora pomiar stężenia i dynamiki jego zmian można wykorzystać tylko dla jednego gazu — wodoru. Zwykle ta informacja jest wystarczająca przynajmniej do podjęcia rozsądnej decyzji o wykonaniu głębszej oceny diagnostycznej na podstawie większej ilości gazów.

Przyczyny występowania i pomiary wodoru w oleju

Wodór występuje w oleju transformatorowym jako gaz rekombinacyjny, gdy najsłabsze wiązania C-H ulegają zerwaniu pod wpływem wyładowań niezupełnych w wyniku reakcji jonizacji.

Dlaczego wygodnie jest używać wodoru do uzyskiwania podstawowych informacji o stanie transformatora? Jest kilka powodów. Po pierwsze, wodór jest jednym z pierwszych gazów powstających w przypadku problemów z transformatorem. Zaczyna ewoluować już w temperaturze 150°C. Po drugie, pomiar wodoru w oleju jest wygodny do wykonania ze względu na fakt, że gaz ten charakteryzuje się niską rozpuszczalnością w oleju i dużą zdolnością dyfuzyjną; dlatego łatwiej go wykryć nawet w małych stężeniach, diagnozując ewentualną wadę na początkowym etapie.

Ekspresowa detekcja wodoru transformatora zapewnia rezerwę czasową na przeprowadzenie pełnej chromatograficznej analizy gazów rozpuszczonych (w razie potrzeby).

Transformatorowy analizator wodoru i wilgoci

Ekspresowe testy wodorowe przeprowadzane są za pomocą specjalnych przyrządów. Jeden z takich instrumentów został opracowany przez GlobeCore profesjonaliści. Nazywa się TOR-2.

TOR-2 tester wodoru oleju ma kompaktowe wymiary i niską wagę; dzięki temu jest łatwy do przenoszenia i transportu do miejsca pracy transformatora w celu analizy pobranych próbek. TOR-2 zapewnia najbardziej niezbędny zestaw parametrów do oceny diagnostycznej online uszkodzeń transformatora. Służy do wykrywania wodór w oleju transformatorowym oraz woda w olejkach mineralnych i esencjonalnych.

Główne zalety instrumentu TOR-2:

• Szkolenie z obsługi przyrządu zajmuje zaledwie kilka godzin, a badanie oleju przeprowadza jedna osoba łatwo i szybko.
• Wysoka szybkość pomiaru. Po pobraniu próbki należy włączyć przyrząd i rozpocząć proces pomiaru. Pierwsze wyniki będą dostępne na panelu LCD za dziesięć minut.
• Mini-drukarka jest zintegrowana z przyrządem dla wygody obsługi i przetwarzania danych oraz umożliwia wydrukowanie paska z wynikami testu w dowolnym momencie.
• Wysoką dokładność pomiaru uzyskuje się dzięki cechom konstrukcyjnym czujników oraz ich bezpośredniemu kontaktowi z olejem. Żadne zanieczyszczenia zawarte w próbce oleju nie mają wpływu na działanie pojemnościowego czujnika wilgoci. A czujnik wodoru wykrywa tylko wodór, nie będąc wrażliwym na inne gazy.
• Przyrząd jest wszechstronny i może być stosowany do oceny diagnostycznej i zapobiegania powstawaniu uszkodzeń nie tylko w transformatorach, ale także w kablach olejowych, przepustach wysokiego napięcia, dławikach bocznikowych i podobciążeniowych przełącznikach zaczepów. Dzięki temu przedsiębiorstwa energetyczne otrzymują proste rozwiązanie, które zapewnia bezawaryjną pracę urządzeń elektrycznych.

Aby uzyskać więcej informacji, skorzystaj z niektórych danych kontaktowych, które można znaleźć w odpowiedniej sekcji witryny.