Tester oleju transformatorowego

Tester oleju transformatorowego to urządzenie, które mierzy jeden lub więcej parametrów oleju w celu określenia jego aktualnego stanu. Rynek na taki sprzęt jest duży, dlatego w tym artykule skupimy się tylko na podstawowych parametrach i rozwiązaniach, które go oferują GlobeCore oferty ich ustalenia.

Należy również zauważyć, że niektóre rodzaje analiz oleju transformatorowego pomagają zdiagnozować wady rozwijające się w transformatorze i szczególnie interesują firmy zajmujące się eksploatacją i konserwacją transformatorów. 

Jak testować olej transformatorowy

W zależności od objętości badań oleju transformatorowego dzieli się na trzy rodzaje:

• badania wytrzymałości elektrycznej (pomiar napięcia przebicia i wilgotności, wizualne określenie obecności zanieczyszczeń mechanicznych);
• skrócona analiza próbek oleju transformatorowego, która oprócz badań wytrzymałości elektrycznej obejmuje również oznaczenie liczby kwasowej, zawartości kwasów rozpuszczalnych w wodzie, temperatury zapłonu oraz barwy oleju;
• pełna analiza oleju transformatorowego. Ten rodzaj badania polega na skróconej analizie i określeniu dodatkowych parametrów i cech:
• tangens kąta strat dielektrycznych;
• próbka sodu;
• stabilność przed utlenianiem;
• wilgotność i zawartość zanieczyszczeń mechanicznych (w postaci ilościowej).

Ogólne zasady pobierania próbek do badania oleju transformatorowego

Aby uzyskać miarodajny wynik, liczy się nie tylko klasa dokładności tester oleju transformatorowego który jest używany do analizy próbki, która jest ważna. Ważna jest również jakość samej próbki. Należy przetestować ten sam olej, który znajduje się w transformatorze. Dlatego podczas pobierania i transportu próbek musimy przestrzegać pewnych zasad.

Aby wyniki badań były typowe, próbki oleju należy pobierać w tym samym miejscu, które jest oznaczone dla personelu technicznego. Pobieranie próbek odbywa się w miejscu, w którym olej jest statyczny. W przypadku transformatorów wypełnionych olejami mineralnymi, syntetycznymi płynami dielektrycznymi lub olejami silikonowymi pobieranie próbek odbywa się z dna kadzi transformatora, ponieważ ciężar właściwy takich cieczy jest mniejszy od jedności i woda opada.

Ponadto podczas pobierania próbek należy wziąć pod uwagę warunki meteorologiczne. W przypadku urządzeń elektrycznych idealne warunki to:

• temperatura 95°F (35°C) lub wyższa. Jeśli próbka jest pobierana w temperaturze poniżej 32 °F (0 °C), nie zaleca się oznaczania w niej zawartości wilgoci i innych parametrów, które zależą od wilgotności;
• wilgotność względna 0%. Należy unikać warunków, w których wilgotność przekracza 70%;
• brak wiatru. Jeśli pogoda jest wietrzna, kurz i zanieczyszczenia mogą dostać się do próbki.

Po pobraniu próbki przechowuje się w ciemnym i chłodnym miejscu, a naczynia otwiera się dopiero przed rozpoczęciem badań.

Częstotliwość badań oleju transformatorowego

Dla transformatorów o napięciu do 35 kV zaleca się przeprowadzenie próby oleju transformatorowego w pierwszym miesiącu eksploatacji (trzy razy w pierwszej połowie miesiąca i dwa razy w drugiej), a w przyszłości co najmniej raz co cztery lata oraz podczas kompleksowych testów transformatorów.

Dla transformatorów o napięciu 110 kV i wyższym badania oleju transformatorowego przeprowadza się zgodnie z wymaganiami.

Badanie oleju transformatorowego na zawartość wilgoci

Wilgotność jest ważnym wskaźnikiem jakości oleju transformatorowego, ponieważ wpływa na właściwości izolacyjne. Zwiększona zawartość wilgoci zmniejsza wytrzymałość elektryczną i prowadzi do rozkładu oleju. Dlatego ilość wilgoci musi być kontrolowana przed napełnieniem olejem oraz podczas pracy transformatora. Nadmierna wilgotność wpływa nie tylko na właściwości oleju, ale także niszczy izolację celulozową. Najbardziej niebezpieczna dla transformatora jest woda, która występuje w postaci emulsji.

GlobeCore rozwinął się tester oleju transformatorowego TOR-1 do oznaczania zawartości wilgoci nawet w najmniejszych ilościach. Jego główną zaletą są niewielkie rozmiary i waga, co pozwala na wykorzystanie urządzenia do szybkiej analizy próbek oleju bezpośrednio przy transformatorze. Pomiary realizowane są poprzez kontakt oleju z czujnikiem pojemnościowym. Obsługa TOR-1 nie wymaga stosowania materiałów eksploatacyjnych i toksycznych odczynników, co czyni jego użytkowanie jeszcze bardziej wygodnym.

Napięcie przebicia

Napięcie przebicia – maksymalne napięcie, które może być przyłożone do oleju transformatorowego bez wystąpienia przebicia elektrycznego. Jest to parametr krytyczny dla oleju transformatorowego, ponieważ musi on zapewniać izolację przy silnych polach elektrycznych. Każde znaczące obniżenie napięcia przebicia świadczy o tym, że olej nie może już dobrze spełniać swojej głównej funkcji.

Aby zmierzyć napięcie przebicia, GlobeCore rozwinął się TOR-80 tester oleju transformatorowego. Jest to kompaktowe urządzenie przenośne, które może również analizować próbki oleju bezpośrednio w pobliżu transformatora i ma błąd pomiaru napięcia przebicia nie większy niż ± 1%. Wśród innych zalet tester oleju transformatorowego TOR-80, warto podkreślić:

• możliwość pracy w trybie offline lub online z przesyłaniem wyników do komputera osobistego, tworzeniem lokalnej bazy danych, generowaniem raportów, kreśleniem wykresów i drukowaniem wyników;
• natychmiastowe (4 mikrosekundy) wyłączenie napięcia probierczego w przypadku wystąpienia awarii;
• automatyczny pomiar napięcia przebicia do 80 kV.

Tangens kąta strat dielektrycznych

Kolejnym ważnym parametrem oleju transformatorowego jest tangens kąta strat dielektrycznych. Jest wrażliwy na różne zanieczyszczenia w oleju: cząsteczki koloidalne, produkty starzenia oleju i stałą izolację. W przypadku świeżych olejów tangens kąta strat dielektrycznych może służyć jako wskaźnik jakości i oczyszczenia w zakładzie produkcyjnym. W przypadku oleju, który służy, tangens strat dielektrycznych może oszacować zanieczyszczenie i starzenie. Zaletą oznaczenia tego parametru jest możliwość wykrycia niewielkich zmian właściwości oleju, nawet przy niewielkim zanieczyszczeniu, którego nie można określić metodami kontroli chemicznej.

Podobnie jak w przypadku wilgotności i napięcia przebicia,TOR-3 Tan Delta tester oleju transformatorowego został opracowany przez GlobeCore do określenia tangensa kąta strat dielektrycznych. Jest to również kompaktowe urządzenie przenośne, które może być wykorzystywane zarówno w laboratorium, jak i do badania próbek oleju w pobliżu transformatora bezpośrednio po pobraniu. Urządzenie to pozwala na szybkie wyznaczenie tangensa kąta strat dielektrycznych przy zachowaniu dokładności. Proces pomiaru jest zautomatyzowany, istnieje możliwość zapisania wyników i wydrukowania ich na drukarce.

Liczba kwasowa

Olej transformatorowy pod wpływem wysokiej temperatury i tlenu utlenia się. Proces ten przyspieszają małe cząsteczki metalu w oleju. W oleju powstają kwasy karboksylowe, co prowadzi do wzrostu liczby kwasowej. W przyszłości wzrasta, co wiąże się z pojawieniem się osadu. Wzrostowi liczby kwasowej często towarzyszy spadek wytrzymałości dielektrycznej oleju i wzrost wilgotności. Ponadto wzrost kwasowości zwiększa destrukcyjny wpływ izolacji papierowej.

Liczba kwasowa jest kryterium starzenia się oleju transformatorowego i pozwala na jego czasową regenerację.

Zwykle liczbę kwasową określa się metodami chemicznymi, w szczególności miareczkowaniem kwaśnych związków oleju transformatorowego alkoholowym roztworem wodorotlenku potasu w obecności wskaźnika. Wskaźnik służy do określania miana roztworu wodorotlenku potasu.

Niezadowalająca jest jakość oleju, która odpowiada liczbie kwasowej przekraczającej wartość 0,1 mg KOH/g.

Analiza gazów rozpuszczonych w oleju

Analiza gazów rozpuszczonych w oleju ma duże znaczenie diagnostyczne. Wiedząc, jakie gazy są aktualnie zawarte w oleju i jakie są stosunki stężeń tych gazów, można określić powstające w transformatorze defekty.

Do wykonania analizy konieczne jest pobranie próbek oleju, dostarczenie ich do laboratorium, wydobycie gazów z oleju, a następnie określenie ich składu jakościowego i ilościowego. Procesy te trwają długo, dlatego wygodniej jest wykonywać pomiary w pobliżu transformatora natychmiast po pobraniu próbki. Jednocześnie do oceny stanu transformatora można posłużyć się zawartością wodoru, który powstaje w oleju jako jeden z pierwszych już w temperaturze 150 stopni Celsjusza i stanowi 59% wszystkich gazów uwalnianych podczas rozpad cząsteczek oleju.

GlobeCore rozwinął się TOR-2 tester oleju transformatorowego do bardzo precyzyjnego oznaczania zawartości wodoru i wilgoci w olejkach mineralnych i olejkach eterycznych.

Tym samym terminowa analiza próbek oleju jest integralną częścią kompleksowego programu utrzymania niezawodności transformatorów. Tester oleju transformatorowego pozwala również na:

• określić optymalny czas wyjścia transformatora do naprawy;
• obniżyć koszty finansowe naprawy transformatorów;
• unikać nagłych przerw w dostawie prądu;
• wydłużyć żywotność transformatorów.