Анализ растворенного газа - Википедия - Dissolved gas analysis

Анализ растворенного газа (DGA) - исследование растворенных газов в трансформаторное масло.[1]

Изоляционные материалы в трансформаторах и электрооборудовании разрушаются с выделением газов внутри блока. Распределение этих газов может быть связано с типом электрического повреждения, а скорость газообразования может указывать на серьезность неисправности. Идентификация газов, выделяемых конкретным агрегатом, может быть очень полезной информацией в любой программе профилактического обслуживания.[2]

Обсужден сбор и анализ газов в масляном трансформаторе. еще в 1928 году[нужна цитата ]. По состоянию на 2018 год, многие годы эмпирических и теоретических исследований были вложены в анализ газов повреждения трансформатора.

DGA обычно состоит из отбора проб масла и отправки пробы в лабораторию для анализа. Мобильные устройства DGA также можно транспортировать и использовать на месте; некоторые агрегаты могут быть напрямую подключены к трансформатору. Онлайн-мониторинг электрооборудования является неотъемлемой частью умная сеть электроснабжения.

Масло

Трансформаторы большой мощности заполнены маслом, которое охлаждает и изолирует обмотки трансформатора. Минеральное масло является наиболее распространенным типом трансформаторов для наружной установки; также используемые огнестойкие жидкости включают полихлорированные бифенилы (PCB) s и силикон. [3]

Изоляционная жидкость контактирует с внутренними компонентами. Газы, образовавшиеся в результате нормальных и нештатных ситуаций внутри трансформатора, растворяются в масле. Анализируя объем, типы, пропорции и скорость образования растворенных газов, можно собрать много диагностической информации. Поскольку эти газы могут выявить недостатки трансформатора они известны как «неисправные газы». Газы производятся окисление, испарение, изоляция разложение, разложение масла и электролитическое действие.

Отбор проб

Трубка для отбора проб масла

Трубка для отбора проб масла используется для отбора, удержания и транспортировки пробы трансформаторного масла в том же состоянии, в каком она находится внутри трансформатора, со всеми растворенными в ней газами неисправности.

Это газонепроницаемый боросиликатное стекло туба емкостью 150 мл или 250 мл, имеющая две герметичные Тефлон клапаны на обоих концах. Выходы этих клапанов снабжены резьбой, которая помогает удобно подсоединять синтетические трубки при отборе пробы из трансформатора. Также это положение полезно при перекачке масла в бюретку с маслом для пробы Многоканальный газовый экстрактор без какого-либо воздействия атмосферы, тем самым сохраняя все его растворенные и выделенные газы неисправностей.

Оно имеет перегородка расположение на одной стороне трубки для отбора пробы масла для проверки его влажности.

Ящики из термо-пены используются для транспортировки вышеуказанных пробирок для проб масла без воздействия солнечного света.

Стеклянный шприц

Масляные шприцы - еще один способ получить пробу масла из трансформатора. Объем шприцев может варьироваться, но обычно он составляет 50 мл. Качество и чистота шприца важны, так как он поддерживает целостность пробы перед анализом.

Добыча

Метод DGA включает извлечение или удаление газов из нефти и закачку их в газовый хроматограф (ГХ). Для определения концентраций газа обычно используются пламенно-ионизационный детектор (FID) и детектор теплопроводности (TCD). В большинстве систем также используется метанизатор, который преобразует любой присутствующий монооксид углерода и диоксид углерода в метан, чтобы его можно было сжечь и обнаружить с помощью FID, очень чувствительного датчика.[4]

«Стеллажный» метод

Первоначальный метод, теперь ASTM D3612A, требовал, чтобы масло подвергалось воздействию высокого вакуума в сложной системе с герметичным стеклом для удаления большей части газа из масла. Затем газ собирали и измеряли в градуированной трубке, разрушая вакуум ртутным поршнем. Газ удаляли из градуированной колонки через перегородку с помощью газонепроницаемого шприца и сразу же вводили в ГХ.

Многоступенчатый экстрактор газа

А Многоступенчатый экстрактор газа это устройство для отбора проб трансформаторное масло. В 2004 году ЦНИИ энергетики, Бангалор, Индия представил новый метод, в котором тот же образец трансформаторное масло может подвергнуться воздействию вакуум многократно, при температуре окружающей среды, пока не перестанет увеличиваться объем извлекаемых газов. Этот метод был далее разработан агентством Dakshin Lab в Бангалоре для создания многоступенчатого газового экстрактора трансформаторного масла. Этот метод представляет собой импровизированную версию стандарта ASTM D 3612A для выполнения множественной экстракции вместо одной экстракции и основан на принципе Топлера.

В этом аппарате фиксированный объем пробы масла напрямую отбирается из пробирки в дегазация сосуд под вакуумом, куда выходят газы. Эти газы изолируются с помощью Меркурий поршень для измерения его объема при атмосферное давление и последующий перевод в газовый хроматограф с помощью газонепроницаемого шприца.

Аппарат очень похожей конструкции, в принципе обеспечивающий многократный отбор газа с использованием вакуума и насоса Топлера, эксплуатируется в Сиднее (Австралия) более 30 лет. Система используется для силовых и измерительных трансформаторов, а также кабельных масел.

Извлечение свободного пространства

Удаление свободного пространства объясняется в ASTM D 3612-C. Извлечение газов достигается путем перемешивания и нагревания масла для выпуска газов в «свободное пространство» запечатанного флакона. После того, как газы были извлечены, они отправляются на газовый хроматограф.

Существуют специальные методы, такие как сорбционная экстракция в свободном пространстве (HSSE) или сорбционная экстракция с мешалкой (SBSE).[5]

Анализ

Когда в трансформаторах происходит выделение газов, образуется несколько газов. Достаточно полезной информации можно получить из девяти газов, поэтому дополнительные газы обычно не исследуются. Изучены девять газов:

Газы, извлеченные из пробы нефти, вводятся в газовый хроматограф, где колонки разделяют газы. Газы впрыскиваются в хроматограф и транспортируется через колонну. Колонка выборочно задерживает пробы газов, и они идентифицируются, когда проходят мимо детектора в разное время. График зависимости сигнала детектора от времени называется хроматограмма.

Отделенные газы обнаруживаются детектор теплопроводности для атмосферных газов: пламенно-ионизационный детектор для углеводородов и оксидов углерода. Метанатор используется для обнаружения оксидов углерода путем восстановления их до метана, когда они находятся в очень низкой концентрации.

Типы неисправностей

Тепловые неисправности обнаруживаются по наличию побочных продуктов разложения твердой изоляции. Твердая изоляция обычно изготавливается из целлюлозного материала. Твердая изоляция разрушается естественным образом, но скорость увеличивается с повышением температуры изоляции. Когда возникает электрическая неисправность, она высвобождает энергию, которая разрывает химические связи изоляционной жидкости. Как только связи разрываются, эти элементы быстро реформируют газы неисправности. Энергия и скорость, с которой образуются газы, различны для каждого из газов, что позволяет анализировать данные по газу, чтобы определить вид неисправной активности, имеющей место в электрическом оборудовании.

  • Перегрев обмоток обычно приводит к термическому разложению целлюлозная изоляция. В этом случае результаты DGA показывают высокие концентрации оксиды углерода (монооксид и диоксид). В крайних случаях метан и этилен обнаруживаются на более высоких уровнях.
  • Перегрев масла приводит к разложению жидкости под действием тепла и образованию метана, этана и этилена.
  • Корона - это частичная разрядка и обнаруживается в DGA по повышенному водороду.
  • Дуга это самое тяжелое состояние трансформатора, на которое указывают даже низкие уровни ацетилена.

Заявление

Интерпретация результатов, полученных для конкретного трансформатора, требует знания возраста устройства, цикла нагрузки и даты капитального ремонта, такого как фильтрация масла. Стандарт IEC 60599 и стандарт ANSI IEEE C57.104 содержат рекомендации по оценке состояния оборудования на основе количества присутствующего газа и соотношений объемов пар газов.[6]

После того, как образцы были взяты и проанализированы, первым шагом в оценке результатов DGA является рассмотрение уровней концентрации (в ppm) каждого ключевого газа. Значения для каждого из ключевых газов регистрируются с течением времени, чтобы можно было оценить скорость изменения различных концентраций газа. Любое резкое увеличение концентрации ключевого газа указывает на потенциальную проблему внутри трансформатора.[7]

Анализ растворенных газов как метод диагностики имеет несколько ограничений. Он не может точно локализовать неисправность. Если трансформатор был залит свежим маслом, результаты не указывают на неисправность.[6]

Рекомендации

  1. ^ Герберт Г. Эрдман (редактор), Электроизоляционные масла, ASTM International, 1988 г. ISBN  0-8031-1179-7, п. 108
  2. ^ «АНАЛИЗ РАСТВОРЕННОГО ГАЗА МИНЕРАЛЬНЫХ НЕФТЯНЫХ ИЗОЛЯЦИОННЫХ ЖИДКОСТЕЙ». Архивировано из оригинал 25 апреля 2012 г.. Получено 2 ноября, 2011.
  3. ^ «Анализ растворенного газа». 2005 [последнее обновление] ≤. Получено Двадцать первое ноября, 2011. Проверить значения даты в: | год = (помощь)
  4. ^ «Использование анализа растворенного газа для обнаружения активных неисправностей в электрооборудовании с масляной изоляцией». Архивировано из оригинал 15 апреля 2012 г.. Получено Двадцать первое ноября, 2011.
  5. ^ Сорбционная экстракция в свободном пространстве (HSSE), сорбционная экстракция с мешалкой (SBSE) и твердофазная микроэкстракция (SPME), применяемые для анализа жареного кофе арабика и кофейного напитка Bicchi C1, Iori C, Rubiolo P и Sandra P, J Agric Food Chem ., 30 января 2002 г., том 50, выпуск 3, страницы 449-459, PMID  11804511
  6. ^ а б Мартин Дж. Хиткот (редактор)., Тринадцатое издание книги J&P Transformer, Новости, 2007 ISBN  978-0-7506-8164-3 страницы 588-615
  7. ^ «Анализ растворенного газа для трансформаторов» (PDF). Получено Двадцать первое ноября, 2011., Линн Хэмрик, "Анализ растворенного газа для трансформаторов"