Chromatografen en hun gebruik in de energiesector

Het apparaat voor chromatografische scheiding en analyse van mengsels van stoffen wordt een chromatograaf genoemd. De chromatograaf bestaat uit: een monsterinvoersysteem, een chromatografische kolom, een detector, een registratie- en thermostatisch systeem en apparaten voor het ontvangen van de gescheiden componenten. Chromatografen zijn vloeistof en gas, afhankelijk van de geaggregeerde toestand van de mobiele fase. Ontwikkelingschromatografie wordt het meest gebruikt.

De chromatograaf werkt als volgt. Het draaggas wordt continu van de ballon naar de chromatografische kolom gevoerd via druk- en stroomregelaars met variabele of constante snelheid. De kolom wordt in een thermostaat geplaatst en gevuld met sorptiemiddel. De temperatuur wordt constant gehouden en ligt in het bereik tot 500 °C.

Vloeibare en gasvormige monsters worden geïnjecteerd met een injectiespuit. De kolom scheidt het mengsel met meerdere componenten in verschillende binaire mengsels die zowel de drager als een van de geanalyseerde componenten bevatten. Afhankelijk van de mate waarin de componenten van de binaire mengsels worden gesorbeerd, komen de mengsels in een bepaalde volgorde de detector binnen.Op basis van het detectieresultaat wordt de verandering in de concentratie van de uitgangscomponenten geregistreerd. De processen die plaatsvinden in de detector worden omgezet in een elektrisch signaal en vervolgens vastgelegd in de vorm van een chromatogram.

In de afgelopen tien jaar is het wijdverbreid geworden in de energiesector. chromatografische analyse van transformatorolie, die goede resultaten laat zien bij de diagnose van transformatoren, helpt bij het identificeren van in de olie opgeloste gassen en bij het vaststellen van defecten in de transformator.

De elektricien neemt gewoon een monster transformator olie, levert het af aan het laboratorium, waar de medewerker van de chemische dienst een chromatografische analyse uitvoert, waarna het overblijft om de juiste conclusies te trekken uit de verkregen resultaten en te beslissen of de transformator verder wordt gebruikt of dat deze moet worden gerepareerd of vervangen.

Afhankelijk van de methode om transformatorolie te ontgassen, zijn er verschillende manieren om een ​​monster te nemen. Laten we vervolgens eens kijken naar twee van de meest populaire methoden.

Als het ontgassen wordt uitgevoerd door middel van vacuüm, wordt het monster genomen in verzegelde glazen injectiespuiten van 5 of 10 ml. De injectiespuit wordt als volgt gecontroleerd op dichtheid: trek de zuiger tot het einde, steek het uiteinde van de naald in de stop, duw de zuiger naar het midden van de spuit en dompel dan de stop met de naald erin vast, samen met de spuit met de zuiger half ingedrukt, onder water. Als er geen luchtbellen zijn, zit de spuit goed vast.

De transformator heeft een aftakleiding voor oliemonstername.De aftakleiding wordt gereinigd, een bepaalde hoeveelheid stilstaande olie erin wordt afgetapt, de injectiespuit en het olie-extractieapparaat worden met olie gewassen en vervolgens wordt een monster genomen. De bemonsteringsbewerking wordt in de volgende volgorde uitgevoerd. Een T-stuk 5 met een plug 7 wordt aangesloten op aftakleiding 1 met behulp van leiding 2 en leiding 3 wordt aangesloten op kraan 4.

De transformatorklep wordt geopend, vervolgens wordt kraan 4 geopend, er wordt tot 2 liter transformatorolie doorheen afgevoerd en vervolgens gesloten. De naald van de injectiespuit 6 wordt door de plug 7 van het T-stuk 5 gestoken en de injectiespuit wordt gevuld met olie. Open klep 4 een beetje, knijp olie uit de spuit - dit is de spuit wassen, deze procedure wordt 2 keer herhaald Neem vervolgens een monster olie in een spuit, haal het uit de plug en steek het in een voorbereide plug.

Sluit de transformatorklep, verwijder het olie-extractiesysteem. De injectiespuit is gemarkeerd met vermelding van de datum, de naam van de werknemer die het monster heeft genomen, de naam van de locatie, de markering van de transformator, de plaats waar de olie wordt afgenomen (reservoir, inlaat), waarna de injectiespuit wordt geplaatst een speciale container, die in het laboratorium wordt verzonden. Vaak wordt de markering in verkorte vorm gedaan en wordt de decodering vastgelegd in het logboek.

Als gedeeltelijke scheiding van de opgeloste gassen gepland is, wordt het monster genomen in een speciale oliecollector. De nauwkeurigheid zal hoger zijn, maar er is een groter volume olie nodig, tot drie liter. De zuiger 1 zakt aanvankelijk naar de bodem, de bel 2, uitgerust met een temperatuursensor 3, met klep 4 gesloten, wordt in gat 5 geschroefd, terwijl klep 6 wordt gesloten. De plug 8 sluit het gat 7 in het onderste deel van het oliecarter af.Het monster wordt genomen uit het mondstuk 9, afgesloten met een stop verbonden met de transformatorpallet. Tap 2 liter olie af.

Aan de aftakleiding is een leiding met een wartelmoer 10 bevestigd.De wartel met de moer is naar boven gericht, waardoor de olie beetje bij beetje kan weglopen, niet meer dan 1 ml per seconde. De bel 2 draait naar buiten en de stang 11 wordt tegen de zuiger 1 gedrukt door de opening 7, waardoor deze omhoog komt. Door de oliecollector te draaien, wordt de moer 10 in het gat 5 geschroefd totdat de olie stopt met stromen.

De olieafscheider wordt met een halve liter per minuut gevuld met transformatorolie. Wanneer de hendel 12 van de zuiger 1 in het gat 7 verschijnt, wordt de plug 8 op zijn plaats geïnstalleerd, bij het gat 7. De olietoevoer wordt afgesneden, de slang wordt niet losgekoppeld, de olieopvangbak wordt omgedraaid, de fitting 10 wordt losgekoppeld, wordt ervoor gezorgd dat de olie spuitmond 5 bereikt, bel 2 wordt op zijn plaats geschroefd, klep 4 moet worden gesloten. De oliecollector wordt voor chromatografische analyse naar het laboratorium gestuurd.

Monsters worden tot analyse maximaal één dag bewaard. Laboratoriumanalyse maakt het mogelijk om resultaten te verkrijgen die een afwijking van het gehalte aan opgeloste gassen van de norm aantonen, in verband waarmee de elektrotechnische dienst beslist over het toekomstige lot van de transformator.

Met chromatografische analyse kunt u het gehalte in de opgeloste olie bepalen: kooldioxide, waterstof, koolmonoxide, evenals methaan, ethaan, acetyleen en ethyleen, stikstof en zuurstof. De aanwezigheid van ethyleen, acetyleen en kooldioxide wordt meestal geanalyseerd. Hoe kleiner de hoeveelheid geanalyseerde gassen, hoe minder verschillende beginnende storingen worden gedetecteerd.

Momenteel is het dankzij chromatografische analyse mogelijk om twee groepen transformatorstoringen te identificeren:

• Isolatiedefecten (ontladingen in papierolie-isolatie, oververhitting van vaste isolatie);

• Defecten in onder spanning staande delen (oververhitting van metaal, lekkage in olie).

Defecten van de eerste groep gaan gepaard met het vrijkomen van koolmonoxide en kooldioxide. De concentratie kooldioxide dient als criterium voor de toestand van open ademende transformatoren en stikstofbescherming van transformatorolie. Er zijn kritische concentratiewaarden bepaald, waarmee gevaarlijke defecten van de eerste groep kunnen worden beoordeeld; er zijn speciale tafels.

Defecten van de tweede groep worden gekenmerkt door de vorming van acetyleen en ethyleen in de olie en waterstof en methaan als begeleidende gassen.

Defecten van de eerste groep, geassocieerd met schade aan de isolatie van de wikkelingen, vormen het grootste gevaar. Zelfs met een klein mechanisch effect op de plaats van het defect kan er al een boog gevormd worden. Dergelijke transformatoren hebben vooral reparatie nodig.

Maar koolstofdioxide kan worden gegenereerd om andere redenen die geen verband houden met het falen van de spoelen, de oorzaken kunnen bijvoorbeeld veroudering van de olie zijn of frequente overbelasting en oververhitting die verband houden met een storing in het koelsysteem. per ongeluk wordt kooldioxide in het koelsysteem gevoerd in plaats van stikstof, dus het is belangrijk om de chemische analyse en elektrische testgegevens te overwegen voordat u conclusies trekt. U kunt de chromatografische analysegegevens vergelijken van een vergelijkbare transformator die onder vergelijkbare omstandigheden werkt.

Tijdens de diagnostiek zal de locatie van de isolatie donkerbruin van kleur zijn en duidelijk afsteken tegen de algemene achtergrond van de gehele isolatie. Mogelijke sporen van lekkage op de isolatie in de vorm van vertakte scheuten.

Fouten in onder spanning staande verbindingen die zich dicht bij vaste isolatie bevinden, zijn het gevaarlijkst. Een toename van de concentratie kooldioxide laat zien dat de vaste isolatie wordt aangetast, vooral bij het vergelijken van de analytische gegevens voor een vergelijkbare transformator. Meet de weerstand van de wikkelingen, bepaal de storing. Transformatoren met deze defecten, evenals met defecten van de eerste groep, moeten allereerst worden gerepareerd.

In het geval dat acetyleen en ethyleen worden overschreden bij een normale concentratie kooldioxide, treedt oververhitting van het magnetische circuit of delen van de structuur op. Zo'n transformator heeft binnen een half jaar een revisie nodig. Het is belangrijk om rekening te houden met andere oorzaken, bijvoorbeeld gerelateerd aan een storing in het koelsysteem.

Tijdens de reparatiewerkzaamheden van transformatoren met geïdentificeerde schade van de tweede groep vinden ze vaste en stroperige producten van olie-afbraak op de schadeplaatsen, ze hebben een zwarte kleur. Wanneer de transformator na reparatie opnieuw wordt opgestart, zal een snelle analyse, binnen de eerste maand na de reparatie, hoogstwaarschijnlijk de aanwezigheid van eerder gedetecteerde gassen aantonen, maar hun concentratie zal veel lager zijn; de kooldioxideconcentratie zal niet toenemen. Als de concentratie begint toe te nemen, blijft het defect bestaan.

Transformatoren met oliefilmbescherming en andere transformatoren waarvan de analyse de vermoedelijke schade aan de vaste isolatie niet bevestigt, moeten worden onderworpen aan geavanceerde opgeloste gaschromatografische analyse.

Schade aan vaste isolatie die gepaard gaat met frequente ontladingen is de gevaarlijkste vorm van schade. Als twee of meer gasconcentratieverhoudingen dit aangeven, is verdere werking van de transformator riskant en alleen toegestaan ​​met toestemming van de fabrikant, en mag het defect de vaste isolatie niet aantasten.

De chromatografische analyse wordt om de twee weken herhaald en als binnen drie maanden de verhouding van opgeloste gasconcentraties niet verandert, wordt de harde isolatie niet aangetast.

De snelheid waarmee de gasconcentratie verandert, duidt ook op defecten. Met frequente lozingen in olie, verhoogt acetyleen zijn concentratie met 0,004-0,01% per maand of meer, en met 0,02-0,03% per maand - met frequente lozingen in vaste isolatie. Bij oververhitting neemt de snelheid waarmee de concentratie van acetyleen en methaan toeneemt af, in dit geval is het noodzakelijk om de olie te ontgassen en vervolgens eens in de zes maanden te analyseren.

Volgens de regelgeving moet chromatografische analyse van transformatorolie elke zes maanden worden uitgevoerd en moeten 750 kV-transformatoren twee weken na ingebruikname worden geanalyseerd.

Laboratoriumtesten van transformatorolie voor chemische chromatografische analyse

Effectieve diagnose van transformatorolie door chromatografische analyse maakt het tegenwoordig mogelijk om de hoeveelheid werk aan duur onderhoud van transformatoren in veel energiesystemen te verminderen.Het is niet langer nodig om de netwerken los te koppelen om de isolatie-eigenschappen te meten, het volstaat om een ​​monster van de transformatorolie te nemen.

De chromatografische analyse van transformatorolie is tegenwoordig dus een onmisbare methode om transformatordefecten in het vroegste stadium van hun verschijning te controleren, het stelt u in staat om de verwachte aard van de defecten en de mate van hun ontwikkeling te bepalen. door de concentraties van in de olie opgeloste gassen en de snelheid waarmee ze toenemen, vergeleken met de grenswaarden. Voor transformatoren met een spanning van 100 kV en hoger dient een dergelijke analyse minimaal eens per half jaar te worden uitgevoerd.

Het zijn de chromatografische analysemethoden die het mogelijk maken om de mate van verslechtering van de isolatoren, oververhitting van de stroomvoerende delen en de aanwezigheid van elektrische ontladingen in de olie te beoordelen. Op basis van de mate van verwachte uitval van de transformatorisolatie, op basis van de gegevens verkregen na een reeks analyses, kan worden beoordeeld of de transformator buiten gebruik moet worden gesteld en ter reparatie moet worden aangeboden. Hoe eerder de zich ontwikkelende defecten worden geïdentificeerd, hoe kleiner het risico op accidentele schade en hoe kleiner het volume van reparatiewerkzaamheden.