Kromatografi i njihova primjena u elektroenergetici

Uređaj za kromatografsko odvajanje i analizu smjesa tvari naziva se kromatograf... Kromatograf se sastoji od: sustava za uvođenje uzorka, kromatografske kolone, detektora, registracijskog i termostatskog sustava te uređaja za prihvat odvojenih komponenti. Kromatografi su tekući i plinoviti, ovisno o agregatnom stanju mobilne faze. Najčešće se koristi razvijanje kromatografijom.

Kromatograf radi na sljedeći način. Plin nositelj kontinuirano se dovodi iz balona u kromatografsku kolonu kroz regulatore tlaka i protoka promjenjive ili konstantne brzine. Kolona se stavi u termostat i napuni sorbentom. Temperatura se održava konstantnom i kreće se u rasponu do 500 °C.

Tekući i plinoviti uzorci ubrizgavaju se štrcaljkom. Kolona razdvaja višekomponentnu smjesu u nekoliko binarnih smjesa koje uključuju i nosač i jednu od analiziranih komponenti. Ovisno o stupnju sorbiranosti komponenti binarnih smjesa, smjese određenim redoslijedom ulaze u detektor.Na temelju rezultata detekcije bilježi se promjena koncentracije izlaznih komponenti. Procesi koji se odvijaju u detektoru pretvaraju se u električni signal, a zatim se bilježe u obliku kromatograma.

U posljednjih desetak godina postao je raširen u elektroprivredi. kromatografska analiza transformatorskog ulja, koja pokazuje dobre rezultate u dijagnostici transformatora, pomaže u identificiranju plinova otopljenih u ulju i utvrđivanju prisutnosti nedostataka u transformatoru.

Električar samo uzima uzorak transformatorsko ulje, dostavlja ga u laboratorij, gdje djelatnik kemijske službe vrši kromatografsku analizu, nakon čega preostaje iz dobivenih rezultata izvući ispravne zaključke i odlučiti hoće li se transformator dalje koristiti ili mu je potreban popravak ili zamjena.

Ovisno o načinu otplinjavanja transformatorskog ulja postoji više načina uzimanja uzorka. Zatim, pogledajmo dvije najpopularnije metode.

Ako se otplinjavanje provodi vakuumom, uzorak se uzima u zatvorene staklene štrcaljke od 5 ili 10 ml. Štrcaljka se provjerava na nepropusnost na sljedeći način: povucite klip do kraja, zabodite kraj igle u čep, gurnite klip dovodeći ga do sredine štrcaljke, zatim uronite čep s iglom zabodenom u njega, zajedno sa štrcaljkom s dopola pritisnutim klipom, pod vodom. Ako nema mjehurića zraka, štrcaljka je nepropusna.

Transformator ima granu cijevi za uzorkovanje ulja.Ogranak se očisti, ispusti određena količina ustajalog ulja u njemu, uljem se opere štrcaljka i uređaj za izvlačenje ulja, a zatim se uzme uzorak. Operacija uzorkovanja izvodi se sljedećim redoslijedom. T-račva 5 s čepom 7 spojena je na granu cijevi 1 pomoću cijevi 2, a cijev 3 spojena je na slavinu 4.

Ventil transformatora se otvori, zatim se otvori slavina 4, kroz koju se ispusti do 2 litre transformatorskog ulja, a zatim zatvori. Igla štrcaljke 6 umetnuta je kroz čep 7 T-kraka 5 i štrcaljka je napunjena uljem. Malo otvoriti ventil 4, istisnuti ulje iz štrcaljke — ovo je pranje štrcaljke, ovaj postupak se ponavlja 2 puta. Zatim uzeti uzorak ulja u špricu, skinuti ga sa čepa i zabiti u pripremljeni čep.

Zatvorite ventil transformatora, uklonite sustav za ekstrakciju ulja. Na štrcaljku se stavlja oznaka datuma, ime djelatnika koji je uzeo uzorak, naziv radilišta, oznaka transformatora, mjesto uzimanja ulja (spremnik, dovod), nakon čega se štrcaljka stavlja u poseban spremnik, koji se šalje u laboratorij. Često se označavanje vrši u skraćenom obliku, a dešifriranje se bilježi u dnevniku.

Ako se planira djelomično odvajanje otopljenih plinova, uzorak se uzima u posebnom sakupljaču ulja. Točnost će biti veća, ali bit će potrebna veća količina ulja, do tri litre. Klip 1 prvo tone na dno, mjehurić 2, opremljen temperaturnim senzorom 3, sa zatvorenim ventilom 4, uvrće se u otvor 5, dok je ventil 6 zatvoren. Čep 8 zatvara otvor 7 u donjem dijelu korita ulja.Uzorak se uzima iz mlaznice 9, zatvorene čepom spojenim na paletu transformatora. Ocijedite 2 litre ulja.

Na granu cijevi pričvršćena je cijev sa spojnom maticom 10. Spoj s maticom je usmjeren prema gore, što omogućuje da ulje malo po malo istječe, ne više od 1 ml u sekundi. Mjehurić 2 izlazi i šipka 11 se pritišće na klip 1 kroz otvor 7, podižući ga prema gore. Okretanjem kolektora ulja, matica 10 se zavrta na rupu 5 dok ulje ne prestane teći.

Separator ulja se puni transformatorskim uljem brzinom od pola litre u minuti. Kada se ručka 12 klipa 1 pojavi u otvoru 7, čep 8 je postavljen na mjesto, na otvor 7. Dovod ulja je prekinut, crijevo nije odvojeno, sakupljač ulja je okrenut, spojnica 10 je odspojen, osigurava se da ulje dospije u mlaznicu 5, mjehurić 2 je pričvršćen na svoje mjesto, ventil 4 mora biti zatvoren. Sakupljač ulja šalje se u laboratorij na kromatografsku analizu.

Uzorci se do analize čuvaju najviše jedan dan. Laboratorijska analiza omogućuje dobivanje rezultata koji pokazuju odstupanje sadržaja otopljenih plinova od norme, u vezi s čime elektrotehnička služba odlučuje o daljnjoj sudbini transformatora.

Kromatografska analiza omogućuje određivanje sadržaja u otopljenom ulju: ugljični dioksid, vodik, ugljični monoksid, kao i metan, etan, acetilen i etilen, dušik i kisik. Najčešće se analizira prisutnost etilena, acetilena i ugljičnog dioksida. Što je manja količina analiziranih plinova, manja je raznolikost početnih kvarova.

Trenutno, zahvaljujući kromatografskoj analizi, moguće je identificirati dvije skupine kvarova transformatora:

• Izolacijski nedostaci (pražnjenja u papirno-uljnoj izolaciji, pregrijavanje čvrste izolacije);

• Kvarovi u dijelovima pod naponom (pregrijavanje metala, curenje u ulje).

Defekti prve skupine popraćeni su oslobađanjem ugljičnog monoksida i ugljičnog dioksida. Koncentracija ugljičnog dioksida služi kao kriterij stanja otvorenih transformatora i dušične zaštite transformatorskog ulja. Određene su kritične vrijednosti koncentracije koje omogućuju procjenu opasnih nedostataka prve skupine; postoje posebne tablice.

Defekti druge skupine karakterizirani su stvaranjem acetilena i etilena u ulju te vodika i metana kao popratnih plinova.

Nedostaci prve skupine, povezani s oštećenjem izolacije namota, predstavljaju najveću opasnost. Čak i uz lagani mehanički učinak na mjesto oštećenja, već se može formirati luk. Takvi transformatori prvenstveno trebaju popravak.

Ali ugljični dioksid se može generirati iz drugih razloga koji nisu povezani s kvarom zavojnica, na primjer, uzroci mogu biti starenje ulja ili česta preopterećenja i pregrijavanje povezano s kvarom rashladnog sustava. Postoje slučajevi kada ugljik dioksid se greškom dovodi u rashladni sustav umjesto dušika, stoga je važno uzeti u obzir kemijsku analizu i podatke o električnom ispitivanju prije donošenja bilo kakvih zaključaka. Možete usporediti podatke kromatografske analize sličnog transformatora koji radi pod sličnim uvjetima.

Tijekom dijagnostike, mjesto izolacije bit će tamno smeđe boje i jasno će se istaknuti na općoj pozadini cijele izolacije. Mogući tragovi curenja na izolaciji u obliku razgranatih izdanaka.

Najopasniji su kvarovi na priključcima pod naponom koji se nalaze u blizini čvrste izolacije. Povećanje koncentracije ugljičnog dioksida pokazuje da je oštećena čvrsta izolacija, još više kada se uspoređuju analitički podaci za sličan transformator. Izmjerite otpor namota, utvrdite kvar. Transformatore s ovim nedostacima, kao i s nedostacima prve skupine, potrebno je prije svega popraviti.

U slučaju prekoračenja acetilena i etilena pri normalnoj koncentraciji ugljičnog dioksida dolazi do pregrijavanja magnetskog kruga ili dijelova strukture. Takav transformator treba remontirati u sljedećih šest mjeseci. Važno je razmotriti druge uzroke, na primjer povezane s kvarom rashladnog sustava.

Tijekom popravka transformatora s identificiranim oštećenjima druge skupine, na mjestima oštećenja nalaze se čvrsti i viskozni proizvodi razgradnje ulja, crne su boje. Kada se transformator ponovno pokrene nakon popravka, brza analiza, unutar prvog mjeseca nakon popravka, najvjerojatnije će pokazati prisutnost prethodno detektiranih plinova, ali će njihova koncentracija biti znatno niža; koncentracija ugljičnog dioksida se neće povećati. Ako se koncentracija počne povećavati, kvar ostaje.

Transformatori sa zaštitom od uljnog filma i ostali transformatori kod kojih analiza ne potvrdi sumnju na oštećenje čvrste izolacije moraju se podvrgnuti naprednoj kromatografskoj analizi otopljenog plina.

Oštećenje čvrste izolacije praćeno čestim pražnjenjima je najopasnija vrsta oštećenja. Ako na to ukazuju dva ili više omjera koncentracije plina, daljnji rad transformatora je rizičan i dopušten je samo uz dopuštenje proizvođača, a kvar ne smije utjecati na čvrstu izolaciju.

Kromatografska analiza se ponavlja svaka dva tjedna, a ako se unutar tri mjeseca omjer koncentracija otopljenog plina ne promijeni, tada kruta izolacija nije oštećena.

Brzina promjene koncentracije plina također ukazuje na nedostatke. Kod čestih ispuštanja u ulje, acetilen povećava svoju koncentraciju za 0,004-0,01% mjesečno ili više, a za 0,02-0,03% mjesečno - kod čestih ispuštanja u čvrstu izolaciju. Kod pregrijavanja smanjuje se brzina povećanja koncentracije acetilena i metana, u ovom slučaju potrebno je otpliniti ulje, a zatim ga analizirati svakih šest mjeseci.

Prema propisima, kromatografska analiza transformatorskog ulja mora se raditi svakih šest mjeseci, a transformatori 750 kV moraju se analizirati dva tjedna nakon puštanja u rad.

Laboratorijsko ispitivanje transformatorskog ulja za kemijsku kromatografsku analizu

Učinkovita dijagnoza transformatorskog ulja kromatografskom analizom danas omogućuje smanjenje obima posla na skupom održavanju transformatora u mnogim elektroenergetskim sustavima.Za mjerenje izolacijskih karakteristika više nije potrebno odvajati mreže, dovoljno je samo uzeti uzorak transformatorskog ulja.

Dakle, kromatografska analiza transformatorskog ulja danas je nezamjenjiva metoda za praćenje nedostataka transformatora u najranijoj fazi njihove pojave, omogućuje određivanje očekivane prirode nedostataka i stupnja njihovog razvoja.Stanje transformatora se procjenjuje koncentracijama plinova otopljenih u ulju i brzinom njihova porasta, uspoređujući ih s graničnim vrijednostima. Za transformatore s naponom od 100 kV i više, takva se analiza mora provesti najmanje jednom u šest mjeseci.

Upravo kromatografske metode analize omogućuju procjenu stupnja dotrajalosti izolatora, pregrijavanja dijelova pod strujom i prisutnosti električnih pražnjenja u ulju. Na temelju opsega očekivanog proboja izolacije transformatora, na temelju podataka dobivenih nizom analiza, moguće je procijeniti potrebu isključenja transformatora iz pogona i davanja na popravak. Što se prije otkriju nedostaci u razvoju, to je manji rizik od slučajnog oštećenja i manji će biti obujam popravaka.