Kromatografi in njihova uporaba v energetiki

Napravo za kromatografsko ločevanje in analizo zmesi snovi imenujemo kromatograf... Kromatograf sestavljajo: sistem za vnos vzorca, kromatografska kolona, ​​detektor, registracijski in termostatski sistem ter naprave za sprejem ločenih komponent. Kromatografi so glede na agregatno stanje mobilne faze tekočinski in plinski. Najpogosteje se uporablja razvijalna kromatografija.

Kromatograf deluje na naslednji način. Nosilni plin se neprekinjeno dovaja iz balona v kromatografsko kolono prek regulatorjev tlaka in pretoka s spremenljivo ali konstantno hitrostjo. Kolona se postavi v termostat in napolni s sorbentom. Temperatura se vzdržuje konstantno in je v območju do 500 °C.

Tekoče in plinaste vzorce vbrizgamo z brizgo. Kolona loči večkomponentno mešanico na več binarnih mešanic, ki vključujejo tako nosilec kot eno od analiziranih komponent. Glede na stopnjo sorbiranosti komponent binarnih zmesi pridejo zmesi v detektor v določenem vrstnem redu.Na podlagi rezultata detekcije se zabeleži sprememba koncentracije izhodnih komponent. Procesi, ki se pojavljajo v detektorju, se pretvorijo v električni signal, nato pa se zabeležijo v obliki kromatograma.

V zadnjih desetih letih se je močno razširil v energetiki. kromatografska analiza transformatorskega olja, ki kaže dobre rezultate pri diagnostiki transformatorjev, pomaga pri identifikaciji v olju raztopljenih plinov in pri ugotavljanju prisotnosti napak v transformatorju.

Električar samo vzame vzorec transformatorsko olje, ga dostavi v laboratorij, kjer uslužbenec kemijske službe opravi kromatografsko analizo, po kateri je treba na podlagi dobljenih rezultatov narediti pravilne zaključke in se odločiti, ali bomo transformator uporabljali naprej ali ga je treba popraviti ali zamenjati.

Glede na način odplinjevanja transformatorskega olja obstaja več načinov odvzema vzorca. Nato si oglejmo dve najbolj priljubljeni metodi.

Če se razplinjevanje izvaja z vakuumom, se vzorec odvzame v zaprtih 5 ali 10 ml steklenih brizgah. Tesnost brizge se preveri na naslednji način: bat potegnite do konca, konec igle zabodite v zamašek, bat potisnite do sredine brizge, nato potopite zamašek z iglo, zapičeno vanj, skupaj z brizgo z napol potisnjenim batom, pod vodo. Če ni zračnih mehurčkov, je brizga tesna.

Transformator ima odcep za vzorčenje olja.Odcepno cev očistimo, iz nje izlijemo določeno količino zastalega olja, brizgalko in napravo za ekstrakcijo olja operemo z oljem in nato vzamemo vzorec. Postopek vzorčenja se izvede v naslednjem zaporedju. Tee 5 s čepom 7 je priključen na odcepno cev 1 s pomočjo cevi 2, cev 3 pa je priključena na pipo 4.

Ventil transformatorja se odpre, nato se odpre pipa 4, skozi katero se izpusti do 2 litra transformatorskega olja in se nato zapre. Igla brizge 6 se vstavi skozi čep 7 T-cevi 5 in brizga se napolni z oljem. Nekoliko odpremo ventil 4, iz brizge iztisnemo olje — to je pranje brizge, ta postopek ponovimo 2x.Nato v brizgo vzamemo vzorec olja, ga odstranimo iz čepa in zataknemo v pripravljen čep.

Zaprite ventil transformatorja, odstranite sistem za ekstrakcijo olja. Brizga je označena z navedbo datuma, imena zaposlenega, ki je vzel vzorec, imena lokacije, oznake transformatorja, mesta odvzema olja (rezervoar, dovod), nato pa se brizga položi v posebno posodo, ki se pošlje v laboratorij. Pogosto se označevanje izvede v skrajšani obliki, dekodiranje pa se zabeleži v dnevniku.

Če je predvidena delna separacija raztopljenih plinov, se vzorec odvzame v posebnem zbiralniku olja. Natančnost bo večja, vendar bo potrebna večja količina olja, do tri litre. Bat 1 se sprva potopi na dno, mehurček 2, opremljen s temperaturnim senzorjem 3, z zaprtim ventilom 4 se privije v luknjo 5, medtem ko je ventil 6 zaprt. Čep 8 zapira luknjo 7 v spodnjem delu oljnega korita.Vzorec se vzame iz šobe 9, zaprte z zamaškom, ki je povezan s paleto transformatorja. Odlijte 2 litra olja.

Na odcepno cev je pritrjena cev s spojno matico 10. Spoj z matico je usmerjen navzgor, kar omogoča, da olje postopoma odteka, ne več kot 1 ml na sekundo. Mehurček 2 se izkaže in palica 11 se pritisne na bat 1 skozi odprtino 7 in ga dvigne. Z obračanjem zbiralnika olja se matica 10 privije na luknjo 5, dokler olje ne preneha teči.

Ločevalnik olja je napolnjen s transformatorskim oljem s hitrostjo pol litra na minuto. Ko se ročaj 12 bata 1 pojavi v luknji 7, je čep 8 nameščen na mestu, pri luknji 7. Dovod olja je prekinjen, cev ni odklopljena, zbiralnik olja je obrnjen, priključek 10 je odklopljen, se zagotovi, da olje doseže šobo 5, mehurček 2 je privit na svoje mesto, ventil 4 mora biti zaprt. Zbiralnik olja se pošlje v laboratorij na kromatografsko analizo.

Vzorci se do analize hranijo največ en dan. Laboratorijska analiza omogoča pridobitev rezultatov, ki kažejo odstopanje vsebnosti raztopljenih plinov od norme, v zvezi s čimer elektrotehnična služba odloča o nadaljnji usodi transformatorja.

Kromatografska analiza vam omogoča, da določite vsebnost v raztopljenem olju: ogljikov dioksid, vodik, ogljikov monoksid, pa tudi metan, etan, acetilen in etilen, dušik in kisik. Najpogosteje se analizira prisotnost etilena, acetilena in ogljikovega dioksida. Manjša kot je količina analiziranih plinov, manj je različnih začetnih okvar zaznanih.

Trenutno je zahvaljujoč kromatografski analizi mogoče identificirati dve skupini okvar transformatorja:

• Izolacijske napake (razelektritve v papirno-oljni izolaciji, pregrevanje trdne izolacije);

• Napake v delih pod napetostjo (pregrevanje kovine, puščanje v olje).

Napake prve skupine spremlja sproščanje ogljikovega monoksida in ogljikovega dioksida. Koncentracija ogljikovega dioksida služi kot merilo za stanje odprtih transformatorjev in dušikove zaščite transformatorskega olja. Določene so bile vrednosti kritične koncentracije, ki omogočajo oceno nevarnih napak prve skupine; obstajajo posebne tabele.

Za napake druge skupine je značilna tvorba acetilena in etilena v olju ter vodika in metana kot spremljajočih plinov.

Največjo nevarnost predstavljajo napake prve skupine, povezane s poškodbo izolacije navitij. Tudi z rahlim mehanskim učinkom na mestu napake se že lahko oblikuje lok. Takšni transformatorji potrebujejo predvsem popravilo.

Toda ogljikov dioksid lahko nastane iz drugih razlogov, ki niso povezani z okvaro tuljav, na primer, vzroki so lahko staranje olja ali pogoste preobremenitve in pregrevanje, povezano z okvaro hladilnega sistema.Obstajajo primeri, ko ogljik se v hladilni sistem pomotoma dovaja dioksid namesto dušika, zato je pomembno, da pred kakršnimi koli sklepi upoštevate podatke o kemični analizi in električnih preskusih. Lahko primerjate podatke kromatografske analize podobnega transformatorja, ki deluje pod podobnimi pogoji.

Med diagnostiko bo mesto izolacije temno rjave barve in bo jasno izstopalo na splošnem ozadju celotne izolacije. Možni sledovi puščanja na izolaciji v obliki razvejanih poganjkov.

Najbolj nevarne so napake na priključkih pod napetostjo, ki se nahajajo blizu trdne izolacije. Povečanje koncentracije ogljikovega dioksida kaže, da je prizadeta trdna izolacija, še toliko bolj, če primerjamo analitične podatke za podoben transformator. Izmerite upornost navitij, ugotovite okvaro. Transformatorje s temi napakami, pa tudi z napakami prve skupine, je treba najprej popraviti.

V primeru, da sta acetilen in etilen presežena pri normalni koncentraciji ogljikovega dioksida, pride do pregretja magnetnega kroga ali delov strukture. Takšen transformator potrebuje remont v naslednjih šestih mesecih. Pomembno je upoštevati druge vzroke, na primer povezane z okvaro hladilnega sistema.

Med popravilom transformatorjev z ugotovljeno poškodbo druge skupine na mestih poškodb najdemo trdne in viskozne produkte razgradnje olja, ki so črne barve. Ob ponovnem zagonu transformatorja po popravilu bo hitra analiza v prvem mesecu po popravilu najverjetneje pokazala prisotnost predhodno zaznanih plinov, vendar bo njihova koncentracija precej manjša; koncentracija ogljikovega dioksida se ne bo povečala. Če začne koncentracija naraščati, napaka ostane.

Transformatorje z zaščito oljnega filma in druge transformatorje, pri katerih analiza ne potrdi domnevne poškodbe trdne izolacije, je treba opraviti napredno plinsko kromatografsko analizo.

Poškodbe trdne izolacije, ki jih spremljajo pogoste razelektritve, so najnevarnejše vrste poškodb. Če na to kažeta dve ali več koncentracijskih razmerij plinov, je nadaljnje obratovanje transformatorja tvegano in dovoljeno le z dovoljenjem proizvajalca, okvara pa ne sme vplivati ​​na trdno izolacijo.

Kromatografsko analizo ponovimo vsaka dva tedna in če se v treh mesecih razmerje koncentracij raztopljenih plinov ne spremeni, toga izolacija ni prizadeta.

Hitrost spreminjanja koncentracije plina prav tako kaže na napake. Pri pogostih izpustih v olje acetilen poveča svojo koncentracijo za 0,004-0,01% na mesec ali več in za 0,02-0,03% na mesec - s pogostimi izpusti v trdno izolacijo. Pri pregrevanju se stopnja povečanja koncentracije acetilena in metana zmanjša, v tem primeru je potrebno razpliniti olje in ga nato analizirati enkrat na šest mesecev.

Po predpisih je treba kromatografsko analizo transformatorskega olja opraviti vsakih šest mesecev, transformatorje 750 kV pa dva tedna po zagonu.

Laboratorijsko testiranje transformatorskega olja za kemijsko kromatografsko analizo

Učinkovita diagnostika transformatorskega olja s kromatografsko analizo danes omogoča zmanjšanje obsega dela pri dragem vzdrževanju transformatorjev v številnih elektroenergetskih sistemih.Za merjenje izolacijskih karakteristik ni več treba odklapljati omrežij, dovolj je le vzeti vzorec transformatorskega olja.

Tako je kromatografska analiza transformatorskega olja danes nepogrešljiva metoda za spremljanje napak transformatorja v najzgodnejši fazi njihovega pojava, omogoča vam, da določite pričakovano naravo napak in stopnjo njihovega razvoja.Stanje transformatorja se ocenjuje s koncentracijami plinov, raztopljenih v olju, in hitrostjo njihovega povečevanja ter jih primerjamo z mejnimi vrednostmi. Za transformatorje z napetostjo 100 kV in več je treba takšno analizo opraviti vsaj enkrat na šest mesecev.

Prav kromatografske metode analize omogočajo oceno stopnje dotrajanosti izolatorjev, pregrevanja tokovnih delov in prisotnosti električnih razelektritev v olju. Glede na obseg pričakovane okvare izolacije transformatorja, na podlagi podatkov, pridobljenih po nizu analiz, je mogoče oceniti, da je treba transformator izločiti iz obratovanja in dati v popravilo. Prej kot so ugotovljene nastajajoče napake, manjša je nevarnost nenamerne škode in manjši bo obseg popravil.