家デザインオイルのクロマトグラフィー分析。変圧器油に溶解したガスのクロマトグラフィー分析

デザイン

オイルのクロマトグラフィー分析。変圧器油に溶解したガスのクロマトグラフィー分析

5/9 ページ

変圧器の動作中に油組成の変化を監視する必要があるため、変圧器油に含まれる化合物の信頼できる定性的および定量的測定を提供できる分析方法を選択するという問題が生じます。これらの要件はクロマトグラフィーによって最大限満たされます。クロマトグラフィーは、複雑な混合物を個々の成分に分離する段階と、それらの定量的な測定段階を組み合わせた複雑な方法です。これらの分析結果に基づいて、油が封入された機器の状態を評価します。

油に溶解したガスのクロマトグラフィー分析により、開発の初期段階で変圧器の欠陥、予想される欠陥の性質、および既存の損傷の程度を特定することが可能になります。変圧器の状態は、分析から得られた定量データとガス濃度の限界値との比較、および油中のガス濃度の増加率によって評価されます。電圧 110 kV 以上の変圧器のこの分析は、少なくとも 6 か月に 1 回実行する必要があります。

特徴的な主なガス特定のタイプ変圧器の欠陥には、水素 H2、アセチレン C2H2、エタン C2H6、メタン CH4、エチレン C2H4、酸化二酸化炭素、二酸化炭素 CO2 があります。

水素は電気的欠陥（オイル中の部分放電、スパーク放電、アーク放電）を特徴づけます。アセチレン - 活性要素の過熱。エタン - 最大 300°C の温度範囲でのオイルの加熱と巻線の固体絶縁。エチレン - 300°Cを超えるオイルの高温加熱と巻線の固体絶縁。一酸化炭素と二酸化炭素 - 巻線の固体絶縁体の過熱と放電。

変圧器油中のこれらのガスの量と比率を分析することにより、変圧器の以下の欠陥を検出できます。

1. 磁気回路の通電部品および構造要素の過熱。主なガス：エチレンまたはアセチレン。特徴的なガス: 水素、メタン、エタン。固体絶縁体に欠陥があると、酸化水素や二酸化水素の濃度が著しく増加します。

充電部の過熱は、以下によって判断できます。スイッチングデバイスの接点の焼損。静電シールドの緩み。低電圧巻線タップまたは入力のブッシングスタッドの接触接続部の弱化および加熱。巻線要素のはんだ付けが壊れている。巻線導体の短絡やその他の欠陥。

磁気回路構造要素の過熱は、次の要因によって判断できます。電磁鋼板の絶縁が不十分である。短絡回路の形成を伴うタイロッド、ヨークビームの絶縁違反。ヨークビーム、包帯、圧迫リングにおける漂遊磁界による全体的な加熱および許容できない局所的な加熱。磁気回路の不適切な接地およびその他の欠陥。

2. 固体絶縁体の欠陥。これらの欠陥は、充電部による絶縁体の過熱や絶縁体内の放電によって発生する可能性があります。充電部の絶縁が過熱すると、主なガスは一酸化炭素と二酸化炭素であり、それらの CO2/CO 比は通常 13 より大きくなります。特徴的な低含有ガスは水素、メタン、エチレン、エタンです。通常、アセチレンは存在しません。

固体絶縁体中での放電中の主なガスはアセチレンと水素であり、内容物に関係なく特徴的なガスはメタンとエチレンです。この場合、CO 2 /CO 比は通常 5 未満です。

3. 油中の放電。これらは部分放電、スパーク放電、アーク放電です。部分放電では、主なガスは水素です。含有量の少ない特徴的なガスはメタンとエチレンです。スパーク放電とアーク放電では、主なガスは水素とアセチレンです。含有量に関係なく、特徴的なガスはメタンとエチレンです。

欠陥を特定し、その後少なくとも 2 ～ 3 回の測定でそれを確認した後、主にグループ 2 の欠陥を含む変圧器の使用を中止する計画を立てる必要があります。発生中の欠陥のある変圧器の使用を中止するのが早ければ早いほど、緊急時の損傷のリスクと量が少ないほど修理作業.

診断結果に基づいて変圧器の運転を停止する必要があるが、何らかの客観的な理由によりそれができない場合は、頻繁にオイルをサンプリングし、ガスのクロマトグラフィー分析を行って制御下に置いておく必要があります。

油に溶解したガスのクロマトグラフィー分析により、変圧器に発生している欠陥だけでなく、巻線の絶縁の一般的な状態も特定することができます。変圧器巻線絶縁体の摩耗の程度を評価することを可能にする客観的な指標はその重合度であり、その減少は動作中の絶縁体の物理的および化学的破壊（破壊）の深さを直接特徴付けます。セルロース絶縁体の破壊は、変圧器油中の一酸化炭素および二酸化炭素の含有量の増加、およびフラン誘導体の形成を伴います。特に、CO と CO2 の合計濃度が 1% を超える場合は、セルロース断熱材の劣化を示している可能性があります。フラン誘導体の形成は、紙断熱材の老化の直接の結果です。

液体クロマトグラフィー法を使用すると、油やその他の変圧器絶縁材料を老化から保護する変圧器油中の酸化防止剤添加剤の必要な含有量を決定および制御できます。

環境に優しい液体誘電体を使用した変圧器は、従来の石油変圧器より高価ですが、乾式変圧器よりは安価であり、乾式変圧器との競争に成功しています。火災安全配電ネットワークでは 6...35 kV。

9.7. 変圧器油に溶解したガスのクロマトグラフィー分析

変圧器の特定のタイプの欠陥を特徴付ける主なガスは、水素 H2、アセチレン C2 H2、エタン C2 H6、メタン CH4、エチレン C2 H4、酸化二酸化炭素、および二酸化炭素 CO2 です。

水素は電気的欠陥（オイル中の部分放電、スパーク放電、アーク放電）を特徴づけます。アセチレン – 活性元素の過熱。エタン – 最大 300°C の温度範囲でのオイルの加熱と巻線の固体絶縁。エチレン – 300°C を超えるオイルの高温加熱と巻線の固体絶縁。一酸化炭素と二酸化炭素 - 巻線の固体絶縁体の過熱と放電。

変圧器油中のこれらのガスの量と比率を分析することにより、変圧器の以下の欠陥を検出できます。

1. 通電部品および磁心の構造要素の過熱。主なガス：エチレンまたはアセチレン。特徴的なガス: 水素、メタン、エタン。固体絶縁体に欠陥があると、酸化水素や二酸化水素の濃度が著しく増加します。

2. 固体絶縁欠陥。これらの欠陥は、充電部による絶縁体の過熱や絶縁体内の放電によって発生する可能性があります。充電部の絶縁体が過熱すると、主なガスは一酸化炭素と二酸化炭素であり、その比率は

CO2 /CO は通常 13 より大きく、特徴的な低含有ガスは水素、メタン、エチレン、エタンです。通常、アセチレンは存在しません。

固体絶縁体での放電中の主なガスはアセチレンと水素であり、内容物に関係なく特徴的なガスはメタンです。

そしてエチレン。この場合、COの割合は 2 /CO は通常 5 未満です。

3. 油中の放電。これらは部分放電、スパーク放電、アーク放電です。部分放電では、主なガスは水素です。含有量の少ない特徴的なガスはメタンとエチレンです。スパーク放電とアーク放電では、主なガスは水素です

そしてアセチレン; 含有量に関係なく、特徴的なガスはメタンとエチレンです。

欠陥を特定し、その後少なくとも 2 回または 3 回の測定でそれを確認した後、主にグループ 2 の欠陥を含む変圧器の使用を中止する計画を立てる必要があります。発生中の欠陥のある変圧器の使用を中止するのが早ければ早いほど、緊急損害のリスクと修理作業の範囲が減ります。

油に溶解したガスのクロマトグラフィー分析により、変圧器に発生している欠陥だけでなく、巻線の絶縁の一般的な状態も特定することができます。変圧器巻線の絶縁体の摩耗の程度を評価できる客観的な指標は、その重合度です。

動作中の絶縁体の物理的および化学的破壊（破壊）の深さを直接特徴付けます。セルロース絶縁体の破壊は、変圧器油中の一酸化炭素および二酸化炭素の含有量の増加、およびフラン誘導体の形成を伴います。特に、CO と CO2 の合計濃度が 1% を超える場合は、セルロース断熱材の劣化を示している可能性があります。フラン誘導体の形成は、紙断熱材の老化の直接の結果です。

9.8。変圧器の修理

変圧器は、電源システムの中で最も複雑な機器です。変圧器の減圧、アクティブ部分の取り外しおよび修理に関連する変圧器の修理には、高度な資格を持つ修理担当者と多額の材料費と時間コストが必要です。

完全に機能している変圧器は予定された修理のために取り出すことができるため、特定の暦期間後に変圧器を修理のために取り出すことは十分に正当化されるとは考えられません。したがって、電源システムの変圧器の現在の修理および大規模修理は、実際の技術的状況に応じて実行されます（RTSシステム）。

変圧器の実際の状態を評価するにはメンテナンス予防チェック、測定、テスト、診断が定期的に実行されます。変圧器の故障につながる可能性のある明らかな欠陥または進行中の欠陥が検出または予測された場合は、修理のために持ち出すことが計画されています。

修理作業をスムーズに実行できるように、施設（現場）、吊り上げ機構、機器、工具、材料、スペアパーツの準備など、多くの組織的および技術的対策が事前に実行されます。さらに、作業範囲の明細書と見積書が作成されます。これらは、人件費と金銭的コスト、修理時間、材料の必要性を決定するための最初の文書となります。

減圧や能動部品の取り外しを伴う変圧器の修理は、大規模修理とみなされます。アクティブな部分の状態に応じて、次のようなものがあります。

巻線を交換せずに大規模な修理を行う。

巻線の部分的または完全な交換を伴うが、磁気システムの修理を伴わない大規模な修理。

巻線の交換および磁気システムの部分的または完全な修理を伴うオーバーホール。

最大6300 kVの変圧器の修理。そして、それは原則として専門の修理企業で行われます。輸送費が修理費を超える可能性がある高出力変圧器の修理は、変電所で直接行われます。この場合、専門の修理会社の担当者が変圧器の設置場所まで赴きます。

修理が完了したら、変圧器の活性部分を乾式変圧器油で洗浄します。耐用年数が 25 年を超える古い電気機器の場合は、溶解力を高めた特別な添加剤をフラッシングオイルに加えて、アクティブ部分を集中的にフラッシングする必要があります。これにより、水分、機械的不純物、油の劣化生成物、固体を絶縁体や変圧器の能動部分から分離するプロセスを強化することが可能になります。断熱材、絶縁特性にプラスの効果をもたらします。

変圧器巻線の固体絶縁体は吸湿性があります。開いたアクティブ部分の修理作業中に、巻線の絶縁体が湿気を吸収します。環境。したがって、修理が完了したら、変圧器巻線の絶縁を乾燥させる必要性について疑問が生じます。

修理中に巻線が完全または部分的に交換された変圧器は、強制乾燥の対象となります。巻線を交換せずに修理を行った変圧器は、次の条件下では絶縁体を乾燥させずに運転を開始できます。

絶縁特性は正規化された値を超えません。

アクティブな部分の滞在期間屋外特定の湿度で開くTは、表に示されている値を超えません。 4.1.

断熱材の乾燥は、真空キャビネット内で、専用のチャンバー（オイルなし）内の乾燥した熱風で加熱することによって実行されます。

真空は水分の蒸発を促進し、断熱材からの水分の放出を促進します。熱しておいたアクティブな部分変圧器は真空キャビネット内に配置されます。一定の温度と真空条件を維持しながら、絶縁体を乾燥させます。この乾燥方法は非常に複雑で、多大なコストがかかるため、乾燥方法として使用されます。

通常は変圧器製造工場や大規模な修理工場で使用されます。

乾燥した加熱空気で絶縁体を乾燥させるとき、変圧器の能動部分は断熱され、内側から火災から保護されたチャンバー内に置かれます。で下部チャンバーには送風機を使用して加熱された乾燥空気が供給され、乾燥空気はチャンバー上部の排気穴から排出されます。

運用されている最も一般的な方法の 1 つは、タンクの設計上許容される真空を使用して、オイルを使用せずに独自のタンク内で断熱材を乾燥させる方法です。タンク1の表面（図9.6）には、交流電圧源Uに接続された磁化巻線2があります。断熱材（アスベストまたはグラスファイバー）の層がタンクと巻線の間に敷かれます。

ワインディングを流れるとき交流電流 V 鋼構造物トランスを介して交流磁束が発生します。この流れによって誘導される電流により変圧器が加熱されます。巻線絶縁体からの水分は蒸発します。

変圧器タンクの蓋の穴に差し込みます排気管このポンプは、所定のタンク設計に許容されるタンク内部の真空を生成する。

米。 9.6. 回路図変圧器絶縁体の乾燥

で磁化巻線のパラメータを計算するための解析式が示されています。

温度センサーを使用したあらゆる乾燥方法に対応

変圧器のアクティブ部分の温度は 95 ～ 105℃ 以内に制御されます。

で乾燥工程中、定期的に絶縁抵抗を測定します。測定を行う場合、磁化装置の電源は

電圧 110 kV、電力 60 MVA 未満の変圧器および補助ニーズ用のブロック変圧器 - 6 か月後。電源を入れた後、その後は少なくとも 6 か月に 1 回。

電圧 110 kV、容量 60 MVA 以上の変圧器、および初日、1、3、6 か月後の 220 ～ 500 kV のすべての変圧器。スイッチを入れた後、さらに少なくとも6か月に1回。

電圧 750 kV の変圧器 - スイッチを入れてから初日、2 週間、1、3、および 6 か月後、その後は少なくとも 6 か月に 1 回。

欠陥が発生している変圧器の HARG の頻度は、ガス濃度の変化のダイナミクスと欠陥の発生期間によって決まります。すべての欠陥は、開発期間に応じて次のように分類できます。

即座に発生する欠陥 - 発生期間は数分の一秒から数分程度です。

急速に発展する欠陥 - 開発期間は数時間から数週間にわたる

ゆっくりと進行する欠陥 - 発生期間は数か月から数年に及びます。

油に溶解したガスのクロマトグラフィー分析方法では、ゆっくりと進行する欠陥、場合によっては急速に進行する欠陥が明らかになりますが、瞬時に進行する欠陥を判断することは不可能です。

欠陥が検出された場合 (A i >A g pi . および/または V rel i > 10%/月)、溶存ガスの分析を 2 ～ 3 回繰り返し実行する必要があります (セクション 3 で指定された分析頻度で)。欠陥の種類と性質を確認し、変圧器のさらなる動作および/または動作からの停止を決定します。ここで、A g pi .- 限界濃度私-番目のガス、%vol; A i - 測定濃度値私-番目のガス、%vol;

分析のための最小オイル再サンプリング時間 (T id) は、次の式を使用して計算できます。

T id = β * M A i / V abs i (9)

ここで、β は連続測定の多重度係数です (b = 5 とします)。 M A i - 油中の検出限界私-番目のガス、%vol;

オイル中に検出されるガスの検出限界 (MA i) は以下を超えてはなりません。

水素の場合 - 0.0005% vol.

メタン、エチレン、エタンの場合 - 0.0001% vol.

アセチレンの場合 - 0.00005% vol.

酸化炭素および二酸化炭素の場合 - 0.002% vol.

(ガイドライン研究室用とテスト HARGによると）

5.1. もし、分析の結果、A i

5.2. 解析の結果、A i >A g pi かつ V rel i の場合< 10%в месяц, то провести повторный отбор пробы масла и хроматографический анализ растворенных в нем газов для подтверждения результатов измерения и соответственно:

正常に動作している変圧器のガス濃度の変化に影響を与える要因を考慮して、変圧器の以前の動作状態を分析します。

特徴的なガスのペアの濃度比の基準 (セクション 2、表 3) を使用して、欠陥の種類と性質を確立します。

オイルを再サンプリングする時間を決定し (セクション 4、式 9)、HARG を実行します。

5.3 5.2 項に従って操作を実行した結果、速度 Vrel i が増加した場合は、変圧器を式 (9) で決定される HARG の周波数で頻繁に監視下に置きます。

その後のHARGの結果に応じて、各段落の活動を実施します。 5.1-5.2 を使用して V rel i を決定します。

5.4 次の選択分析の結果が不等式となる場合

A i >A g pi および V rel i > 10%/月、A速度 Vrel i が増加し続けている (欠陥が急速に進行している) 場合は、変圧器の動作を停止する計画を立てます。

5.5. 分析中に不等式 A i >A g pi が残り、aV rel i が一定で月当たり 10% 未満の場合は、損傷の有無を判断するために、オイルを脱気し、いくつかの連続実行を行うことをお勧めします。分析。

5.6. 脱気後のガス濃度が対応する制限値未満で増加しない場合、これは損傷がないことを示します。このような変圧器は制御から外され、オイルサンプリングのさらなる頻度は 6 か月に 1 回に設定されます。

5.7. オイルを脱気した後、次の速度で CARG を繰り返すと、溶存ガス濃度の増加が再度観察された場合:

Vrel i>10%/月の場合は、変圧器の運転を停止する計画を立てる必要があります。

V 相対性<10% в месяц, то трансформатор остается в работе на учащённом контроле по АРГ.

5.8 A i >A rpi かつ V rel i ≤ 0 の場合 , 次に、セクション 4 に従って動作要因の影響を確認する必要があり、それらが存在しない場合は、欠陥が「深く」発生していると想定できます（スイッチングデバイスの接点、磁気回路シート、金属ピンなどの焼損）。）。この場合、変圧器の廃止計画を立てる必要があります。

取り付けられたタンク内の負荷時タップ切換器の場合、接触器タンクと変圧器タンクの間のシールの漏れによって起こり得るガスの流れを判断するには、接触器タンクと変圧器タンクから同時に油サンプルを採取する必要があります。 HARG の結果に基づく問題解決の例を付録 1 に示します。

過去数十年にわたって、変圧器の診断研究を実施する際には、クロマトグラフィーによるオイル分析の使用が必須になってきました。まず第一に、これはその中の溶存ガスの存在を決定することに関するものです。