Chromatografy a ich využitie v energetike

Zariadenie na chromatografickú separáciu a analýzu zmesí látok sa nazýva chromatograf... Chromatograf pozostáva zo: systému zavádzania vzorky, chromatografickej kolóny, detektora, registračného a termostatického systému a zariadení na príjem separovaných zložiek. Chromatografy sú kvapalné a plynové v závislosti od agregovaného stavu mobilnej fázy. Najčastejšie sa používa vývojová chromatografia.

Chromatograf funguje nasledovne. Nosný plyn sa kontinuálne privádza z balónika do chromatografickej kolóny cez regulátory tlaku a prietoku s premenlivou alebo konštantnou rýchlosťou. Kolóna sa umiestni do termostatu a naplní sa sorbentom. Teplota sa udržiava konštantná a pohybuje sa v rozmedzí do 500 °C.

Kvapalné a plynné vzorky sa vstrekujú injekčnou striekačkou. Kolóna rozdeľuje viaczložkovú zmes na niekoľko binárnych zmesí, ktoré obsahujú nosič aj jednu z analyzovaných zložiek. V závislosti od toho, do akej miery sú zložky binárnych zmesí sorbované, vstupujú zmesi do detektora v určitom poradí.Na základe výsledku detekcie sa zaznamená zmena koncentrácie výstupných zložiek. Procesy prebiehajúce v detektore sa prevedú na elektrický signál a potom sa zaznamenajú vo forme chromatogramu.

Za posledných desať rokov sa rozšíril v energetike. chromatografická analýza transformátorového oleja, ktorá vykazuje dobré výsledky v diagnostike transformátorov, pomáha identifikovať plyny rozpustené v oleji a určiť prítomnosť defektov v transformátore.

Elektrikár len odoberie vzorku transformátorový olej, doručí do laboratória, kde pracovník chemickej služby vykoná chromatografický rozbor, po ktorom zostáva zo získaných výsledkov vyvodiť správne závery a rozhodnúť sa, či transformátor ďalej používať alebo či potrebuje opravu či výmenu.

V závislosti od spôsobu odplynenia transformátorového oleja existuje niekoľko spôsobov odberu vzorky. Ďalej sa pozrime na dve z najpopulárnejších metód.

Ak sa odplynenie vykonáva vo vákuu, vzorka sa odoberá do zapečatených 5 alebo 10 ml sklenených striekačiek. Injekčná striekačka sa kontroluje na tesnosť takto: potiahnite piest na koniec, koniec ihly zapichnite do zátky, zatlačte piest do stredu striekačky, potom ponorte zátku so zapichnutou ihlou, spolu s injekčnou striekačkou s napoly stlačeným piestom pod vodou. Ak nie sú žiadne vzduchové bubliny, injekčná striekačka je tesná.

Transformátor má odbočnú rúrku na odber vzoriek oleja.Odbočka sa vyčistí, vypustí sa v nej určité množstvo stojaceho oleja, striekačka a zariadenie na extrakciu oleja sa umyjú olejom a následne sa odoberie vzorka. Operácia odberu vzoriek sa vykonáva v nasledujúcom poradí. T-kus 5 so zátkou 7 je pripojený k odbočke 1 pomocou potrubia 2 a potrubie 3 je pripojené k vodovodnému kohútiku 4.

Ventil transformátora sa otvorí, potom sa otvorí kohútik 4, cez neho sa vypustia až 2 litre transformátorového oleja a potom sa zatvorí. Ihla striekačky 6 sa vloží cez zátku 7 T-kusu 5 a striekačka sa naplní olejom. Pootvorte ventil 4, vytlačte olej zo striekačky — toto je umývanie striekačky, tento postup sa opakuje 2-krát Potom odoberte vzorku oleja do striekačky, vyberte ju zo zátky a zastrčte do pripravenej zátky.

Zatvorte ventil transformátora, odstráňte systém na extrakciu oleja. Striekačka je označená dátumom, menom zamestnanca, ktorý vzorku odobral, názvom miesta, označením transformátora, miestom odberu oleja (zásobník, prívod), po ktorom sa injekčná striekačka umiestni do špeciálny kontajner, ktorý sa posiela do laboratória. Často sa značenie vykonáva v skrátenej forme a dekódovanie sa zaznamenáva do denníka.

Ak sa plánuje čiastočná separácia rozpustených plynov, vzorka sa odoberie do špeciálneho zberača oleja. Presnosť bude vyššia, ale bude potrebný väčší objem oleja, až tri litre. Piest 1 najprv klesne ku dnu, bublina 2 vybavená teplotným snímačom 3 s uzavretým ventilom 4 sa zaskrutkuje do otvoru 5, zatiaľ čo ventil 6 sa uzavrie. Zátka 8 uzatvára otvor 7 v spodnej časti olejovej vane.Vzorka sa odoberá z dýzy 9, uzavretej zátkou pripojenou k palete transformátora. Vypustite 2 litre oleja.

K odbočnej rúrke je pripevnená rúrka s prevlečnou maticou 10. Spojka s maticou smeruje nahor, čo umožňuje oleju vytekať postupne, nie viac ako 1 ml za sekundu. Bublina 2 sa vysunie a tyč 11 sa pritlačí na piest 1 cez otvor 7, čím sa zdvihne. Otáčaním zberača oleja sa matica 10 priskrutkuje k otvoru 5, kým olej neprestane vytekať.

Odlučovač oleja sa plní transformátorovým olejom rýchlosťou pol litra za minútu. Keď sa rukoväť 12 piestu 1 objaví v otvore 7, zátka 8 je nainštalovaná na mieste, v otvore 7. Prívod oleja je prerušený, hadica nie je odpojená, zberač oleja je prevrátený, armatúra 10 je odpojená, je zaistené, že olej dosiahne trysku 5, bublina 2 je naskrutkovaná na miesto, ventil 4 musí byť uzavretý. Zberač oleja sa odošle do laboratória na chromatografickú analýzu.

Vzorky sa uchovávajú až do analýzy nie dlhšie ako jeden deň. Laboratórna analýza umožňuje získať výsledky preukazujúce odchýlku obsahu rozpustených plynov od normy, v súvislosti s ktorou elektrotechnická služba rozhoduje o ďalšom osude transformátora.

Chromatografická analýza umožňuje určiť obsah rozpusteného oleja: oxid uhličitý, vodík, oxid uhoľnatý, ako aj metán, etán, acetylén a etylén, dusík a kyslík. Najčastejšie sa analyzuje prítomnosť etylénu, acetylénu a oxidu uhličitého. Čím menšie je množstvo analyzovaných plynov, tým menšia je rôznorodosť vznikajúcich porúch.

V súčasnosti je možné vďaka chromatografickej analýze identifikovať dve skupiny porúch transformátorov:

• Poruchy izolácie (výboje v papierovo-olejovej izolácii, prehrievanie pevnej izolácie);

• Poruchy živých častí (prehriatie kovu, únik do oleja).

Poruchy prvej skupiny sú sprevádzané uvoľňovaním oxidu uhoľnatého a oxidu uhličitého. Koncentrácia oxidu uhličitého slúži ako kritérium pre stav transformátorov s otvoreným dýchaním a dusíkovú ochranu transformátorového oleja. Boli stanovené kritické hodnoty koncentrácie, ktoré umožňujú posúdiť nebezpečné chyby prvej skupiny; existujú špeciálne tabuľky.

Poruchy druhej skupiny sú charakterizované tvorbou acetylénu a etylénu v oleji a vodíka a metánu ako sprievodných plynov.

Najväčšie nebezpečenstvo predstavujú chyby prvej skupiny spojené s poškodením izolácie vinutia. Aj pri miernom mechanickom pôsobení na miesto defektu už môže vzniknúť oblúk. Takéto transformátory potrebujú predovšetkým opravu.

Ale oxid uhličitý môže vznikať aj z iných dôvodov, ktoré nesúvisia so zlyhaním cievok, napríklad príčinami môže byť starnutie oleja alebo časté preťaženie a prehrievanie spojené s poruchou chladiaceho systému.Sú prípady, keď uhlík oxid sa omylom privádza do chladiaceho systému namiesto dusíka, preto je dôležité pred vyvodením akýchkoľvek záverov zvážiť údaje chemickej analýzy a elektrických testov. Môžete porovnať údaje chromatografickej analýzy podobného transformátora pracujúceho za podobných podmienok.

Počas diagnostiky bude umiestnenie izolácie tmavohnedej farby a jasne vynikne na všeobecnom pozadí celej izolácie. Možné stopy úniku na izolácii vo forme rozvetvených výhonkov.

Najnebezpečnejšie sú poruchy v živých spojoch umiestnených v blízkosti pevnej izolácie. Zvýšenie koncentrácie oxidu uhličitého ukazuje, že je ovplyvnená pevná izolácia, ešte viac pri porovnaní analytických údajov pre podobný transformátor. Zmerajte odpor vinutia, zistite poruchu. Transformátory s týmito poruchami, ako aj s poruchami prvej skupiny, musia byť opravené predovšetkým.

V prípade prekročenia acetylénu a etylénu pri normálnej koncentrácii oxidu uhličitého dochádza k prehriatiu magnetického obvodu alebo častí konštrukcie. Takýto transformátor potrebuje generálnu opravu v priebehu nasledujúcich šiestich mesiacov. Je dôležité zvážiť ďalšie príčiny, napríklad súvisiace s poruchou chladiaceho systému.

Pri opravách transformátorov s zisteným poškodením druhej skupiny nachádzajú na miestach poškodenia tuhé a viskózne produkty rozkladu oleja, majú čiernu farbu. Keď sa transformátor po oprave reštartuje, rýchla analýza v priebehu prvého mesiaca po oprave s najväčšou pravdepodobnosťou ukáže prítomnosť predtým zistených plynov, ale ich koncentrácia bude oveľa nižšia; koncentrácia oxidu uhličitého sa nezvýši. Ak sa koncentrácia začne zvyšovať, defekt zostáva.

Transformátory s ochranou olejovým filmom a iné transformátory, u ktorých analýza nepotvrdí podozrenie na poškodenie pevnej izolácie, sa podrobia pokročilej chromatografickej analýze rozpusteného plynu.

Poškodenie pevnej izolácie sprevádzané častými výbojmi je najnebezpečnejším typom poškodenia. Ak tomu nasvedčujú dva alebo viac pomerov koncentrácie plynu, ďalšia prevádzka transformátora je riskantná a je povolená len so súhlasom výrobcu a porucha nesmie ovplyvniť pevnú izoláciu.

Chromatografická analýza sa opakuje každé dva týždne, a ak sa do troch mesiacov pomer koncentrácií rozpustených plynov nezmení, potom nie je ovplyvnená tuhá izolácia.

Rýchlosť zmeny koncentrácie plynu tiež naznačuje chyby. Pri častom vypúšťaní do oleja acetylén zvyšuje svoju koncentráciu o 0,004-0,01% za mesiac alebo viac a o 0,02-0,03% za mesiac - s častými vypúšťaniami do pevnej izolácie. Pri prehrievaní sa rýchlosť zvyšovania koncentrácie acetylénu a metánu znižuje, v tomto prípade je potrebné olej odplyniť a následne raz za pol roka analyzovať.

Chromatografická analýza transformátorového oleja sa musí podľa predpisov vykonávať každých šesť mesiacov a transformátory 750 kV sa musia analyzovať dva týždne po uvedení do prevádzky.

Laboratórne testovanie transformátorového oleja pre chemickú chromatografickú analýzu

Efektívna diagnostika transformátorového oleja pomocou chromatografickej analýzy dnes umožňuje znížiť objem prác na nákladnej údržbe transformátorov v mnohých energetických systémoch.Na meranie izolačných charakteristík už nie je potrebné odpájať siete, stačí len odobrať vzorku transformátorového oleja.

Chromatografická analýza transformátorového oleja je dnes nepostrádateľnou metódou na sledovanie defektov transformátora v najskoršom štádiu ich výskytu, umožňuje vám určiť očakávaný charakter defektov a stupeň ich vývoja. Stav transformátora sa hodnotí koncentráciami plynov rozpustených v oleji a rýchlosťou ich zvyšovania, porovnaním s limitnými hodnotami. Pri transformátoroch s napätím 100 kV a vyšším sa takáto analýza musí vykonať aspoň raz za šesť mesiacov.

Sú to chromatografické metódy analýzy, ktoré umožňujú posúdiť stupeň opotrebovania izolátorov, prehriatie častí pod prúdom a prítomnosť elektrických výbojov v oleji. Na základe rozsahu predpokladaného narušenia izolácie transformátora, na základe údajov získaných po sérii analýz, je možné posúdiť potrebu vyradenia transformátora z prevádzky a jeho uvedenia na opravu. Čím skôr sú vznikajúce chyby identifikované, tým menšie je riziko náhodného poškodenia a tým menší bude objem opravárenských prác.