Оценка состояния изоляции на основе газохроматографического анализа

Ответ:Основным видом диагностики трансформаторов, выявляющим большинство дефектов, в настоящее время считается хроматографический контроль газов, растворенных в масле (ГХА). Все крупные энергокомпании и трансформаторостроителъные фирмы широко применяют ГХА масла, при этом используют различные системы оценки и определения типа дефекта трансформатора. Попытки по выделяемым газам определить вид дефекта были предприняты еще в 1928 г. Бухгольцем. В основном стояло два вопроса: а)какие газы каким дефектам соответствуют; б)можно ли по объему выделяющихся газов определить опасность дефекта. Обычно анализируется концентрация следующих растворенных в масле газов: водорода Н₂, метана СН₄, этана C₂H₆, этилена С₂Н₄, ацетилена С₂Н₂, оксида углерода СО, диоксида углерода СО₂. В настоящее время известно, что данные о растворенных в масле газах сами по себе не всегда дают достаточную информацию для оценки состояния трансформатора в целом. Сроки ремонтов, предыдущие повреждения и другие данные являются важной частью информации, необходимой для оценки. Критерии оценки вырабатываются сравнением результатов исследований поврежденных и здоровых трансформаторов, трансформаторов с развивающимися дефектами, лабораторных моделей и анализом статистики. Уверенно с помощью ГХА выявляются такие постепенно развивающиеся дефекты, как замыкания параллельных проводников в обмотке, дефекты потенциальных соединений экранирующих колец и других деталей с образованием «плавающего» потенциала и искрения, частичные разряды между дисками или проводниками из-за загрязнения масла, дефекты болтовых соединений, скользящих и подвижных контактов, образование замкнутых контуров тока через стяжные болты с двойным заземлением сердечника, дефекты контактов избирателя РПН, дефекты межлистовой изоляции сердечника, последствия усадки обмотки в виде образования деталей с «плавающим» потенциалом. Однако имеются быстроразвивающиеся дефекты, которые нельзя предупредить с помощью ГХА масла. К таким дефектам относятся, в частности, мгновенно развивающиеся перекрытия с общими серьезными последствиями, перекрытия развивающиеся в течение короткого времени - от секунд до минут (дефекты контакта токоведущих частей, замыкания витковой изоляции после динамических воздействий КЗ, повреждения стержня во вводе). С помощью ГХА выявляются также дефекты, не приводящие непосредственно к повреждениям, но интерпретируемые как неполадки, например, попадание ацетилена из бака РПН в основной бак. Этот процесс может быть выявлен при одновременном взятии проб и анализе газов из основного бака и из расширителя. В анализах обнаруживается водород, выделяющийся при образовании ржавчины стали в присутствии воды у дна бака или в других местах, а также при гидратации цинка в присутствии воды на оцинкованных поверхностях. Практика энергокомпаний США, обсуждавшаяся на конференции по диагностике подстанций в Нью-Орлеане в 1999 г., показывает, что частый или еще лучше непрерывный контроль содержания газов в масле наиболее важен в первый год эксплуатации. Многие определяемые при контроле газы выделяются при наличии дефектов уже в первый год. Например, этанобычно образуется при сниженных сечениях проводников, наличии длинных нетранспортированных проводников, недостаточном сечении контактных соединений. Этилен - газ более высокого порядка, образуется при ослабленных зажимах и соединениях или циркуляции токов при наличии в схеме сердечника двойных замыканий на землю. Острые углы и заусенцы на проводе, резкие изгибы провода вызывают выделение водорода(из-за короны). Ацетилентакже газ высокого порядка, возникает при наличии «плавающей» земли или при повреждениях изоляции. Все эти легко определяемые газы появляются в первый год эксплуатации. Маловероятно, чтобы появлялся метан, возникающий, в первую очередь, при перегревах. Его наличие в масле может быть следствием перегрузок, низкого уровня масла, дефектов радиаторов и вентиляторов системы охлаждения. Наличие метана чаще других является следствием ошибок эксплуатационного персонала. В последующие годы работы начальные дефекты проявляются все меньше, все большее значение приобретают внешние воздействия на трансформатор, которые и следует контролировать. На конференции было сказано: «Тысячи долларов, вложенные в систему непрерывного контроля и газового анализа, ничего не решат, если трансформатор не защищен от внешних перенапряжений, перегрузок, высших гармоник и плохого ухода». Как отмечалось на конференции, прежде чем искать источник неприятностей с помощью анализа газов, надо ответить на следующие вопросы:

• насколько и как долго трансформатор перегружался;
• какова была температура верхних слоев масла и воздуха;
• не произошло ли снижение уровня масла относительно верха радиатора;
• действуют ли радиаторы и вентиляторы трансформатора;
• как расположен трансформатор относительно лучей солнца;
• не закрыт ли трансформатор с трех сторон, без обдува.

Каждый фактор такого рода может вызывать интенсивное выделение метана. Дискретные горячие точки вызывают рост концентрации этана или этилена, однако если основным газом является метан, причиной этого становится дефект системы охлаждения или перегрузка трансформатора по вине персонала. Многие проблемы могут быть решены добавлением радиаторов, вентиляторов или изменением нагрузки на трансформатор [15, 40, 41].