Kuidas gaasspektrometria tuvastab ja diagnoosib 500+ kV transformatorkahjustusi [juhtumianalüüs]

0 Sissejuhatus
Ümbrikuvõrgu lahustatud gaaside analüüs (DGA) on oluline katse suurte ümbrikuvõrguga transformaatorite puhul. Gaasikromatograafia abil on võimalik ajakohast teada saada ümbrikuvõrgu vananemisest või muutustest täidisõli sisemuses, tuvastada varajases staadiumis potentsiaalsed vead nagu ülekuuma või elektrilised laengud ning täpselt hinnata vea raskusastet, tüüpi ja arengusuundumust. Gaasikromatograafia on saanud oluliseks meetodiks seadmete jälitamiseks ja ohutuse tagamiseks, millel on lisatud vastavate rahvusvaheliste ja kohalike standardite [1,2].

1 Praktika juhtum
Hexin alamjaama esimene peatransformaator on mudel A0A/UTH-26700, mis on konfigureeritud 525/√3 / 230/√3 / 35 kV. See valmistati mai 1988 ja käivitati 30. juunil 1992. 20. septembril 2006 näitas arvuti jälgimissüsteem "vaikse gaasilüliti No. 1 peatransformaatoril". Järgnevalt inspekteerisid operaatörid B faasi 35 kV pooltel olevaid algus- ja lõppnurgaseadeid, avastades kraake ja tõsise õli nõrgenemise, koos gaasiga gaasilülites, mille tulemusena paluti viivitamatult seadme väljalülitamine. Enne selle sündmuse toimumist oli tavalised elektrilised testid ja ümbrikuvõrgu jälgimistestid näidanud mingit ebasoodset.

2 Gaasikromatograafiline analüüs ja viga diagnostika
Õli- ja gaasisamplesid kogutiin kohe väljalülitamise järel kromatograafiliste testideks. Testitulemused on näidatud tabelites 1 ja 2. Tulemused näitasid ebatavalisi lahustatud gaaside kontsentratsioone nii transformatoori õlis kui ka gaasilülites. Kromatograafiliste andmete ja tasakaalu kriteeriumimeetodi abil hinnati gaaside kontsentratsioone õli- ja gaasisamples.

Tabel 1 Hexin alamjaama No. 1 peatransformaator B faasi ümbrikuvõrgu kromatograafilised kirjed (μL/L)

Tabel 2 Hexin alamjaama No. 1 peatransformaator B faasi gaasilülitese kromatograafilised kirjed (μL/L)

Kohaliku doktriini Transformer Oil Quality Standards in Service järgi tuleb tähelepanu pöörata, kui mõni järgnev lahustatud gaasi kontsentratsioon 500 kV transformaatorite õlis ületab määratud väärtusi: kogu ümbrikuvõrk: 150 μL/L; H₂: 150 μL/L; C₂H₂: 1 μL/L. Transformatoori õlis avastati etheel (C₂H₂) kontsentratsioonina φ(C₂H₂) 12.13 μL/L, mis ületas tähelepanu limiidi üle 12 korda. Komponentide ületamise analüüsi meetodi [3] põhjal määrati esialgu, et transformaatoris eksisteeris sisemine viga.

Edasine analüüs karakteristiksete gaaside põhjal näitas kõrget energia laengufaulti, kuna φ(C₂H₂) on oluline näitaja, mis eraldab ülekuuma elektrilistest laengudest. IEC kolme suhte meetodi kasutamisel arvutatud suhted olid:
• φ(C₂H₂)/φ(C₂H₄) = 1.2,
• φ(CH₄)/φ(H₂) = 0.56,
• φ(C₂H₄)/φ(C₂H₆) = 6.6,
mis viis koodile 102. See viis esialgse järelduse kõrge energia laengu (st. arkust) toimumiseni transformaatoris.

Tasakaalu kriteeriumimeetodi [4] ja gaasilülite gaaside kompositsiooni kasutamisel arvutati teoreetilised õli kontsentratsioonid, põhinedes erinevatel gaaside lahustuvusel õlis. Teoreetiliste ja mõõdetud õli kontsentratsioonide suhe αᵢ (näha tabel 2) leiti. Kogemuste põhjal on normaalsetes tingimustes enamiku komponentide αᵢ väärtused 0.5–2 vahemikus. Kuid ootamatute vigade korral näitavad karakteristiksed gaasid tavaliselt αᵢ väärtusi, mis on märkimisväärselt suuremad kui 2. Selles juhul näitasid kõik gaasilülite gaasikomponendid αᵢ väärtusi, mis olid palju suuremad kui 2, mis viitab ootamatu sisemise viga toimumiseni.

Elektriliste testide tulemused näitasid, et töökoormusega ühenduse kontaktresistents, vikkide DC-resistentsid ja maksimaalsed faasierinevused olid kõik lubatud piirides. Viki ja maapindade vaheline ja nende ajalooline võrdlus ei näidanud ebasoodsust. Dielektrilise kaotuse ja isolatsioonipinge parameetrid olid samuti normaalsed. Need tulemused välistasid üldise niiskuse sissevedu, suure isolatsioonidegeneratsiooni või laialdasemat isolatsioonidefecti, kinnitades, et peamine isolatsioonisüsteem oli terve.

Kõige ülemine analüüs viis järeldusele, et transformaatoris oli toimunud ootamatu arkuviga. Õlis CO ja CO₂ kontsentratsioonid ei näidanud olulist kasvu, ja vaatamata tervikliku ümbrikuvõrgu tõusnud tasemele, ei ole need veel ületanud limiite. See viitab, et suurte soliidsete isolatsioonide osalus on ebatõenäoline. Kuid CO ja tervikliku ümbrikuvõrgu kõrge αᵢ väärtuse tõttu oli kahtlus, et toimus ootamatu laengufault, mis kahjustas lokalset soliidset isolatsiooni.

3 Sisemine inspektor ja korrigeerivad meetmed
Lisaks põhjuste kindlaksmääramiseks tühjastati transformaator ja inspekteeriti. Eemaldati kaks 35 kV nurgaseadet ja B faasi riser, mille uurimisel avastati, et spiraali lõpu surveplaatade voltagihtiv maandussuvi oli läbi põletunud. Tanki katta tõstmisel avastati, et ülemise karkase spiraali surveplaatade isolatsioonispäikese kahjustus pikas perspektiivis mehaanilise stressi tõttu oli tekitanud kaks punkti maandumist. See loonud ringjoont, mis viis arkuvigani, mis põletas läbi maandussuvi. Suur gaasi hulk ja kiire tekke temp tegid suure sisesema, mis põhjustas kraake ja tõsise õli nõrgenemise kahe 35 kV nurgaseade lähedal laengukohta. Inspektsioonitulemused vastasid täielikult kromatograafiliste analüüside järeldustele.

Korrigeerivad meetmed:
• Asenda kahjustatud isolatsioonispäikesekomponendid;
• Tehke õli degassimine ja filtrimine;
• Tagasta transformaator tavapärasteks töötamistingimusteks edukalt vastuvõtmise järel;
• Tähistage operatsioonide jälgimist, ja jätkake regulaarset haldust ainult pärast jätkuvate jälgimise ja analüüside kaudu kinnitatud, et probleeme enam ei ole.

4 Järeldus
(1) See uuring edukalt rakendas gaasikromatograafiat, et diagnoosida B faasi sisemine arkuviga Hexin alamjaama No. 1 peatransformaatoris, pakkudes väärtuslikku kogemust suurte võrguombrate operatsioonide ja vigade diagnostikale.

(2) Kui transformatoori gaasilülitus käivitub, tuleb koguda õli- ja gaasisamplesid kromatograafiliseks analüüks. Kombineerides kromatograafiliste tulemuste, ajalooliste andmete, tasakaalu kriteeriumimeetodi ja isolatsioonitestidega on võimalik määrata, kas viga on sisemine või seotud abikomponentidega, ja tuvastada vea luksus, asukoht või konkreetne komponent. See võimaldab ajakohast hooldust ja tagab seadme ohutuse.

(3) Ümbrikuvõrgu kromatograafiline analüüs on üks kõige tõhusamaid meetodeid, et jälgida täidisõliga elektriseadmete ohutut töötamist. Regulaarne DGA võimaldab vara tuvastada ja jälgida sisemisi vigu ja nende raskusastet. Et tagada suurte transformaatorite ohutune töötamine ja nende tervisliku seisundi jälgimine, tuleb gaasikromatograafia teostada vastavalt elektriseadmete standarditele, ja vajaliku korral suurendada testimise sagedust.