Kā Gāzchromatogrāfija Uzliek un Diagnostizē 500+ kV Transformatoru Defektus [Kasusstudija]

0 Ievads
Izplūstošo gāzu analīze (DGA) izolējošajā eļļā ir svarīgs tests lielām eļļas apkrāpjamām elektroenerģijas transformatoriem. Izmantojot gāzchromatogrāfiju, var laikus atklāt novecošanu vai izmaiņas iekšējā izolējošajā eļļā eļļas apkrāpjamā elektroiekārtā, identificēt potenciālas kļūdas, piemēram, pārsildīšanos vai elektriskos izlādējumus agrīnā stadijā, un precīzi novērtēt kļūdas smagumu, veidu un attīstības tendenci. Gāzchromatogrāfija ir kļuvusi par būtisku metodi, lai nodrošinātu iekārtu drošu un stabīgu darbību, un tā ir iekļauta atbilstošos starptautiskos un valsts standartos [1,2].

1 Gadījuma studija
Hexin pārveidotāja 1. galvenais transformators ir modeļa A0A/UTH-26700 ar sprieguma konfigurāciju 525/√3 / 230/√3 / 35 kV. Tā ražošana notika 1988. gada maijā, un tā uzsākšana bija 1992. gada 30. jūnijā. 2006. gada 20. septembrī datorizētā monitorēšanas sistēma norādīja "gaišu gāzrelēs darbību 1. galvenajā transformatorā." Nākamā pārbaude operatīvā personāla rādīja spraugas un smagu eļļas izplūdi gan sākuma, gan beigu izolierējos B fāzes 35 kV pusē, kā arī gāzes klātbūtni gāzrelēs, kas radīja nekavējoties pieprasījumu par stāvokli apturēt. Līdz šim notikuma priekšā parastie elektriskie testi un izolējošās eļļas uzraudzības testi neko neparādīja.

2 Gāzchromatogrāfijas analīze un kļūdu diagnosticēšana
Pēc stāvokļa apturēšanas tūlīt tika izveidotas eļļas un gāzes paraugkopas chromatogrāfiskajiem testiem. Testa rezultāti ir redzami tabulās 1 un 2. Rezultāti norādīja, ka abās transformatora eļļā un gāzrelēs bija anomalas izplūstošo gāzu koncentrācijas. Tika veikta visaptveroša analīze, izmantojot chromatogrāfisko datus un līdzsvara kritēriju metodi, lai novērtētu gāzu koncentrācijas eļļas un gāzes paraugos.

Tabula 1 Chromatogrāfiska ieraksta izolējošā eļļa no 1. galvenā transformatora B fāzei Hexin pārveidotājā (μL/L)

Tabula 2 Fāzē B No. 1 galvenā transformatora gāzes releja gāzes hromatogrāfiskais ieraksts Hexin pārvades stacijā (μL/L)

Saskaņā ar Transformatora eļļas kvalitātes standartiem darbības laikā, uzmanību jāpievērš, ja 500 kV transformatoru eļļā sastopamie šķidrumā izsolvējušies gāzu koncentrācijas pārsniedz noteiktās vērtības: kopējā hidrokarbonu daudzums: 150 μL/L; H₂: 150 μL/L; C₂H₂: 1 μL/L. Eļļā tika atklāts acētīns (C₂H₂) ar koncentrāciju φ(C₂H₂) 12.13 μL/L, kas pārsniedz uzmanības slieksni vairāk nekā 12 reizes. Saskaņā ar sastāvdaļu pārsnieguma analīzes metodi [3], tiek izdarīts pagaidu secinājums, ka transformatorā pastāv iekšēja kļūda.

Turpmākais analīzes balstoties uz raksturīgajām gāzēm norādīja augstenerģijas izplūdes kļūdu, jo φ(C₂H₂) ir galvenais rādītājs, kas atšķir pārsildīšanos no elektriskām izplūdēm. Izmantojot IEC trīs attiecību metodi, tika aprēķinātas šādas attiecības:
• φ(C₂H₂)/φ(C₂H₄) = 1.2,
• φ(CH₄)/φ(H₂) = 0.56,
• φ(C₂H₄)/φ(C₂H₆) = 6.6,
rezultātā tika iegūts kods 102. Tas novēra pagaidu secinājumu, ka transformatorā noticis augstenerģijas izplūde (t.i., loksne).

Izmantojot vienādošanās kritēriju metodi [4] un gāzu kompozīciju gāzu relē, teorētiskās eļļas koncentrācijas tika aprēķinātas, pamatojoties uz dažādām gāzu līdzīgošanās spējām eļļā. Tika iegūta teorētiskās un mērītās eļļas koncentrācijas attiecība αᵢ (sk. Tabulu 2). Pēc prakses pieredzes normālās apstākļos lielākās daļas sastāvdaļu αᵢ vērtības atrodas diapazonā 0.5–2. Tomēr gaidāmajām kļūdām raksturīgas gāzes parasti rāda αᵢ vērtības, kas būtiski pārsniedz 2. Šajā gadījumā visās gāzu relē sastāvdaļās tika novērotas αᵢ vērtības, kas būtiski pārsniedz 2, kas norāda uz gaidāmu iekšējo kļūdu.

Elektrotehniskās pārbaudes rezultāti parādīja, ka piekārtošanas kontaktpunktu pretestība, vija DC pretestība un maksimālās fāzes atšķirības bija pieņemamās robežās. Starp vijām un ar zemi starpniecību strāvas, kā arī to vēsturiskais salīdzinājums, nerādīja nekādas anomalijas. Dielektiskā zudumu un izolācijas pretestības parametri arī bija normāli. Šie rezultāti izslēdza kopēju mitruma ieplūdi, lielus izolācijas pasliktinājumus vai plaši izplatītus izolācijas defektus, apstiprinot, ka galvenā izolācijas sistēma bija neskartā stāvoklī.

Pamatojoties uz virzīto analīzi, tika izdarīts secinājums, ka transformatorā noticis gaidāms loksnes veidošanās process. Eļļā CO un CO₂ koncentrācijas nav parādījušas būtisku pieaugumu, un neraugoties uz kopējo hidrokarbonu pieaugumu, tās vēl nav pārsniegušas robežas. Tas liecina, ka plaša mēroga cietās izolācijas iejaukšanās nav tik ļoti iespējama. Tomēr, ņemot vērā augstās αᵢ vērtības CO un kopējiem hidrokarboniem, pastāv aizdomas par gaidāmu izplūdes kļūdu, kas skar vietējo cietās izolācijas bojājumu.

3 Iekšējā inspekcija un labojuma pasākumi
Lai noteiktu galveno cēloni, transformators tika izsūknēts un pārbaudīts. No B fāzes tika noņemti divi 35 kV izlaižu elementi un izcelts, lai tās izpētītu, un tika atklāts, ka sprieguma izlīdzināšanas zemes līnija uz spiediena plāksnes beigu spirāles bijusi caurdegusi. Kad tika pacelts rezervuāra segls, tika atklāts, ka augšējā virvi spirāles spiediena plāksnes dielektriskā atbalsta komponente bija bojājusies garīgās mehāniskās spēku dēļ, radot divpunktu zemes savienojumu. Tas izraisīja cirkulāro strāvu, kas caurdegu zemes līniju. Liela gāzu veidošanās apjoms un ātra gāzu rašanās rādīja būtisku iekšējo spiedienu, kas izraisīja spraugas un smagu eļļas izplūdi divos 35 kV izlaižu elementos tuvāko izplūdes punktu apgabalā. Inspekcijas atrastās informācija pilnībā atbilda chromatogrāfijas analīzes secinājumiem.

Labojuma pasākumi:
• Aizvietot bojājusīs dielektriskās atbalsta komponentes;
• Veikt eļļas degazēšanu un filtrāciju;
• Pēc veiksmīgas pieņemšanas pārbaudes atgriezt transformatoru normālajā darbībā;
• Palielināt operatīvo uzraudzību un atsākt regulāru pārvaldību tikai pēc nepārtrauktas sekociņas un analīzes, kas apliecina, ka vairs neeksistē problēmas.

4 Secinājumi
(1) Šajā pētījumā tika veiksmīgi pielietota gāzchromatogrāfija, lai diagnosticētu iekšējo loksnes veidošanās procesu B fāzē Hexin pārvadātājā, nodrošinot vērtīgu pieredzi lielu elektrostaciju transformatoru ekspluatācijai un kļūdu diagnosticēšanai.

(2) Ja transformatora gāzu relē strādā, jāveic eļļas un gāzu paraugu izveidošana chromatogrāfijas analīzei. Apvienojot chromatogrāfijas rezultātus, vēsturisko datus, vienādošanās kritēriju metodi un izolācijas pārbaudes, iespējams noteikt, vai kļūda ir iekšēja vai saistīta ar palīgkomponentiem, un identificēt kļūdas dabu, atrašanās vietu vai konkrēto komponentu. Tas ļauj laicīgi veikt uzturēšanu un nodrošināt ierīču drošību.

(3) Izolācijas eļļas chromatogrāfijas analīze ir viena no efektīvākajām metodēm, lai nodrošinātu eļļas aizpildītu elektrotehnisko iekārtu drošu darbību. Regulāras DGA ļauj agrīni atklāt un nepārtraukti monitorēt iekšējās kļūdas un to smagumu. Lai nodrošinātu lielu transformatoru drošu darbību un saglabātu to veselības statusa uztvertspēju, jāveic gāzchromatogrāfija saskaņā ar enerģētikas nozares standartiem, un, ja nepieciešams, jāpalielina testēšanas biežums.