Gaz Kromatografisinin 500+ kV Trafo Arızalarını Tespit ve Tanıya Nasıl Yardımcı Olduğu [Vaka Çalışması]

0 Giriş
yalıtım yağındaki çözünmüş gaz analizi (DGA), büyük yağ dolu güç transformatörleri için kritik bir testtir. Gaz kromatografisi kullanılarak, yağ dolu elektrik ekipmanlarının iç yalıtım yağındaki yaşlanma veya değişiklikler, aşırı ısınma veya erken aşamada elektrik boşlamaları gibi potansiyel arızalar tespit edilebilir ve arızanın şiddeti, tipi ve gelişim eğilimi doğru bir şekilde değerlendirilebilir. Gaz kromatografisi, ekipmanların güvenli ve istikrarlı çalışmasını izleme ve sağlama konusunda temel bir yöntem haline gelmiş ve ilgili uluslararası ve ulusal standartlara dahil edilmiştir [1,2].

1 Vaka Çalışması
Hexin Trafo Merkezi'ndeki No. 1 ana transformatör, A0A/UTH-26700 modelindedir ve gerilim yapılandırması 525/√3 / 230/√3 / 35 kV'dır. Mayıs 1988'de üretildi ve 30 Haziran 1992'de hizmete girdi. 20 Eylül 2006'da bilgisayar izleme sistemi, "No. 1 ana transformatörde hafif gaz rölesi hareketi" uyarısı verdi. Operasyon personeli tarafından yapılan incelemede, B fazının 35 kV tarafındaki başlangıç ve bitiş bushinglerinde çatlaklar ve ciddi yağ sızıntısı, ayrıca gaz rölesinde gaz varlığı tespit edildi, bu da derhal durdurma talebinde bulunulmasına neden oldu. Bu olaydan önce, rutin elektrik testleri ve yalıtım yağ izleme testleri herhangi bir anormallik göstermemişti.

2 Gaz Kromatografisi Analizi ve Arıza Tanılı
Durdurma sonrası hemen yağ ve gaz örnekleri toplandı ve kromatografik testler için gönderildi. Test sonuçları Tablo 1 ve 2'de gösterilmiştir. Sonuçlar, hem transformatör yağındaki hem de gaz rölesindeki çözünmüş gazların anormal konsantrasyonlarını gösterdi. Kromatografik veriler ve denge kriter yöntemi kullanılarak, yağ ve gaz örneklerindeki gaz konsantrasyonları kapsamlı bir şekilde analiz edildi.

Tablo 1 Hexin Trafo Merkezi'ndeki No. 1 Ana Transformatörün B Fazından Alınan Yalıtım Yağının Kromatografik Kaydı (μL/L)

Tablo 2 Hexin Trafo Merkezi'ndeki No. 1 Ana Transformatörün B Fazından Alınan Gaz Rölesinin Kromatografik Kaydı (μL/L)

Hizmetteki Transformatör Yağı Kalite Standartlarına göre, 500 kV transformatörlerindeki yağdaki aşağıdaki çözünmüş gaz konsantrasyonlarından herhangi biri belirtilen değerleri aşarsa dikkat edilmelidir: toplam hidrokarbon: 150 μL/L; H₂: 150 μL/L; C₂H₂: 1 μL/L. Transformatör yağında asetilen (C₂H₂) 12.13 μL/L konsantrasyonda tespit edildi, bu değer dikkat eşiğinin 12 katını aşmıştır. Bileşen aşımı analiz yöntemi [3] kullanılarak, transformatörün içinde bir iç arıza olduğu öncül olarak belirlenmiştir.

Karakteristik gazlara dayalı daha fazla analiz, yüksek enerjili bir boşlama arızasını gösterdi, çünkü φ(C₂H₂) ısılama ile elektrik boşlaması arasındaki farkı ayırt etmek için önemli bir göstergedir. IEC üç oran yöntemi kullanılarak hesaplanan oranlar şunlardır:
• φ(C₂H₂)/φ(C₂H₄) = 1.2,
• φ(CH₄)/φ(H₂) = 0.56,
• φ(C₂H₄)/φ(C₂H₆) = 6.6,
bu da 102 kodunu vermiştir. Bu, transformatörün içinde yüksek enerjili bir boşlama (yani ark) meydana geldiğini ön karar olarak vermiştir.

Denge kriter yöntemi [4] ve gaz rölesindeki gaz kompozisyonu kullanılarak, gazların yağdaki farklı çözünürlüklerine dayalı teorik yağ konsantrasyonları hesaplandı. Yağda ölçülen konsantrasyonlara olan oranı αᵢ elde edildi (Tablo 2'ye bakınız). Alan deneyimine göre, normal koşullarda, çoğu bileşenin αᵢ değerleri 0.5–2 aralığında yer alır. Ancak ani arızalar sırasında, karakteristik gazların αᵢ değerleri genellikle 2'den çok daha büyüktür. Bu durumda, gaz rölesindeki tüm gaz bileşenlerinin αᵢ değerleri 2'den çok daha büyüktü, bu da ani bir iç arızayı göstermiştir.

Elektrik test sonuçları, yük altında anahtarlama temas dirençleri, bobin DC dirençleri ve maksimum faz farklarının kabul edilebilir sınırlar içinde olduğunu gösterdi. Bobinler arasında ve zemine olan sızıntı akımları, tarihsel karşılaştırmalarla birlikte herhangi bir anormallik göstermedi. Dielektrik kayıp ve yalıtım direnci parametreleri de normaldi. Bu sonuçlar, genel nem girişi, büyük ölçekli yalıtım bozulması veya yaygın yalıtım defektlerini dışladı ve ana yalıtım sisteminin bütünlüğünün korunduğunu doğruladı.

Yukarıdaki sonuçların kapsamlı analizine dayanarak, transformatörün içinde ani bir ark arızası meydana geldiği sonucuna varıldı. Yağdaki CO ve CO₂ konsantrasyonlarında önemli bir artış gözlemlenmedi ve toplam hidrokarbon seviyeleri artmaya devam etse de henüz limitleri aşmamıştı. Bu, geniş ölçekli katı yalıtımın dahil olmayacağına işaret etti. Ancak, CO ve toplam hidrokarbonların yüksek αᵢ değerleri nedeniyle, yerel katı yalıtım hasarına bağlı ani bir boşlama arızası şüphesi ortaya çıktı.

3 İç İnceleme ve Düzeltici Eylemler
Kök nedeni daha fazla belirlemek için transformatör boşaltıldı ve incelendi. B fazındaki iki 35 kV bushing ve yükseltgenin çıkarılmasıyla, bobin ucundaki basınç plakasındaki gerilim eşitleme yerleştirme çubuğunun yanmış olduğu tespit edildi. Tank kapaklarının kaldırılmasıyla, üst yoke bobin basınç plakasının uzun süreli mekanik stres nedeniyle hasar görmüş olduğu, bu da iki nokta yerleştirmesine neden olmuştu. Bu, dolaşım akımını oluşturdu, bu da yerleştirme çubuğunu yakan bir arka yol açtı. Büyük hacim ve yüksek hızda gaz üretiminden dolayı, boşlamanın yakınındaki iki 35 kV bushingde çatlaklar ve ciddi yağ sızıntısı oluştu. İnceleme bulguları, kromatografik analizden elde edilen sonuçlarla tamamen uyumluydu.

Düzeltici Tedbirler:
• Hasarlı yalıtım destek bileşenlerinin değiştirilmesi;
• Yalıtım yağının gaz çıkarma ve filtreleme;
• Başarılı kabul testlerinden sonra transformatörün normal işlemeye dönmesi;
• İşletimsel izlemenin artırılması, sürekli takip ve analizle hiçbir sorun olmadığı doğrulanana kadar düzenli yönetimine dönüş.

4 Sonuç
(1) Bu çalışma, gaz kromatografisinin Hexin Trafo Merkezi'ndeki No. 1 ana transformatörün B fazında bir iç ark arızasını tanılamada başarılı bir şekilde uygulanmasını göstermiştir, büyük güç transformatörlerinin işletimi ve arıza tanılaması için değerli bir deneyim sağlar.

(2) Bir transformatör gaz rölesi hareket ettikten sonra, yağ ve gaz örnekleri kromatografik analiz için toplanmalıdır. Kromatografik sonuçları, tarihsel verileri, denge kriter yöntemini ve yalıtım testlerini birleştirerek, arızanın iç mi yoksa yardımcı bileşenlerle mi ilgili olduğuna, arızanın doğasına, yerine veya belirli bir bileşene ilişkin bilgi elde edebilirsiniz. Bu, zamanında bakım yapmayı ve ekipmanın güvenliğini sağlar.

(3) Yalıtım yağ kromatografik analizi, yağ dolu elektrik ekipmanlarının güvenli işlemesini izlemek için en etkili önlemlerden biridir. Düzenli DGA, iç arızaların ve şiddetlerinin erken tespiti ve sürekli izlenmesine olanak tanır. Büyük transformatörlerin güvenli işlemesini sağlamak ve sağlık durumlarına dair bilgi sahibi olmak için, gaz kromatografisi elektrik endüstrisi standartlarına uygun olarak gerçekleştirilmelidir ve gerektiğinde test frekansı artırılmalıdır.