Трансформаторы являются одними из наиболее важных и дорогостоящих компонентов системы электроснабжения. Их рабочее состояние необходимо тщательно контролировать для обеспечения безопасной эксплуатации, продления срока службы и снижения затрат на техническое обслуживание.
Принципы АРГ-анализа трансформаторного масла
АРГ (анализ растворенного газа) - это хорошо известный и широко используемый метод контроля рабочего состояния трансформаторов, который также служит инструментом для определения многих электрических и температурных нарушений в трансформаторах и может указывать на степень тяжести дефекта.
В последнее время в трансформаторах для замены масла все чаще используются жидкости на основе натуральных сложных эфиров (эстеров, 5 группа базовых масел). Соответственно, установленные методы интерпретации АРГ для трансформаторов, заполненных минеральным маслом, были пересмотрены для применения к альтернативным видам масел. Исследования показали, что газы появляющиеся при возникновении дефекта при использовании эстеров, аналогичны газам, образующимся в минеральном масле. Однако скорость газообразования в сложных эфирах несколько ниже, чем в минеральном масле, а также сложные эфиры показывают невероятную стабильность при экстремальных скачках температуры. При нормальных рабочих температурах в сложных эфирах ЧР возникают в 50 раз реже, в сравнении с минеральным маслом.
Раньше анализ растворенных газов проводился в основном путем периодического отбора проб жидкостей из силовых трансформаторов и их анализа в лабораториях с использованием стандартизированных методов определения и анализа.
В период, близкий к окончанию срока эксплуатации трансформатора, лабораторный анализ не отвечает всем требованиям, так как для обеспечения безопасной работы трансформатора необходимо постоянно контролировать его состояние. Сейчас многие трансформаторы приближаются к истечению срока службы, поэтому необходимо проводить более частые проверки, включая мониторинг АРГ, для своевременной диагностики неисправностей и осуществления планов технического обслуживания.
За прошедшее десятилетие появилось несколько производителей систем непрерывного мониторинга растворенных газов трансформатора, которые используются для постоянного контроля состояния трансформаторов [3]. Такие системы позволяют осуществлять постоянный мониторинг газов в трансформаторах, находящихся в эксплуатации.
Типы существующих систем непрерывного мониторинга растворенных газов в трансформаторе
Таблица 1. Общие типы систем непрерывного газового мониторинга, доступных на рынке
Оценка точности систем онлайн мониторинга
Точность систем мониторинга, оцененных по стандарту рабочей группы D1/A2.47, представлена в таблице 2. Чем ниже значения абсолютной точности, как указано в таблице 2, тем точнее измерения системы для конкретного типа газа. Минусовые значения (-) означают, что значение ниже пределов обнаружения в лаборатории, либо значения не были зарегистрированы. Отрицательные значения в колонках с 3 по 9 означают более низкие значения, чем ожидалось. Положительные значения означают, что значения выше, чем ожидалось. Значения в колонке 10 - это средние значения в колонках с 3 по 9, выраженные в абсолютных величинах. Значения для теста №1 (система А) являются средними значениями, полученными от двух референс-лабораторий.
В ходе испытаний № 2-5 в течение года на испытательной маслопроводной линии, присоединенной к трансформатору, были установлены четыре различных системы мониторинга. Тесты, показанные в Таблице 2, были взяты в конце периода испытаний. Показания водорода, полученные с помощью этих четырех систем, отмеченные звездочкой (*), были значительно ниже ожидаемых, на 19-35% по сравнению с исправленными лабораторными результатами. Рабочая группа исследовала возможные причины этих неожиданно низких показаний и определила в качестве возможной проблемы используемый образец стандарта "газ в масле". Существует вероятность, что лаборатория не провела надлежащую калибровку своего оборудования для обеспечения точности показаний. Но эта причина была исключена, так как результаты были получены повторно в течение недели после проведения испытаний и совпали. Так же в некоторых случаях было установлено, что гелий из системы мониторинга просочился в образец масла, отправленный в аналитическую лабораторию для тестирования.
В стандартном оснащении аналитической лаборатории в качестве газа-носителя используется газ аргон, а не гелий. В итоге оборудование лаборатории воспринимает гелий как водород. Как только была сделана правильная настройка и удалось разделить газы гелия и водорода в колонке хроматографа, стало возможным определить проблему. Системы мониторинга трансформаторов показывали правильные показания. Показания в лаборатории были загрязнены газом-носителем гелием, что привело к ложному считыванию водорода.
Таблица 2. Точность систем непрерывного анализа растворенных газов в трансформаторном масле, протестированных членами рабочей группы CIGRE D1/A2.47
Утечка газа и попадание воздуха, которые могут произойти во время транспортировки образца и задержки измерений, могут быть основной причиной отклонений между онлайн и лабораторным анализом. Герметичность каждого шприца для проб имеет большое значение для сохранения образца.
Заключение
Исследование, проведенное в 2008 году CIGRE TF15 и WG47, показало, что большинство моделей на рынке соответствуют требованиям IEC по точности (<15%), но есть и такие системы, которые не соответствуют. Они обеспечивают точность не ниже 50%.
Следует отметить, что заказчик должен знать требования к техническому обслуживанию каждого типа систем мониторинга и дополнительные расходы на газ-носитель и хроматографические колонки, если это необходимо. При несоблюдении требований к техническому обслуживанию, точность будет ниже допустимой. Специалисты также должны быть осведомлены об особенностях измерений в реальных условиях эксплуатации. Как окружающая среда и условия эксплуатации повлияют на показатели надежности, срока службы и точности системы мониторинга? Потребует ли такая система коррекции для конкретного места, или она предназначена для получения показаний с абсолютной точностью? Эти различия имеют решающее значение при выборе устройства, которое будет работать на вас.
В ходе исследований, проведенных рабочей группой D1/A2.47, было установлено, что только многофункциональные системы обеспечивают полный АРГ в режиме онлайн и указывают на необходимость немедленных действий. Одногазовые системы типа будут указывать только на аномальное появление отслеживаемых газов. При возникновении такого сценария следует отобрать пробу масла и отправить ее в лабораторию для диагностики.
Еще одной проблемой в отрасли являются неточные результаты АРГ, предоставляемые некоторыми лабораториями, и отсутствие культуры отбора проб масла высокого качества в некоторых компаниях. Рекомендуется, чтобы все лаборатории следовали новым требованиям ISO 17025 и 17024. Утечка газа и попадание воздуха могут происходить во время транспортировки проб и в процессе проведения измерений. Это является основной причиной отклонений между онлайн и лабораторным анализом. Эффективность герметизации каждого шприца для проб имеет большое значение для сохранения образца. Анализ проб масла, взятых из трансформаторов, находящихся в эксплуатации, должен быть отправлен в лабораторию как можно скорее. Чем быстрее проба попадет на анализ, тем точнее будут данные.
Выводы
Если вы всё ещё думаете, что лабораторный анализ имеет преимущества над непрерывным мониторингом растворенных газов – то вы ошибаетесь. Эти технологии уже давно конкурируют по точности, а в некоторых случаях системы мониторинга превосходят лабораторные анализы, за счет ликвидации человеческого фактора при отборе проб. Так же стоит понимать, что современные системы мониторинга такие как CAMLIN TOTUS G5 и G9 являются лидерами рынка именно по ряду факторов, указанных в статье: они не требуют газа-носителя способного вызвать ошибочные данные в АРГ, они не требуют замены ГХ колонки, они используют фотоакустическую спектроскопию, в качестве метода. И благодаря спектроскопии такие системы лишены влияния человеческого фактора. Это позволяет таким системам мониторинга полностью заменить лабораторный анализ.
Товары по теме
