ДЕФЕКТЫ, ОБНАРУЖИВАЕМЫЕ В ТРАНСФОРМАТОРАХ С ПОМОЩЬЮ ХРОМАТОГРАФИЧЕСКОГО АНАЛИЗА МАСЛА

АННОТАЦИЯ

В данной статье рассматривается метод разделения и анализа смесей веществ, изучения физико-химических свойств веществ, применение данного анализа в испытании трансформаторного масла в ОАО «РЖД», результаты анализа трансформаторного масла силовых трансформаторов дистанций электроснабжения Красноярской железной дороги, разделение хроматографического анализа на группы для получения более точного результата и как это повлияло на нахождение дефектов, достоинства и недостатки данного анализа.

Ключевые слова: хроматография, трансформаторное масло, анализ, дефекты.

Хроматография – это метод разделения и анализа смесей веществ, а также изучения физико-химических свойств веществ. Данный метод основан на распределении веществ между двумя фазами – это неподвижной (твердая фаза или жидкость, связанная на инертном носителе) и подвижной (газовая или жидкая фаза, элюент). [3]

Данный анализ также применяется и в ОАО «РЖД», для анализа трансформаторного масла и выявления дефектов трансформаторов. На Красноярской железной дороге хроматографический анализ выполняет Дорожная электротехническая лаборатория – структурное подразделение Красноярской дирекции по энергообеспечению.

Дорожной электротехнической лабораторией за 2020г. было проведено 612 хроматографических анализов. Отбор проб, для проведения анализа, проводился в соответствии с годовым графиком по нормам: с тяговых трансформаторов 110 – 220 кВ один раз в шесть месяцев, с прочих трансформаторов один раз в год, с высоковольтных маслонаполненных негерметичных вводов один раз в четыре года. [1]

В результате обследования трансформаторов, с применением метода хроматографического анализа растворенных газов, выявляется парк оборудования с внутренними дефектами. Трансформаторы остаются в работе, но их ставят на особый контроль с учащенным отбором проб масла.

На данный момент по Красноярскому региону Красноярской железной дороги согласно результатам хроматографического анализа на особом контроле находится 6 тяговых трансформаторов. По Абаканскому региону Красноярской железной дороги на особом контроле находится 6 тяговых трансформаторов.

Хроматографический анализ – это специальный метод, служащий для нахождения повреждений и дефектов отдельных конструктивных узлов и всей твердой изоляции электрооборудования, но данный анализ прочти не информирует о качестве и состоянии самого масла. [1]

Отталкиваясь от этой информации, мы можем поделить виды повреждений, возникающих в маслонаполненном оборудовании на три группы.

Первая группа – это медленно и быстро развивающиеся дефекты. К ним относятся такие дефекты как местный перегрев, частичные разряды, дуговые и искровые разряды, деформация обмоток. Вторая группа – это износовые повреждения: старение, загрязнение, увлажнение, газонасыщение. Третья группа представляет собой внезапные повреждения. К ним относятся отказы, не связанные с изменением состояния оборудования и вызванные, как правило, либо дефектами изготовления, либо различного рода перегрузками при эксплуатации. [2]

Таким образом диагностика состояния маслонаполненного оборудования должна находить и показывать развивающиеся дефекты и износовые процессы, определять степень их развития, оценивать ожидаемое время до отказа оборудования и выводить информацию о состоянии оборудования в удобном для оперативного и эксплуатационного персонала виду.

Повреждениям в трансформаторе обычно сопутствуют частичные разрушения твердой изоляции или разложение трансформаторного масла под действием повышенной температуры и напряженности электрического поля. Это приводит к выделению определенных газов, отсутствующих совсем или присутствующих в незначительных количествах при нормальной работе оборудования. Выделив эти газы из масла, и проведя их количественный и качественный анализ, можно не только обнаружить повреждение, но и выявить вид дефекта, и вероятные причины появления газов (частичные разряды в масле, дуговой разряд, термический дефект твердой изоляции и др.).

Определение состава газов ведется методом газовой хроматографии. Метод основан на разложении сложных смесей (газа, раствора) на составляющие компоненты с последующим их качественным и количественным анализом. Средства измерения, в которых происходит хроматографическое разложение и анализ смесей, называют хроматографами. Процесс диагностики оборудования по результатам хроматографического анализа газов, растворенных в трансформаторном масле, включает в себя решение двух задач: обнаружение возможного типа повреждения и оценка степени его опасности. Если газосодержание дает основание предполагать наличие развивающегося дефекта, то в зависимости от состава обнаруженных газов, их концентрации определяется предполагаемый тип дефекта.

Спектр определяемых газов включает в себя девять компонентов - водород, окись углерода, углекислый газ, метан, этан, этилен, ацетилен, кислород и азот. Состав растворенных газов зависит от характера развивающегося дефекта:

– водород - дефекты электрического характера (частичные разряды, искровые дуговые разряды);

– этан - термический нагрев масла и бумажно-масляной изоляции в диапазоне температур до 300 ̊С;

– этилен - высокотемпературный нагрев масла и бумажно-масляной изоляции свыше 300 оС;

– ацетилен - искрение, электрическая дуга, точка нагрева выше 700 ̊С.

Критерий граничных концентраций позволяет выделить из общего количества оборудования трансформаторы с возможными развивающимися дефектами; такие трансформаторы остаются в работе, но ставятся на особый контроль с учащенным отбором проб масла. При опасно развитии дефекта оборудование выводится из работы в ремонт.

Использование хроматографического контроля может предупредить более 60% отказов оборудования, исключая только отказы внезапного характера, существующая система испытаний трансформаторов позволяет обнаружить не более 10% повреждений. Таким образом, хроматографический контроль способен выявлять развивающиеся дефекты на ранней стадии, без вывода оборудования из работы, а при учащенном отборе позволит избежать опасного развития дефекта и необоснованного вывода трансформаторов в ремонт.

Список литературы:

1. Анализ состояния силовых трансформаторов тяговых подстанций// Дорожная электротехническая лаборатория Красноярская дирекция по энергообеспечению ТРАНСЭНЕРГО. Красноярск, 2019. 20 с.
2. Методические указания по диагностике развивающихся дефектов трансформаторного оборудования по результатам хроматографического анализа газов, растворенных в масле РД 153-34.0-46.302-00 (утв. РАО "ЕЭС России"): 42 с. Доступ из справ.-правовой системы «ГАРАНТ»
3. Москвин Л.Н., Катыхин Г.С., Якимова Н.М. Что такое хроматография? Какие бывают хроматографии?// Вестник Санкт-Петербургского университета. 2015. Сер. 4. Т. 2. №3. С.244–268.