Хроматографический анализ растворенных газов в диагностике трансформаторов (стр. 12 )

Рис. 5.10. Граф для анализа полноты диагностирования трансформатора

с помощью методики Дорненбурга

5.8. Методика SIGRE

Это также очень простая методика определения вида дефекта, суть которой отражает табл. 5.14.

Таблица 5.14. Связь дефектов с концентрациями газов

Дефект	Отношение газов	Концентрация газов
Э1		H2>100 ppm
Э4		C2H2>20 ppm
Т	с>1	Σ(c1, c2)>500 ppm Σ(c1, c2, c3)>1000 ppm
ДЦ		ΣCOx>10000 ppm

В данной методике, кроме ранее рассмотренных, встречается новый дефект под названием «деградация целлюлозной изоляции», обозначенный как ДЦ. Для определения вида дефекта, наряду с оценкой соответствующего отношения концентраций газов, следует обратить внимание на абсолютные концентрации некоторых газов. Пусть, например, отношение c>1, тогда, чтобы идентифицировать дефект в виде «термического повреждения», необходимо чтобы сумма С1 и С2 углеводородов была больше 500 ppm или сумма С1, С2 и С3 углеводородов была больше 1000 ppm.

5.9. Методика IEEE

В этой методике основной акцент делается на решении первой задачи – выявлении наличия дефекта [9]. Для этого предлагается ориентироваться на четыре уровня граничных значений концентраций растворенных газов, % об. (табл. 5.15). Правые значения второго уровня или равны, или несколько больше граничных значений [8] (за исключением СО2).

В методике вводится новый диагностический параметр – общий объем растворенных горючих газов (ОРГГ), т. е. сумма всех газов, кроме СО2. Следует отметить, что этот параметр в выявлении дефектного состояния трансформатора играет основную роль, в то время как газ СО2 в анализе практически не используется.

Ценность рассматриваемой методики заключается в ее логической естественности, что нашло отражение в разработанной нами блок-схеме ее возможного использования при компьютерном диагностировании (рис. 5.11). Переменные m1, n1, n2, n3 и n4 в представленном модуле выполняют функцию счетчиков соответствующего уровня. Перед первым обращением к модулю значения этих переменных должны быть обнулены.

Что касается характера дефектов, то данная методика предлагает идентифицировать всего три вида дефектов: совокупность термических (Т1+Т2+Т3+Т4) и Э3, Э4. Для этого используются те же отношения газов: a, b и c.

Таблица 5.15. Граничные значения концентраций газов

Газы	Уровни
1	2	3	4
Н2	0,01	0,0101÷0,07	0,0701÷0,18	>0,18
СН4	0,012	0,0121÷0,04	0,0401÷0,1	>0,1
С2Н2	0,0001	0,0002÷0,0009	0,001÷0,0035	>0,0035
С2Н4	0,005	0,0051÷0,01	0,0101÷0,02	>0,02
С2Н6	0,0065	0,0066÷0,01	0,0101÷0,015	>0,015
СО	0,035	0,0351÷0,057	0,0571÷0,14	>0,14
СО2	0,25	0,25÷0,4	0,4001÷1	>1
ОРГГ	0,072	0,0721÷0,192	0,1921÷0,463	>0,463

Рис. 5.11. Блок-схема методики IEEE

по выявлению наличия дефекта

5.10. Треугольник Дюваля

Это первый пример подхода к определению характера дефекта не расчетно-логическим, как в ранее рассмотренных методиках, а графическим методом.

Данный диагностический метод был разработан в 1974 г. известным канадским специалистом М. Дювалем (рис. 5.12) в энергетической компании Hydro-Quebec. Метод позволяет по значениям концентраций трёх газов (С2Н2, С2Н4, СН4) построить точку на графике, представленном в виде треугольника (рис. 5.13). Площадь треугольника, по методике Дюваля, разделена на семь зон. Каждая зона соответствует определённому дефектному состоянию трансформатора. Всего рассматривается семь дефектных состояний: Э1, Э3, Э4, ЭТ, Т2, Т3 и Т4. По принадлежности точки конкретной зоне определяется вид дефекта.

Сначала рассмотрим, как строится треугольник Дюваля. Во-первых, этот треугольник равносторонний. На каждой стороне откладывается относительное значение содержания определенного газа, которое может меняться от 0 до 100 % по часовой стрелке. При этом сумма значений концентраций всех газов принимается за 100 %, а процентные концентрации каждого газа определяются от этой суммы.

Во-вторых, при нанесении границ зон дефектов линии проводятся параллельно отстающей стороне треугольника, т. е. если точка берется на стороне СН4, то прямая из этой точки проходит параллельно стороне С2Н2, если точка берется на стороне С2Н4, то – параллельно стороне СН4 и т. д.

В третьих, для проведения линий и определения соответствующих зон используются значения, приведенные в табл. 5.16.

Таблица 5.16. Координаты границ дефектных зон

Дефект	Сторона треугольника	Точка, %
Э1	СН4	98
Э3	С2Н4 С2Н2	23 13
Э4	С2Н4 С2Н2	23, 40 13, 29
ЭТ	С2Н4 С2Н2	40, 50 4, 13, 15, 29
Т2	С2Н4 С2Н2	20 4
Т3	С2Н4 С2Н2	20, 50 4
Т4	С2Н4 С2Н2	50 15

В результате указанных построений получается треугольник Дюваля (рис. 5.13).

При практическом использовании данного метода необходимо найти процентное содержание каждого газа, отложить его на соответствующей стороне треугольника и из каждой точки провести три линии параллельно отстающей стороне, которые пересекутся в одной точке. Местоположение этой точки определит зону и диагностируемый дефект.

Рис. 5.13. Треугольник Дюваля

Предположим, в результате ХАРГ получены следующие значения концентраций растворенных газов (табл. 5.17).

Таблица 5.17. Пример использования методики Дюваля

Газ	Концентрация, % об.
СН4	0,32
С2Н2	0,8
С2Н4	0,48

Определяем процентные концентрации:

;

аналогично С2Н2=50 % и С2Н4=30 %.

Откладываем эти значения на сторонах треугольника (рис. 5.13) и получаем дефект Э4.

Рассматриваемый метод не только наглядно показывает «место» дефекта, но и позволяет наблюдать за траекторией его развития, когда через определенное время делается несколько ХАРГ и получаемые точки последовательно наносятся на треугольник.

В качестве недостатка метода можно назвать неполное использование диагностической информации, получаемой в результате ХАРГ.

5.11. Метод фирмы GATRON

Этот метод был разработан в немецкой фирме GATRON GmbH. Он основывается на анализе семи газов, растворённых в трансформаторном масле. Здесь, кроме привычных водорода, метана, ацетилена, этилена и этана, рассматриваются пропилен (C3H6) и пропан (C3H8). Данный подход применяется в системах мониторинга силовых трансформаторов в ряде европейских стран.

Как и в «Треугольнике Дюваля» интерпретация результатов хроматографического анализа выполняется путём геометрического построения точки на плоскости равностороннего треугольника, который в данной методике называется газовым треугольником дефектов (fault gas triangle) (рис. 5.14).

Диагностирование только по трём газам в методике Дюваля, как уже отмечалось, в некоторых случаях может привести к ошибкам при определении вида дефекта, так как при анализе не рассматривается водород и другие газы. В методе фирмы GATRON набор газов весьма представительный, но поскольку речь идет о сторонах треугольника, то здесь предлагается такой подход:

-  одна сторона треугольника закрепляется за H2;

-  вторая – за C2H2;

-  наконец, третья – за суммой газов, которую обозначим как CH4+.

Рис. 5.14. Треугольник фирмы GATRON:

• – примеры диагностических точек