Хроматографический анализ растворенных газов в диагностике трансформаторов (стр. 1 )

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Ивановский государственный энергетический университет

имени »

, ,

Хроматографический анализ

растворенных газов

в диагностике трансформаторов

Монография

Иваново 2013

УДК 621.314

П 57

, , Попов анализ растворенных газов в диагностике трансформаторов / ФГБОУ ВПО «Ивановский государственный энергетический университет имени ». – Иваново, 2013. – 104 с.

ISBN

В монографии рассмотрен один из наиболее популярных методов в современной диагностике маслонаполненного электрооборудования – хроматографический анализ газов, растворенных в трансформаторном масле.

Несмотря на то, что данный метод приобрел широкое распространение в РФ, сведения о нем рассредоточены по различным источникам. В связи с этим авторы посчитали целесообразным обобщить эту информацию в предлагаемом издании, которое может быть полезно студентам-электроэнергетикам, а также специалистам, занимающимся техническим обслуживанием маслонаполненного оборудования.

Табл. 30. Ил. 34. Библиогр.: 45 назв.

Печатается по разрешению редакционно-издательского сотета ФГБОУВПО «Ивановский государственный энергетический университет имени »

РЕЦЕНЗЕНТ

д-р техн. наук, проф. (ПЭИПК, г. С.-Петербург)

ISBN © ,

,

,

, 2013

Оглавление

Введение………………………………………………………………	4
1. ИСТОРИЯ МЕТОДА………………………………………….…	5
2. ФИЗИЧЕСКИЕ И ХИМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ГАЗООБРАЗОВАНИЯ……………………………………………...	8
2.1. Разложение масла………………………………………………...	8
2.2. Разложение целлюлозной изоляции…………………………….	15
2.3. Другие источники газа в масле………………………………….	16
2.4. Растворимость газов в трансформаторном масле……………...	17
2.5. Кипение масла………………………………………………...….	19
2.6. Диффузия газов в масле………………………………………....	22
3. ТЕХНОЛОГИЯ ХАРГ……………….…………………………...	23
3.1. Отбор пробы масла……………………………………………....	23
3.2. Хроматографы…………………………………………………....	28
3.3. Проведение анализа……………………………………………...	39
4. ИНТЕРПРЕТАЦИЯ ХАРГ………………………………………	45
4.1. Факторы, вызывающие увеличение газов……………………...	47
4.2. Факторы, вызывающие уменьшение газов……………………..	50
4.3. Случайные факторы………………………………………...........	51
4.4. Виды выявляемых дефектов…………………………………….	54
4.5. Граничные значения для ХАРГ…………………………………	57
5. МЕТОДИКИ ПОСТАНОВКИ ДИАГНОЗА……...…………...	61
5.1. Методика РФ………………………………………………..........	63
5.2. Методика Роджерса……………………………………………...	66
5.3. Методика компании АО «KEGOC»…………………………….	68
5.4. Методика IEC 60599………………………………………..........	68
5.5. Методика НИЦ «ЗТЗ-Сервис»……………………………..........	71
5.6. Методика MSS……………………………………………………	75
5.7. Методика Дорненбурга………………………………………….	77
5.8. Методика SIGRE…………………………………………………	78
5.9. Методика IEEE…………………………………………………...	79
5.10. Треугольник Дюваля…………………………………………...	82
5.11. Метод фирмы GATRON…………………………………..........	85
5.12. Метод ETRA…………………………………………………….	88
5.13. Графические образы дефектов………………………………...	89
5.14. Лепестковая диаграмма………………………………………...	91
5.15. Пример постановки диагноза с помощью разных методик….	94
6. ЗАКЛЮЧЕНИЕ О СОСТОЯНИИ ТРАНСФОРМАТОРА НА ОСНОВЕ ХАРГ............................................................................	96
Библиографический список………………………………………..	99

Введение

В современной электроэнергетике метод хроматографического анализа газов, растворенных в трансформаторном масле (ХАРГ), получил исключительное широкое распространение за счет целого ряда достоинств:

-  возможность проведения на работающем оборудовании, что определяет его доступность;

-  реализацию одним специалистом за короткое время, что обусловливает низкую стоимость;

-  применимость к любому маслонаполненному трансформаторному оборудованию и высоковольтным вводам, что делает его универсальным;

-  возможность выявления широкого спектра дефектов в оборудовании, из-за чего при комплексной диагностике ХАРГ занимает ведущее место.

Оборудование, необходимое для проведения ХАРГ, хотя и является относительно дорогостоящим, но используется, как правило, для большого числа объектов, что делает его использование безусловно рентабельным практически для любого предприятия электроэнергетики.

Неуклонное совершенствование аппаратного, теоретического и методического обеспечения ХАРГ открывает перед этим методом перспективы еще более широкого и эффективного использования при оценке состояния электроэнергетического оборудования.

1. ИСТОРИЯ МЕТОДА

Метод хроматографии был предложен в 1903 году русским ученым Михаилом Семёновичем Цветом (рис. 1.1), который использовал его для разделения пигментов, входящих в состав листьев растений [1].

В современной технической литературе хроматографию определяют как метод разделения, анализа и физико-химического исследования веществ, основанный на различиях в скоростях движения анализируемых компонентов в потоке подвижной фазы вдоль слоя неподвижной, за счет их различного распределения между подвижной и неподвижной фазами.

В основе классификации хроматографических методов лежит их различие по агрегатному состоянию подвижной фазы (рис. 1.2).

По этому признаку хроматографические методы разделяются на две большие группы: газовую (подвижная фаза – газ) и жидкостную (подвижная фаза – жидкость) хроматографии. Внутри каждой группы хроматографические методы подразделяются по типу взаимодействия разделяемых веществ и неподвижной фазы. По этому признаку хроматографические методы подразделяются на газоадсорбционную, жидкостно-адсорбцион­ную и газожидкостную хроматографии. Первые два метода предполагают, что разделение компонентов смеси происходит за счет различий в адсорбции между анализируемыми компонентами и неподвижной фазой. В последнем методе разделение компонентов смеси происходит за счет различий в растворимости анализируемых компонентов в неподвижной фазе.

Рис. 1.2. Классификация методов хроматографии

Кроме того, в жидкостной хроматографии существует ряд специальных методов, основными из которых являются эксклюзионный (разделение компонентов происходит за счет различий в размерах молекул анализируемых соединений) и ионообменный (разделение происходит за счет различий в сродстве ионов к применяемым сорбентам).

Выбор конкретного хроматографического метода для разделения и анализа исследуемых смесей различных веществ определяется их физико-химическими свойствами и возможностями данного метода. Так, например, газовая хроматография применяется в основном для анализа летучих и термически стабильных соединений с молекулярной массой до 200, а жидкостная – для анализа нелетучих и термически нестабильных соединений с молекулярной массой от 200 до нескольких миллионов. Внутри каждого вида хроматографии можно выделить методы, позволяющие наиболее успешно анализировать определенные группы соединений. Так, например, газоадсорбционная хроматография позволяет надежно определять соединения с молекулярной массой до 50, а газо-жидкостная – от 50 до 200. Жидкостно-адсорбционная хроматография позволяет анализировать соединения с молекулярной массой от 200 до 2000, эксклюзионная – от 2000 до нескольких миллионов, а ионообменная – соединения, диссоциирующие в водных растворах. Таким образом, хроматографические методы дают возможность анализировать практически весь спектр образующихся в процессе эксплуатации электротехнического оборудования продуктов.

Наибольшее распространение в электроэнергетике нашел метод газоадсорбционной хроматографии. Он применяется для оценки эксплуатационного состояния силовых трансформаторов, высоковольтных вводов и другого маслонаполненного оборудования на основе анализа концентраций газов, растворенных в трансформаторном масле. Этот метод получил название хроматографического анализа растворенных газов (ХАРГ).

Одно из первых упоминаний о ХАРГ приходится на 1970 г. в сборнике докладов ХХIII сессии СИГРЭ. Первой страной, начавшей широкое применение ХАРГ, была Великобритания.

В нашей стране у истоков использования данного метода стоял ВНИИЭ (г. Москва) в лице с сотрудниками, которые начали работы в этой области в середине 70-х годов прошлого столетия [2, 3].