Transformator - Analiza gazów rozpuszczonych w oleju (DGA)

Email
optimus-dga-opt100

Analiza on-line oleju transformatorowego poprzez stacjonarny analizator Vaisala Optimus OPT100 (DGA):

Analiza chromatograficzna lub spektrometryczna gazów rozpuszczonych w oleju (DGA) stanowi podstawową metodę diagnostyczną w czasie badań okresowych, kontrolnych i poawaryjnych transformatorów wysokiej mocy. Analiza ta wykorzystywana jest również podczas badań odbiorczych nowych transformatorów oraz modernizowanych z kompletną wymianą izolacji. Analiza chromatograficzna gazów rozpuszczonych w oleju wykonywana doraźnie niesie za sobą niebezpieczeństwo uzyskania błędnych wyników pomiarów (wielu użytkowników przekonało się o tym osobiście)  poprzez nieumiejętne pobieranie próbki oleju, jego przechowywanie i transport do laboratorium. Metoda pomiaru on-line eliminuje wiele z tych błędów plus umożliwia identyfikację uszkodzeń na bieżąco, których rozwój związany jest np. z  rozkładem izolacji olejowo-papierowej pod wpływem temperatury lub pola elektrycznego. Metoda umożliwia rozróżnienie normalnego procesu starzenia się izolacji transformatora, podczas którego to też tworzą się gazy. Charakterystyczne gazy powstające podczas uszkodzeń, umożliwiają rozróżnienie typów tych uszkodzeń. Podstawowe rodzaje występujących najczęściej usterek oraz towarzyszące im określone gazy są następujące:

optimus dga opt100 a

  1. Wyładowania niezupełne.
    Powodują rozpad łańcuchów węglowodorów oleju, tworzenie się wodoru, małych ilości metanu i wyższych węglowodorów nasyconych. Długotrwałe działanie wyładowań niezupełnych powoduje tworzenie się wosku X.

  2. Wyładowania zupełne.
    Towarzyszy im zawsze powstanie wodoru i acetylenu. Zawartość tych składników gazu, jak również takich jak: metan, etan i etylen, zależy od gęstości energii. Przy wyładowaniach łukowych powstają znaczne koncentracje wymienionych gazów jako wynik wysokotemperaturowego rozkładu cząstek oleju prowadzącego często do powstania węgla pirolitycznego.

  3. Lokalne wewnętrzne przegrzania.
    Skład gazów zależny jest od miejsca i temperatury przegrzania. Uproszczony udział gazów jest następujący: w temperaturach niższych – wodór i węglowodory nasycone(metan, etan, propan), w temperaturach wyższych wodór i węglowodory nienasycone (etylen, propylen). Nadto, przegrzaniu uzwojeń (miedzi) towarzyszy degradacja cieplna celulozy i wydzielanie się tlenku i dwutlenku węgla oraz wody.

Analizę można przeprowadzać całościowo przy użyciu analizatora Vaisala Optimus OPT100, częściowo w oparciu o pomiar wodoru , wody i temperatury lub jedynie w ograniczonym zakresie pomiaru ilości wody.

A.  Analizator on-line gazów  rozpuszczonych w oleju Vaisala Optimus OPT100

Pierwszy na rynku i aktualnie (maj 2017) jedyny tego typu analizator oparty o metodę spektrometryczną pomiaru gazu. W porównaniu do konkurencyjnych produktów firmy Kelman lub GE, umożliwia ekstrakcję 90% gazów zawartych w oleju gdzie pozostałe gwarantują jedynie 70%. Cała komora pomiarowa dożywotnio (30 lat) nie potrzebuje ingerencji, u konkurencji  należy wymieniać mikrofony co 5 lat (wysoki koszt eksploatacji). Sposób pomiaru gazów nie zależy od ciśnienia i temperatury ponieważ wszystko odbywa się w próżni, konkurencyjne metody wymagają precyzyjnego pomiaru ciśnienia i temperatury co przyczynia się do dodatkowych błędów. W OPT100 zastosowano bezawaryjną pompę magnetyczną o gwarancji poprawności pracy 30 lat.

W przypadku decyzji o zakupie należy zwrócić uwagę na bezobsługowość urządzenia OPT100 oraz brak dodatkowych kosztów eksploatacyjnych w porównaniu do konkurencyjnych produktów.

Na czym polega metoda spektrometryczna pomiarów ilości gazów?

Każdy z interesujących nas gazów przy charakterystycznej dla niego długości fali absorbuje promieniowanie podczerwone. W zależności od ilości tego gazu absorpcja jest większa lub mniejsza. Vaisala wykorzystała przy budowie spektrometru wieloletnie doświadczenie. Wystarczy posiadać odpowiednie źródło światła oświetlić mieszaninę gazu i przy danej długości fali mierzyć jego tłumienie.

infrared1

Jak uzyskać gaz mając mieszaninę gazu i oleju?

Rozwiązaniem problemu jest metoda tzw. ekstrakcji próżniowej. W kilku cyklach uzyskuję się wyekstrahowany gaz z oleju. W szczelnym cylindrze tworzy się próżnię, po umieszczeniu w niej próbki oleju gaz zostaje z niej wyekstrahowany kolejno przekazany do komory pomiarowej w której to poddawany jest pomiarowi metodą podczerwieni. Proces kończy się krokami odwrotnymi a próbka oleju z gazami umieszczana jest ponownie w transformatorze. Całość procesu trwa ok. 1h i można go powtarzać do 23x na dobę jeżeli oczywiście zaistnieje potrzeba tak częstego pomiaru.

Opis

Kompaktowa obudowa, bezobsługowy, prosta instalacja, IP66. Pomiar odbywa się kilkuetapowo poprzez pobranie próbki oleju, następnie ekstrakcję próżniową gazów w nim rozpuszczonych oraz pomiar za pomocą wbudowanych czujników podczerwieni poziomu wybranych gazów, Proces odbywa się zgodnie z normą IEC 60567: 2005 "7.3 Odsysanie metodą odgazowywania częściowego".

Cykl pomiarowy - długość: 1...1.5h (typowo)
Stała czasowa: 1 pomiar na cykl
Czas inicjalizacji do pełnej dokładności: 2 dni
Przewidywania żywotność: >15 lat

Zasilanie; 100...240VAC

Rodzaj oleju: mineralny

Pomiar w trybie rzeczywistym:

  1. Wodoru H2 0...5000ppm
  2. Tlenku węgla CO 0...10000ppm
  3. Dwutlenku węgla CO2 0....10000ppm
  4. Metanu CH4 0...10000ppm
  5. Etanu C2H6 0...10000ppm
  6. Etylenu C2H4 0...10000ppm
  7. Acetylenu C2H2 0...5000ppm
  8. Wody w oleju H2O 0...100ppm
Mierzone parametry Zakres Dokładność Powtarzalność
Wodór H2  0...5000ppm   10ppm lub 10% wartości mierzonej 10ppm lub 5% wartości mierzonej
Tlenek węgla CO 0...10000ppm  10ppm lub 10% wartości mierzonej 10ppm lub 5% wartości mierzonej
Dwutlenek węgla CO2 0...10000ppm  10ppm lub 10% wartości mierzonej 10ppm lub 5% wartości mierzonej
Metan CH4 0...10000ppm  10ppm lub 10% wartości mierzonej 10ppm lub 5% wartości mierzonej
Etan C2H6 0...10000ppm  10ppm lub 10% wartości mierzonej 10ppm lub 5% wartości mierzonej
Etylen C2H4 0...10000ppm  10ppm lub 10% wartości mierzonej 10ppm lub 5% wartości mierzonej
Acetylen C2H2 0...5000ppm  25ppm lub 20% wartości mierzonej 15ppm lub 10% wartości mierzonej
Woda w oleju H2O 0...100ppm  ±2ppm lub 10% wartości mierzonej  zawiera się w dokładności

trójkąt Duvala 1

Analiza stanu transformatora opiera się o trójkąty lub pięciokąty Duvala . 

Przykładowe oznaczenie obszarów dla trójkąta Duval'a 1

 

Pola:
PD: wyładowania niezupełne,
T1: temperatura poniżej < 300ºC
T2: przegrzanie w zakresie temperatur 300 … 700ºC
T3: silne przegrzanie > 700ºC
DT: wyładowanie z temperaturą
D2: łuk o wysokiej energii
D1: iskry o niskiej energii

Zwracamy uwagę na możliwość pomiaru gazów CO2 i CO. Wzrost wartości CO i równoczesny spadek ilorazu CO2 / CO może wskazywać na degradację termiczną izolacji celulozowej. Szczególnie jest to istotne jeżeli stosunek spada  CO2 : CO ≤ 3

Gwarancja 2 lata
Wbudowany serwer www plus wyjście cyfrowe MODBUS RTU lub TCP
Wyjście przekaźnikowe: 3 szt.

duval pieciokat

Dzięki uzyskanym danym pomiarowym łatwa ocena stanu transformatora na podstawie trójkąta lub pięciokąta Duvala.

W komplecie z urządzeniem dostarczany jest wbudowany w OPT100 serwer bazy danych umożliwiający podgląd poprzez sieć internetową aktualnych wyników pomiarowych.

infrared3

 

DO POBRANIA:
 
pdf new small pdf Vaisala analizator gazów DGA w oleju transformatorowym (845 KB)
pdf new small pdf Vaisala Optimus OPT100 zasada pomiaru (162 KB)

B. Przetwornik MHT410 fińskiej firmy Vaisala do analizy on-line wodoru (H2) w oleju transformatorowym.

Przetwornik posiada wbudowane 3 detektory:
1. poziomu wodoru, zakres 0...5000ppm
2. aktywności wody w oleju [aw], zawartości wody w oleju [ppm],MHT410 a
3. temperatury: -40...120ºC

Pomiar umożliwia wczesne wykrycie problemów zanim spowodują one nieodwracalne uszkodzenia transformatora.
W porównaniu do konkurencji:

a. czas montażu jest bardzo krótki,
b. czujnik nie posiada membrany wobec czego brak możliwości jego uszkodzenia przy szybkim otwarciu zaworu
c. czujnik bezpośrednio zanurzony jest w oleju transformatorowym
d. bezobsługowy
e. doskonała stabilność długoczasowa
f. gwarancja 5 lat

W standardzie:
3 x wyjście analogowe
Wyjście cyfrowe RS485 Modbus RTU

Gwarancja: 5 lat

Model MHT410, przeznaczony do analizy rzeczywistego stanu oleju transformatorowego w trybie on-line. Dzięki unikalnej konstrukcji sondy pomiarowej MHT410 dostarcza precyzyjnych pomiarów oraz trendów w kierunku rozpoznania stanu transformatora. W opcji przetwornik można wyposażyć w wyświetlacz oraz dwa przekaźniki konfigurowalne dla wodoru (H2). Przekaźnik 1 limit 200ppm, przekaźnik 2 limit 1500ppm.  Przetwornik umożliwia pomiar 3 różnych parametrów oleju w transformatorach. W standardzie trzy wyjścia analogowe: wodór, aktywność wody, temperatura.
Oleje izolacyjne do transformatorów winny być mało lepkie, posiadać dużą zdolność przewodzenia ciepła przy dużej elektrycznej wytrzymałości na przebicie i odporności na WNZ. Analiza informacji o oleju transformatorowym, uzyskiwanych w trybie on-line, pozwala na określenie stanu technicznego urządzenia, w którym jest on użytkowany. Wyróżnia się stan: normalny, ostrzegawczy, alarmowy oraz awaryjny.

Opis: http://www.test-therm.pl/katalog-produktow/temperatura/mht410

 

DO POBRANIA:

pdf new small pdf Karta katalogowa przetwornika MHT410 (155.24 kB) (496 KB)
pdf new small pdf Kod zamówienia MHT410 (40 KB)
pdf new small pdf Woda w oleju transformatorowym (527 KB)

C. Przetworniki do pomiaru zawartości wody [ppm] dla oleju transformatorowego serii np. MMT162mmt162 a

Cechy przetwornika MMT162:

  • ciągły pomiar aktywności wody w oleju
  • pomiar [ppm] dla mineralnych olejów transformatorowych oraz MIDEL 7131 i FR3 (należy zadeklarować przy zamówieniu)
  • pomiary środków smarów olejowych, hydraulicznych, transformatorowych
  • doskonała tolerancja dla temperatury i ciśnienia
  • sprawdzony czujnik VAISALA HUMICAP® który funkcjonuje od 15lat
  • małe wymiary, prosty do zintegrowania 
  • certyfikat kalibracji NIST


Opis: http://www.test-therm.pl/katalog-produktow/wilgotnosc/pomiar-zawartosci-wody-rozpuszczonej-w-oleju/mmt162

DO POBRANIA:

D. Przenośny miernik do pomiaru zawartości wody [ppm] dla oleju transformatorowego serii MM70mm70

Miernik MM70 umożliwia niezawodne wykrywanie wilgoci w oleju. Dzięki niemu można odpowiednio wcześnie wykryć zawartość wody w oleju i ewentualnie zabezpieczyć transformator przed awarią. Sonda pomiarowa może być umieszczona bezpośrednio w instalacji transformatora poprzez zawór kulowy bez konieczności opróżnienia systemu z oleju. Miernik MM70 mierzy zawartość wody w oleju jako współczynnik aktywności wody lub ppm wraz z jego temperaturą.


Opis:  http://www.test-therm.pl/katalog-produktow/wilgotnosc/pomiar-zawartosci-wody-rozpuszczonej-w-oleju/mm70

DO POBRANIA:
 
pdf new small   pdf Karta katalogowa miernika wilgoci w oleju MM70 (570.15 kB 2015-05-05 14:02:49) (512 KB)