Хроматографический анализ растворенных газов

Хроматографический анализ растворенных газов (ХАРГ) — один из методов оценки состояния трансформатора на основании анализа трансформаторного масла. Он применяется в качестве средства ранней диагностики развивающихся дефектов оборудования. Современные технические средства позволяют вести мониторинг без привлечения специального лабораторного оборудования. Приборы выполняют отбор проб непрерывно, что дает возможность проследить за динамикой неполадок и вовремя принять соответствующие меры.

К типичным газам, образующимся из минерального масла и целлюлозы (бумаги и картона) в трансформаторах, относятся:

- водород (Н₂);

- метан (CH₄);

- этан (C₂H₆);

- этилен (C₂H₄);

- ацетилен (С₂Н₂);

- угарный газ (CO);

- углекислый газ (CO₂).

Дополнительно всегда присутствуют кислород и азот, а их концентрация изменяется в зависимости от герметичности корпуса трансформатора.

Дефекты трансформаторов, определяемые с помощью хроматографического анализа растворенных газов

Процедура ХАРГ позволяет выявить содержание различных веществ в масляной смеси. Исходя из их количества можно сделать выводы о тех или иных неполадках. Приведем примеры взаимосвязи превышения концентрации газов, растворенных в трансформаторе, и наиболее характерных дефектов:

• водород (H₂) — частичные, искровые, дуговые разряды;
• метан (CH₄) — дефекты термического характера, связанные с перегревом масла и изоляции в диапазоне 400–600 градусов Цельсия;
• этан (C₂H₆) — аналогичные неполадки, но при температуре до 400 градусов Цельсия;
• этилен (C₂H₄) — перегрев свыше 600 градусов;
• ацетилен (С₂Н₂) — возникновение электрической дуги, искрения;
• угарный газ (CO) и углекислый газ (СО₂) — старение и возникновение влаги на твердой изоляции или в масле.

Некоторые газы, растворенные в трансформаторе (этилен и ацетилен), также могут свидетельствовать о перегреве контактов переключающих устройств, нагреве места крепления электростатического экрана и шпильки проходного изолятора, замыкании проводников обмотки и других дефектах.

Оборудование для проведения хроматографического анализа растворенных газов

Современные приборы не требуют отправки проб в лабораторию. Хроматографы обеспечивают непрерывный онлайн-мониторинг, отбирая пробы с заданной периодичностью. Большинство современных приспособлений, в том числе марки Serveron, обладают следующими функциями и особенностями:

• измерение содержания основных газов (включая водород, кислород, углекислый газ, метан, азот и другие);
• погрешность не более 5 %;
• измерение содержания влаги в масле;
• определение температуры среды;
• отбор проб с периодичностью от 2 до 24 часов, автоматический переход на учащенный анализ при возникновении превышений концентрации;
• функция автоматической калибровки;
• экспертное программное обеспечение;
• минимальная требовательность к обслуживанию.

Конструктивно оборудование для хроматографического анализа растворенных газов представляет собой систему трубок, пробоотборное устройство и электронный аналитический блок. Пробоотборное устройство и аналитический блок заключены в единый корпус.

1. Описание инструментов АРГ, которые применяются в хроматографах Serveron — треугольник/пятиугольник Дюваля, коэффициенты Роджерса.

Приборы для хроматографического анализа растворенных газов, предлагаемые на сайте компании «БО-ЭНЕРГО.АСТС», имеют необходимые сертификаты и соответствуют отраслевым требованиям. Они работают по термокондуктометрическому принципу — измеряют теплопроводность газа и носителя, определяя разницу между показателями.

Преимущества онлайн — хроматографического анализа растворенных газов

Метод позволяет непрерывно контролировать концентрации газов, растворенных в трансформаторном масле. Визуализацию и интерпретацию результатов измерений можно проводить без привлечения сторонних специалистов. Программное обеспечение, поставляемое в комплекте с оборудованием, позволяет получить полную диагностическую информацию о состоянии трансформатора.

Преимущества хроматографического онлайн-анализа растворенных газов и лабораторного ХАРГ.

• Лабораторные измерения АРГ обычно проводятся один раз в год или в два года.
• Большинство отказов происходит неожиданно и за относительно короткий промежуток времени (несколько дней или даже часов) с незначительными предпосылками или вообще без них.
• Онлайн-АРГ позволяет выявить как постепенные, так и резкие изменения тенденций содержания всех газов.
• Выявляет связь газовых аномалий с внешними параметрами и событиями, такими как нагрузка на трансформатор, температура масла, изменение состояния переключателя отводов под нагрузкой и т. д.

Пример сравнения тренда

Рис.1 Сравнение тренда измеряемого газосодержания этана и данных химической лаборатории