Техническое обслуживание масляных трансформаторов среднего напряжения: что означают результаты анализа растворенных газов

Результат анализа растворённых газов становится полезным только тогда, когда вместе рассматриваются газовая картина, скорость её изменения, история нагрузки трансформатора и качество пробы. Одно повышенное значение может быть ранним предупреждением, следствием давнего события или артефактом, возникшим при отборе пробы. Рост концентрации или внезапное изменение относительного состава газов заслуживает большего внимания, чем единичный результат без базового уровня.

Внутри масляного трансформатора среднего напряжения минеральное масло и целлюлозная изоляция по-разному разлагаются под воздействием нагрева, электрических разрядов и окисления. Образующиеся газы растворяются в масле и косвенно указывают на состояния, которые невозможно увидеть снаружи. Водород, метан, этан, этилен, ацетилен, оксид углерода, диоксид углерода, кислород и азот обычно анализируются совместно, поскольку их сочетание информативнее любого отдельного газа.

Оцените тенденцию, прежде чем определять неисправность

Начните со сравнения последнего результата с предыдущими пробами, взятыми с того же оборудования. Следует знать интервал между отборами проб, а также находился ли трансформатор под напряжением, его примерную нагрузку, температуру масла, недавние коммутационные события и выполненное до отбора пробы техническое обслуживание. Результат, полученный после обработки масла, долива, транспортировки или периода отключения, может быть несопоставим с более ранней пробой, взятой при работе трансформатора под напряжением.

Скорость газообразования часто влияет на решение по техническому обслуживанию. Умеренная концентрация, остававшаяся практически стабильной на протяжении нескольких циклов испытаний, может требовать продолжения наблюдения. Более низкая концентрация, резко возрастающая за короткий интервал, может указывать на активный дефект. Концентрация определяет состояние, которое необходимо исследовать; тенденция показывает, развивается ли это состояние.

Не рассчитывайте скорость газообразования по пробам с неопределёнными датами отбора, разными методами испытаний или несопоставимыми объёмами масла. Некорректное сравнение может создать ложную тревогу или скрыть реальное ухудшение. Если результат противоречит наблюдаемому состоянию трансформатора, получите тщательно контролируемую подтверждающую пробу до планирования инвазивных работ, если только срабатывание защиты, аномальный шум, изменение давления или иные признаки не указывают на срочную внутреннюю неисправность.

На что указывают основные газы

Водород при незначительном содержании ацетилена или его отсутствии часто указывает на низкоэнергетический разряд, а не на сильное дугообразование. Когда ацетилен появляется наряду с водородом и другими углеводородными газами, уровень опасности меняется, поскольку задействованная энергия может быть выше. Это различие влияет на срочность дальнейших испытаний, ограничений нагрузки и планирования отключения.

Метан, этан и этилен требуют аналогичного внимательного подхода. Метан и этан обычно связаны с низкотемпературными тепловыми дефектами в масле. Более высокая доля этилена может указывать на более горячую поверхность, контактирующую с маслом. Однако тепловая картина не определяет точный компонент. Ослабленные соединения выводов, ухудшенные контакты переключателя ответвлений, заблокированные пути охлаждения, нагрев, связанный с магнитным потоком, и циркулирующие токи — всё это может приводить к теплообусловленному газообразованию. Для уточнения места необходимы внешний осмотр и эксплуатационные записи.

Ацетилен повышает уровень внимания

Ацетилен требует немедленного тщательного анализа, поскольку он образуется при температурах, связанных с дугообразованием. Его наличие не должно автоматически становиться основанием для внутреннего осмотра, но должно исключать поверхностную интерпретацию пробы. Прежде всего установите, отсутствовал ли ацетилен в предыдущих испытаниях, увеличивается ли его содержание и могли ли недавнее сквозное короткое замыкание, работа переключателя ответвлений или коммутационное событие объяснить это изменение.

Основной бак и переключатель ответвлений под нагрузкой необходимо рассматривать отдельно, если их масляные системы раздельны. Операции переключателя ответвлений могут образовывать горючие газы в его собственном масляном отсеке. Смешение диагностической истории переключателя ответвлений с историей основного бака может ошибочно указывать на дефект обмотки или сердечника. Перед сравнением результатов подтвердите точку отбора пробы, масляный контур и конфигурацию оборудования.

Если содержание ацетилена в основном баке увеличивается, проверьте записи реле, события нагрузки, состояние вводов, соединения выводов и любые признаки прерывистого внутреннего разряда. Повторите DGA, используя репрезентативную пробу из того же места. Если повторный результат подтверждает рост, дальнейшие электрические испытания и проверки состояния следует выбирать в соответствии с предполагаемым дефектом и возможностью отключения. Цель состоит в том, чтобы определить, может ли трансформатор оставаться в эксплуатации под наблюдением или внутреннее повреждение продолжается.

Углеродные газы выявляют нагрузку на изоляцию, но медленно

Оксид углерода и диоксид углерода в основном образуются вследствие деградации целлюлозной изоляции. Их интерпретация отличается от интерпретации углеводородных газов, поскольку бумага и прессшпан стареют в течение длительного периода, а газы могут выделяться постепенно. Высокое значение диоксида углерода в старом трансформаторе может отражать накопленное старение изоляции, а не текущую горячую точку.

Повышение уровня оксида углерода, особенно сопровождаемое изменением соотношения оксида углерода и диоксида углерода, требует более тщательного изучения. Результат вызывает больше опасений, когда температура масла нормальная, охлаждающее оборудование функционирует, а тенденция всё равно ускоряется. Данные о влажности, фурановый анализ при его наличии, диэлектрические испытания и записи теплового контроля могут помочь отличить общее старение изоляции от локального перегрева целлюлозы.

Не используйте соотношение диоксида углерода к оксиду углерода как самостоятельное правило соответствия или несоответствия. Это соотношение изменяется в зависимости от методов сохранения масла, потери газов при дыхании, замены масла, азотной подушки и возраста бумаги. Это вспомогательный диагностический показатель, а не замена анализа тенденции.

Ошибки отбора проб, искажающие диагностику

Технически корректный лабораторный метод не может компенсировать нерепрезентативную пробу масла. Попадание воздуха в шприц или ёмкость изменяет показатели кислорода и азота и может разбавить растворённые газы. Непромытый клапан может содержать застоявшееся масло из соединения для отбора проб, а не масло из бака. Негерметичные ёмкости для проб, длительная перевозка при высокой температуре, неполная маркировка и остатки очищающего растворителя также могут снизить достоверность результата.

• Используйте чистое газонепроницаемое устройство для отбора проб, подходящее для анализа растворённых газов, и убедитесь, что фитинги и трубки не подсасывают воздух.
• Достаточно промойте соединение для отбора проб, чтобы удалить застоявшееся масло, избегая при этом ненужных потерь или проливов масла.
• Перед отправкой пробы зафиксируйте точку отбора, дату, состояние нагрузки трансформатора, температуру масла при наличии данных и любые необычные эксплуатационные события.
• Обеспечивайте сопоставимость повторных проб: один и тот же клапан отбора и сопоставимое рабочее состояние делают тенденцию значительно более надёжной.

Кислород и азот особенно полезны для оценки целостности пробы и характера дыхания бака. Неожиданно высокие значения могут указывать на попадание воздуха при отборе пробы, негерметичную систему расширителя или недавний контакт масла с воздухом. Сами по себе они не диагностируют внутреннюю электрическую неисправность, однако могут объяснить, почему соотношения газов выглядят несогласованными.

Используйте эксплуатационный контекст для определения вероятного источника

DGA указывает на энергию дефекта и продукты разложения; сам по себе он редко определяет точное физическое место. Тепловая газовая картина, которая усиливается только в периоды высокой нагрузки, направляет внимание на соединения, мощность охлаждения, переходное сопротивление контактов и токоведущие пути. Картина, изменяющаяся после операций переключения ответвлений, указывает на цепь переключателя ответвлений или связанные с ней выводы. Газы, содержание которых повышается после короткого замыкания, требуют оценки риска механического смещения наряду с электрическим напряжением.

Резервные или временные схемы электроснабжения также могут изменять характер нагрузки. Когда объект переводит нагрузку через дизель-генераторную установку открытого типа, подтвердите, испытывал ли трансформатор необычные скачки нагрузки, частые включения под напряжение, регулирование напряжения или изменённый рабочий цикл вблизи даты отбора пробы. Эти события не объясняют каждое увеличение содержания газов, но они важны для различения устойчивого внутреннего дефекта и реакции на исключительные условия эксплуатации.

Тепловизионный контроль доступных оконцеваний, осмотр системы охлаждения, проверка работы вентиляторов и насосов, инфракрасное сканирование вводов и кабельных коробок, а также записи технического обслуживания переключателя ответвлений следует использовать для проверки гипотезы DGA. Выбранное последующее испытание должно отвечать на конкретный вопрос. Широкие испытания без гипотезы о дефекте часто дают несвязанные показания и задерживают принятие решения.

Преобразование лабораторного отчёта в решение о действиях

Классифицируйте результат по срочности, а не рассматривайте каждый аномальный газ как условие для отключения. Стабильные исторические уровни газов при отсутствии неблагоприятных эксплуатационных признаков могут оставаться под наблюдением при сокращённом интервале отбора проб. Явное усиление тепловой картины требует исследования охлаждения, нагрузки, контактов и источников локального нагрева. Быстрый рост горючих газов, впервые выявленный ацетилен, активность защитных реле, необъяснимые изменения давления или аномальный шум обосновывают незамедлительный инженерный анализ и решение о снижении нагрузки или выводе из эксплуатации.

Храните исходные лабораторные отчёты, хроматограммы при их предоставлении, сведения о пробах, записи о нагрузке и корректирующих действиях в едином файле истории трансформатора. Это предотвращает рассмотрение повторяющейся проблемы как нового события после смены персонала или подрядчиков. Это также упрощает интерпретацию следующего результата DGA, поскольку история технического обслуживания объясняет, продолжилась ли газовая тенденция, стабилизировалась или изменилась после ремонта.

DGA наиболее эффективен, когда его рассматривают как доказательство, направляющее следующую проверку, а не как диагноз, оторванный от истории эксплуатации оборудования. Чистая подтверждающая проба, обоснованная тенденция и целенаправленные последующие проверки обеспечивают более надёжную основу для действий по техническому обслуживанию, чем любое отдельное значение газа.