Przeprowadzanie regularnych badań olejów jest jednym z najważniejszych i najmniej kosztownych czynników wpływających na bezawaryjną pracę oraz długość życia każdego transformatora. Szczególnie, że badania te są nieinwazyjne, a już samo ich przeprowadzenie w zakresie skróconym i pełnym (omówione w poprzednim artykule) pozwala na wykrywanie symptomów nieprawidłowej pracy transformatora już na wczesnym etapie.
Pozostały do omówienia dwa dodatkowe badania olejów elektroizolacyjnych, które obejmują:
- analizę chromatograficzną gazów rozpuszczonych (DGA – Dissolved Gas Analysis)
- analizę zawartości związków furanów.
Analiza chromatograficzna gazów rozpuszczonych (DGA) w oleju elektroizolacyjnym
To cenne narzędzie diagnostyczne pozwalające na ujawnienie trudnych do wykrycia innymi metodami usterek wewnętrznych i anomalii transformatorów. Umożliwia w szczególności wykrycie wolno rozwijających się uszkodzeń wewnętrznych transformatorów, głównie o charakterze wyładowań różnej gęstości energii i przegrzań. Wczesne wykrycie stwarza jednocześnie szansę podjęcia w porę środków zaradczych i uniknięcia kosztownych wyłączeń lub nawet awarii.
Pobrana próbka oleju badana jest za pomocą chromatografu gazowego, który określa skład i stężenie wydzielonych gazów zawartych w oleju.
Rodzaje gazów wykrywane za pomocą analizy chromatograficznej to:
- wodór – H2
- metan – CH4
- etan – C2H6
- etylen – C2H4
- acetylen – C2H2
- propan – C3H8
- propylen – C3H6
- n-butan – n-C4H10
- tlenek węgla – CO
- dwutlenek węgla – CO2
Poprawnie przeprowadzone badanie wymaga porównania pomierzonych stężeń gazów lub ich przyrostów z wartościami kryterialnymi. Dopiero dokładna analiza wyników pozwala na stwierdzenie występowania defektu i określenie stopnia jego zaawansowania. Wykryta nieprawidłowość może świadczyć o procesie degradacji izolacji, zarówno olejowej, jak i izolacji papierowej, a także wskazywać na występujące w transformatorze wyładowania niezupełne lub zupełne.
Analiza zawartości gazów i ich przyrostów może skutkować koniecznością podjęcia kolejnych działań, np. odstawienia transformatora do remontu, wymiany oleju, odwirowania oleju, zwiększenia częstotliwości kolejnych badań oleju itd.
Analiza zawartości związków furanów
Stosowana do określenia stopnia zestarzenia (degradacji) izolacji celulozowej transformatorów. Jako że podczas eksploatacji transformatorów nie ma możliwości pobrania próbki izolacji papierowej z wnętrza transformatora w celu przeprowadzenia jej analizy, konieczne było znalezienie nieinwazyjnej metody określającej stan izolacji.
Zauważono, że procesom starzeniowym zachodzącym w izolacji papierowej w efekcie rozkładu celulozy towarzyszy powstawanie m.in. związków furanów i alkoholi, rozpuszczalnych w oleju. Analiza zawartości tych związków w oleju pozwala na określenie stopnia zestarzenia oraz przyczyny postępowania tego procesu.
Za starzenie się izolacji celulozowej (papierowej) odpowiadają głównie trzy mechanizmy: piroliza, hydroliza i utlenianie.
Podczas analizy wyróżnia się związki furanów:
- 2-furfural (2FAL),
- 5-hydroxymetylo-2-furfural (5HMF),
- alkohol 2-furfurylowy (2FOL),
- 5-metylo-2-furfural (5MEF),
- 2-acetylofuran (2ACF).
Główne znaczenie diagnostyczne ma związek 2-furfural (2FAL), który jest charakterystyczny dla normalnego procesu starzenia, ale może wskazywać również na defekty cieplne.
Natomiast przyjmuje się, że przyczyną obecności pozostałych związków furanów jest:
- utlenianie – 5-hydroxymetylo-2-furfural (5HMF),
- wysoki poziom zawilgocenia izolacji – alkohol 2-furfurylowy (2FOL),
- wysoka temperatura – 5-metylo-2-furfural (5MEF),
- obecność ostatniego rodzaju związku furanu (2ACF) jest bardzo rzadka i nie określono jeszcze jednoznacznej przyczyny jego występowania.
Pomiar i analiza stężeń pochodnych furanu są aktualnie powszechnie uważane za podstawową metodę służącą do oceny stopnia zestarzenie izolacji w transformatorach energetycznych. Na jej podstawie możemy podjąć decyzję o ewentualnej konieczności wdrożenia kolejnych działań, np. wymiany oleju w transformatorze.
Podsumowując, wskazane w obu artykułach badania i analizy olejów elektroizolacyjnych, przeprowadzane regularnie zgodnie z zaleceniami producenta lub laboratoriów diagnostycznych, pozwalają na bezinwazyjne i często bardzo precyzyjne stwierdzenie nieprawidłowości, dysfunkcji olejów, izolacji celulozowych lub stanu technicznego transformatora, które stwarzają zagrożenie dla jego funkcjonowania.
Badania są niezbędne do podjęcia działań, pozwalających na uniknięcie awarii lub minimalizacje kosztów naprawy transformatorów.
Jeżeli interesują Was dodatkowe informacje, dotyczące tego tematu, zapraszamy do kontaktu z Krzysztofem Książkiem: Krzysztof.Ksiazek@warta.pl
