СЕТИ РОССИИ
132
д
и
а
г
н
о
с
т
и
к
а
диагностика
К вопросу о методах определения
газов, растворенных
в трансформаторном масле
Один из основных инструментов для непрерывной диагностики маслонапол-
ненного оборудования — определение состава газов, растворенных в изоляци-
онной жидкости (в масле) и анализ динамики изменения этого состава. Посто-
янно появляются новые устройства (приборы), способные в той или иной мере
решать эту задачу, зарубежных производителей много, отечественный — от
НИОКР до производства и полного цикла обслуживания — пока один.
Андрей ЛАПТЕВ, к.т.н., генеральный директор ЗАО «Интера»
А
ктивность
дилеров
зарубежных
ком
-
паний
на
российском
рынке
высока
,
в
конкурсных
требованиях
не
просто
видно
,
под
кого
единственного
они
на
-
писаны
,
но
прослеживается
тенденция
,
когда
для
исключения
конкурентной
продукции
кон
-
кретные
,
но
не
всегда
оптимальные
,
конструк
-
тивные
и
технологические
решения
настойчиво
приводятся
как
обязательные
для
исполнения
.
Попробуем
обратить
внимание
на
ряд
прин
-
ципов
и
методов
работы
приборов
,
опираясь
на
данные
открытых
источников
,
и
дать
читателю
материал
для
взвешенной
оценки
и
выбора
оборудования
.
Пока
не
говорим
о
диагностике
,
а
только
о
технических
возможностях
измере
-
ния
газов
,
растворенных
в
масле
,
и
частично
о
метрологии
.
ИЗВЛЕЧЕНИЕ
ГАЗОВ
ИЗ
МАСЛА
Большинство
приборов
имеют
блок
вы
-
деления
газов
из
масла
.
Использование
тра
-
диционного
для
ХАРГ
(
хроматографического
анализа
растворенных
газов
)
парофазного
метода
,
практически
неприменимо
в
приборах
непрерывного
измерения
,
его
сложно
техни
-
чески
реализовать
.
Непосредственный
кон
-
такт
поверхности
масла
с
газовой
фазой
не
-
избежно
приводит
к
попаданию
паров
масла
в
газовую
схему
прибора
,
требует
постоянно
-
го
контроля
и
обслуживания
измерительного
тракта
для
сохранения
метрологических
ха
-
рактеристик
.
Обычно
применяются
раздели
-
тельные
мембраны
различных
конструкций
,
они
не
пропускают
тяжелые
молекулы
масла
,
позволяя
более
легким
молекулам
диагности
-
ческих
газов
с
разной
скоростью
проникать
че
-
рез
мембрану
.
Время
цикла
измерения
ограничено
,
поэтому
равновесие
парциального
давления
газов
в
мас
-
ле
и
за
его
пределами
обычно
не
достигается
.
Для
корректировки
несоответствия
применя
-
ются
поправочные
коэффициенты
,
отличные
от
используемых
в
ХАРГ
.
Коэффициенты
зави
-
сят
от
температуры
масла
в
точке
разделения
фаз
(
на
мембране
),
поэтому
для
обеспечения
постоянной
скорости
извлечения
всех
газов
температуру
необходимо
стабилизировать
,
что
реализовано
далеко
не
во
всех
приборах
.
Непо
-
стоянство
невозможно
компенсировать
методом
математических
расчетов
,
поскольку
температу
-
ра
масла
в
течение
одного
цикла
измерения
мо
-
жет
значительно
измениться
.
Более
стабильные
результаты
при
отборе
газов
демонстрируют
приборы
с
принудитель
-
ной
циркуляцией
масла
.
Причина
—
в
меньшей
зависимости
от
возможных
застойных
зон
вну
-
три
бака
и
неравномерного
распределения
га
-
зов
в
масляной
среде
,
что
было
подтверждено
лабораторными
исследованиями
.
Важно
обе
-
спечить
непрерывную
циркуляцию
в
течение
всего
цикла
пробоотбора
.
АНАЛИЗ
ВЫДЕЛЕННЫХ
ГАЗОВ
Пока
ни
один
из
методов
не
может
сравнить
-
ся
с
хорошо
поставленной
хроматографией
по
точности
измерения
и
разделению
измеряемых
компонентов
,
и
наиболее
метрологически
обе
-
спеченным
является
ХАРГ
.
Хроматографов
,
ра
-
ботающих
в
режиме
непрерывного
измерения
,
немного
.
Газ
-
носитель
—
обычно
гелий
или
азот
.
Азот
нужной
чистоты
можно
получать
из
воздуха
с
помощью
генератора
азота
и
отказаться
от
баллона
,
что
удобно
на
удаленных
объектах
.
Если
в
качестве
газа
-
носителя
используется
гелий
и
применяется
термокондуктометриче
-
ский
детектор
(
ДТП
),
то
водород
в
нем
опреде
-
лить
практически
невозможно
.
Либо
в
прибо
-
рах
используется
дополнительный
сенсор
для
водорода
,
либо
заявленные
метрологические
133
характеристики
,
как
правило
,
завы
-
шены
.
Твердо
-
электролитный
детек
-
тор
,
относительно
новый
для
хро
-
матографии
,
позволяет
уверенно
и
с
очень
высокой
чувствительно
-
стью
определять
все
диагностиче
-
ские
газы
,
работая
с
азотом
в
каче
-
стве
газа
-
носителя
.
Перспективны
приборы
,
основан
-
ные
на
методах
спектрального
погло
-
щения
в
инфракрасном
диапазоне
.
Но
невозможно
все
диагностические
газы
определить
этим
методом
,
по
-
этому
дополнительно
применяются
сенсоры
для
измерения
водорода
,
кислорода
и
вычисления
содержания
азота
.
Сенсоры
служат
максимум
3–5
лет
.
Их
метрологические
харак
-
теристики
меняются
постепенно
,
обнуляясь
к
окон
-
чанию
срока
службы
.
И
сам
излучатель
в
приборах
меняет
свои
характеристики
со
временем
,
требуется
периодическая
калибровка
.
Автокалибровка
по
ат
-
мосферному
воздуху
выглядит
сомнительно
,
наличие
диагностических
газов
в
атмосфере
не
регламентиро
-
вано
и
может
как
достигать
ПДК
,
так
и
превышать
ее
во
много
раз
.
Еще
одна
проблема
спектральных
методов
—
иг
-
норирование
других
газов
,
которые
могут
присутство
-
вать
в
трансформаторном
масле
.
При
испытаниях
на
утверждение
типа
средств
измерений
поверочные
смеси
содержат
только
определяемые
газы
,
пере
-
крестная
чувствительность
к
другим
возможным
при
-
сутствующим
газам
не
учитывается
.
В
таком
случае
говорить
о
какой
-
то
гарантированной
точности
не
-
корректно
.
Исследования
спектров
поглощения
самого
мас
-
ла
и
попытки
определить
состав
растворенных
газов
этим
методом
не
представляются
перспективными
,
оптические
характеристики
масел
не
позволяют
ка
-
чественно
провести
подобный
анализ
.
Приборы
,
основанные
на
полупроводниковых
сенсорах
,
наиболее
просты
и
неприхотливы
,
но
недолговечность
используемых
сенсоров
требует
периодического
обслуживания
.
Пример
—
электро
-
химические
сенсоры
,
срок
службы
которых
редко
превышает
3
года
.
Кроме
того
,
перекрестная
чувстви
-
тельность
сенсоров
к
различным
газам
достаточно
велика
,
что
отражается
на
точности
измерений
.
Приборы
,
определяющие
концентрацию
рас
-
творенных
газов
непосредственно
в
масле
,
без
вы
-
деления
в
газовую
фазу
—
отдельная
группа
.
Это
наиболее
перспективное
направление
развития
,
позволяющее
удешевить
конструкцию
и
получить
наиболее
достоверные
данные
при
тщательной
ка
-
либровке
.
Современное
развитие
элементной
базы
пока
позволяет
с
уверенностью
измерять
только
растворенный
водород
,
но
дает
возможность
полу
-
чить
бюджетный
вариант
прибора
для
применения
на
большом
количестве
трансформаторного
обору
-
дования
в
распределительных
сетях
.
Сенсоры
раз
-
рабатываются
и
производятся
в
России
,
имеют
срок
службы
более
10
лет
.
МЕТРОЛОГИЯ
Дискуссионный
вопрос
—
диапазон
и
погрешность
измерений
.
В
документации
большинства
производи
-
телей
отражен
диапазон
показаний
,
но
не
измерений
.
Для
эксплуатации
маслонаполненного
оборудования
гнаться
за
огромным
диапазоном
по
большинству
га
-
зов
бессмысленно
,
никто
не
позволит
оборудованию
работать
при
концентрациях
(
например
,
того
же
во
-
дорода
)
выше
2000 ppm.
В
рекламе
поставщиков
за
-
рубежного
оборудования
верхний
диапазон
подается
как
существенный
плюс
при
выборе
.
У
разработчиков
возникает
вопрос
:
гнаться
за
показателями
или
огра
-
ничиться
необходимыми
,
надежными
,
а
главное
—
метрологически
подтвержденными
параметрами
.
Еще
одна
проблема
в
том
,
что
все
существующие
приборы
аттестуются
по
газовой
фазе
,
проверяется
содержание
газов
,
уже
выделенных
из
масла
.
За
ка
-
дром
остается
процент
выделения
этих
газов
.
Мето
-
дик
измерения
,
аттестованных
разработчиками
при
-
боров
и
подтверждающих
заявленную
погрешность
,
пока
в
госреестре
нет
.
Лабораторный
ХАРГ
предпо
-
лагает
определенную
регламентированную
проце
-
дуру
взятия
пробы
,
хранения
,
доставки
,
экстракции
и
анализа
,
но
в
приборах
непрерывного
измерения
этого
нет
и
быть
не
может
,
методы
извлечения
газов
из
масла
у
всех
разные
,
а
реализовать
в
автомати
-
ческом
режиме
регламент
лабораторного
ХАРГ
не
представляется
возможным
.
Выход
—
поверка
при
-
боров
по
образцам
растворов
газов
непосредственно
в
масле
на
объекте
,
на
работающем
трансформатор
-
ном
оборудовании
.
Исследования
в
этом
направле
-
нии
ведутся
,
планируется
представить
установку
для
приготовления
поверочных
растворов
газов
в
масле
по
месту
применения
.
Идеи
,
принципы
и
доводы
,
приведенные
здесь
,
применяются
в
наших
собственных
разработках
при
-
боров
для
анализа
растворенных
газов
,
и
автор
всег
-
да
готов
обсуждать
эти
вопросы
как
с
разработчика
-
ми
,
так
и
с
потребителями
продукции
.
Р
+7 (495) 123-65-92
info@inte.ru www. inte.ru
Анализаторы
водорода
и
влаги
«
Гидромер
»
№
6 (39) 2016
Оригинал статьи: К вопросу о методах определения газов, растворенных в трансформаторном масле
Один из основных инструментов для непрерывной диагностики маслонаполненного оборудования — определение состава газов, растворенных в изоляционной жидкости (в масле) и анализ динамики изменения этого состава. Постоянно появляются новые устройства (приборы), способные в той или иной мере решать эту задачу, зарубежных производителей много, отечественный — от НИОКР до производства и полного цикла обслуживания — пока один.
