К вопросу о методах определения газов, растворенных в трансформаторном масле

Page 1
background image

Page 2
background image

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

 


Page 3
background image

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


Читать онлайн

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.

Поделиться:

«ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение»