Quali sono i gas disciolti nell'olio del trasformatore? Sette caratteristiche di guasto del gas in dettaglio

• gas difettoso: in caso di surriscaldamento interno del trasformatore in olio o di guasti di scarica, l'olio isolante e i materiali isolanti solidi si decompongono e producono gas caratteristici disciolti nell'olio; il componente e il contenuto del gas riflettono direttamente il tipo e la gravità del guasto.
• Sette gas fondamentaliIdrogeno (H₂), monossido di carbonio (CO), anidride carbonica (CO₂), metano (CH₄), etano (C₂H₆), etilene (C₂H₄), acetilene (C₂H₂), ognuno dei quali corrisponde a una diversa modalità di guasto
• Principi diagnosticiLa combinazione di gas generati da diversi tipi di guasto ha un livello di regolarità da impronta digitale e il tipo di guasto può essere identificato con precisione analizzando la relazione tra la concentrazione e il rapporto di ciascun gas.
• Mezzi di rilevamentoIl sistema di monitoraggio online completa automaticamente l'intero processo di estrazione, degassificazione, separazione e rilevamento dell'olio e può fornire contemporaneamente la concentrazione precisa di sette gas in un'unica analisi.

1. Meccanismo di generazione del gas difettoso

Durante il normale funzionamento di un trasformatore, l'olio isolante e i materiali isolanti solidi invecchiano lentamente a causa delle sollecitazioni elettriche, termiche e meccaniche, producendo tracce di gas disciolti nell'olio. Quando si verifica un'anomalia interna - sia essa un surriscaldamento localizzato, un surriscaldamento generale o una scarica elettrica - la corrispondente rottura della catena molecolare organica accelera drasticamente e il tasso di produzione di gas aumenta esponenzialmente.

Il surriscaldamento a diverse temperature agisce su diverse strutture molecolari per produrre diversi prodotti di cracking; diversi tipi di scariche (scariche parziali, scariche a scintilla, scariche ad arco) rilasciano livelli di energia molto diversi, dando luogo a tipi e proporzioni di gas molto diversi. Questa è la base scientifica per la diagnosi dei guasti attraverso l'analisi dei gas disciolti nell'olio.

2. Tabella di riferimento incrociato dei sette gas caratteristici

3. Valore diagnostico dettagliato dei singoli gas

3.1 Idrogeno: il precursore più sensibile di un guasto

L'idrogeno è il gas di guasto con il peso molecolare più piccolo e a più rapida diffusione. Quasi tutti i tipi di guasto producono inizialmente idrogeno, il che lo rende l'indicatore più sensibile ma meno specifico. L'idrogeno elevato da solo indica solitamente una scarica parziale o una corona; se è accompagnato da livelli elevati di altri gas idrocarburi, è necessario un ulteriore giudizio in base alla legge delle combinazioni.

3.2 Gas idrocarburi - Indicatori di classificazione per i guasti termici

Il metano e l'etano rappresentano il surriscaldamento a bassa temperatura, l'etilene il surriscaldamento ad alta temperatura e l'acetilene la scarica ad arco. La proporzionalità di questi quattro gas idrocarburi è la base centrale per determinare l'intervallo di temperatura e il livello di energia del guasto. Ad esempio, maggiore è il rapporto etilene/etano, più alta è la temperatura di surriscaldamento; una volta che l'acetilene è presente, non importa quanto bassa sia la concentrazione, significa che c'è una scarica grave.

3.3 Ossidi di carbonio - indicatori di durata per gli isolanti solidi

CO e CO₂ provengono dalla decomposizione termica della carta e del cartone isolante, una fonte completamente diversa dai gas idrocarburi prodotti dalla decomposizione dell'olio. Un aumento del rapporto CO/CO₂ significa di solito che l'isolamento solido sta invecchiando a un ritmo accelerato. Questa parte dei dati è essenziale per valutare la vita residua complessiva del trasformatore.

4. Corrispondenza tra combinazioni di gas e tipi di guasto

4.1 Modalità di guasto termico

Surriscaldamento dell'olio puro (ad esempio surriscaldamento locale dovuto a un cattivo contatto con il commutatore): principalmente metano ed etilene, piccole quantità di etano, quasi nessun acetilene. Surriscaldamento dell'isolamento solido: CO e CO₂ significativamente più elevati rispetto ai gas di surriscaldamento dell'olio.

4.2 Modalità di guasto della scarica

Scarica localizzata: predomina l'idrogeno, accompagnato da una piccola quantità di metano. Scarica a scintilla: idrogeno + acetilene allo stesso tempo, il contenuto di acetilene non è elevato. Scarica ad arco: l'acetilene aumenta fortemente, mentre l'etilene e l'idrogeno crescono entrambi in modo sostanziale, il segnale di guasto più grave all'interno del trasformatore.

5. Domande frequenti

5.1 D. Qual è il valore normale dei gas disciolti nell'olio?

R: I valori del gas variano per trasformatori di diversi livelli di tensione e capacità. In generale, il valore della nota di idrogeno del trasformatore in funzione è di circa 150 μL/L, il valore della nota di acetilene è di circa 5 μL/L (220kV e oltre) e il valore della nota di idrocarburi totali è di circa 150 μL/L. I valori specifici devono essere determinati facendo riferimento al rapporto di prova della fabbrica dell'apparecchiatura e alle norme di funzionamento.

5.2 D. Perché l'idrogeno è elevato ma gli altri gas sono normali?

R: Questa situazione indica solitamente scariche parziali o a corona. Perché la scarica a bassa energia è principalmente la rottura del legame C-H per produrre idrogeno, non abbastanza per rompere il legame C-C per produrre gas idrocarburi. Ma è anche necessario escludere l'acqua nell'idrogeno dell'elettrolisi dell'olio, l'idrogeno catalitico dei materiali in acciaio inossidabile e altri fattori di non guasto.

5.3 D. La presenza di acetilene indica necessariamente un guasto?

R: La presenza di acetilene in un trasformatore in funzione richiede grande attenzione. Anche se la concentrazione è molto bassa (1~2 μL/L), è necessario abbreviare il periodo di prova e monitorarla intensamente. Se l'acetilene mostra una tendenza all'aumento continuo, è sostanzialmente confermata la presenza di un guasto interno di scarica e si deve predisporre lo spegnimento per l'ispezione il prima possibile.

5.4 D. Come viene interpretato il rapporto CO/CO₂?

R: Un rapporto CO/CO₂ superiore a 0,1 o un aumento costante indicano che l'isolamento solido sta subendo un invecchiamento termico anomalo. Più alto è il rapporto e più forte è l'andamento, più veloce è l'invecchiamento dell'isolante. Tuttavia, va notato che anche CO e CO₂ aumentano lentamente all'inizio del funzionamento di un nuovo trasformatore, il che rappresenta un normale processo di invecchiamento.

5.5 D. Che dire delle discrepanze tra i dati sui gas provenienti dal monitoraggio in linea e fuori linea della cromatografia dell'olio?

R: È normale che vi sia un certo errore tra il monitoraggio on-line e il rilevamento off-line, a causa dei diversi metodi di campionamento, di degassificazione, delle differenze tra i rivelatori, ecc. La chiave è vedere se la tendenza è coerente - se entrambi mostrano che lo stesso gas aumenta continuamente, anche se c'è una differenza nel valore assoluto, la tendenza dovrebbe essere presa in considerazione per determinare il guasto.

6. Come si possono utilizzare i dati sul gas per guidare le decisioni di O&M?

6.1 Stabilire le linee di base dei gas - Una "linea di base dell'impronta digitale" per ciascun gas deve essere stabilita il prima possibile dopo la messa in funzione o la revisione dell'apparecchiatura e tutte le analisi successive devono essere basate sulla linea di base come riferimento.

6.2 Concentratevi sulle tendenze piuttosto che sui singoli punti: una singola anomalia dei dati può essere un errore di campionamento o di rilevamento; una tendenza continua all'aumento è un vero segnale di allarme. Il vantaggio del monitoraggio online è che fornisce dati densi di tendenze.

6.3 Giudizio congiunto su più gas: non si considera solo un singolo gas, ma anche la combinazione di gas e la relazione di rapporto, combinata con il metodo dei tre rapporti o il metodo del triangolo di David per una diagnosi completa.

Esclusione di responsabilità: il contenuto di questo articolo è solo per scambi e riferimenti tecnici e non costituisce alcuna forma di impegno di approvvigionamento o offerta di contratto. I parametri tecnici del prodotto, la configurazione e il prezzo del contratto effettivo e dell'accordo tecnico prevalgono. I dati tecnici e i casi trattati in questo articolo provengono da informazioni pubbliche e dalla pratica ingegneristica, se aggiornati senza preavviso.

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