ZAVRŠNI RADANALIZA IZOLACIONOG SISTEMA TRANSFORMATORA GASNOM

HROMATOGRAFIJOM

Tuzla, novembar 2013. godine

JU UNIVERZITET U TUZLIFAKULTET ELEKTROTEHNIKE

Šehić Emir

Uvod•Transformator ima ključnu ulogu u elektroenergetskom sistemu.

• Zaštiti transformatora potrebno je posvetiti posebnu pažnju.

Osnovni dijelovi transformatora:

1. Magnetna jezgra2. Namotaji3. VN i NN izvodi4. Izolacija 5. Pomoćni dijelovi i pribor

Slika 1. Osnovni dijelovi transformatora

Izolacioni sistem

• Pouzdan izolacioni sistem je od velike važnosti za transformator.

• Životni vijek i sigurnost rada transformatora u mreži u najvećoj mjeri zavisi od stanja njegovog izolacionog sistema.

• Izolacioni sistem koji se najčešće koristi sastoji se od:

-Tečne izolacije (transformatorsko ulje)

-Čvrste izolacije (materijali na bazi celuloze)

DGA metoda

•DGA metoda spada u najosjetljivije i najpouzdanije metode za utvrđivanje stanja izolacionog sistema transformatora.

• Tokom rada transformatora izolacioni sistem izložen je naprezanjima, koja dovode do postupne razgradnje i starenja izolacije.

•Razgradnja izolacionih materijala u izolacionom sistemu odvija se tokom pogona transformatora na dva načina:

a) Postupno – kod normalnog starenja u unaprijed predviđenim pogonskim uslovima,

b) Naglo – u slučaju nepredviđenih, povećanih električkih i termičkih naprezanja.

•Razgradnjom izolacionih materijala dolazi do stvaranja gasova koji se rastvaraju u ulju.

DGA metoda

Gas Oznaka Komentar

Vodik H2

Metan CH4

Etilen C2H4

Etan C2H6

Acetilen C2H2

Propen C3H6 Ne koristi se u ANSI/IEEE standardima

Propan C3H8 Ne koristi se u ANSI/IEEE standardima

Karbon monoksid CO

Karbon dioksid CO2

Kisik O2

Azot N2

Tabela 1. Gasovi koje koristi DGA metoda

• Različiti kvarovi stvaraju različite gasove, i analiza ovih gasova obezbjeđuje korisne informacije o stanju transformatora, i pomoć u identifikaciji vrste kvara u transformatoru.

DGA metoda

DGA metoda sastoji se iz 4 faze:1. Uzimanje reprezentativnog uzorka ulja (gasa)2. Izdvajanje gasa iz ulja3. Analiza gasa pomoću gasnog hromatografa (razdvajanje gasova; prepoznavanje vrstepojedinog gasa; izračunavanje količine svakog gasa)4. Interpretacija rezultata

DGA metoda

Slika 1. Ventil za uzimanje uzorka

Interpretacija rezultata

Najpoznatije metode su za interpretaciju rezultata su:

-Metoda ključnog gasa,-Dornenburgova metoda,-Rogersova metoda, -IEC metoda,-Duvalova metoda.

Dornenburgova metoda

Koristi 4 omjera: R1=CH4/H2

R2=C2H2/C2H4

R3= C2H2/CH4

R4=C2H6/C2H2

R1 R2 R3 R4 Dijagnoza

> 1.0 < 0.75 < 0.3 > 0.4 Termička greška

< 0.1 - < 0.3 > 0.4 Parcijalna izbijanja

>0.1 i < 1.0 > 0.75 > 0.3 < 0.4 Iskrenje

Tabela 2. Interpretacija Dornenburgovom metodom

Rogersova metodaOmjer Područje Kod

R1

CH4/H2

≤0.1

>0.1 i <1

≥1 i <3

≥3

5

0

1

2

R6

C2H6/ CH4

<1

≥1

0

1

R5

C2H4/ C2H6

<1

≥1 i <3

≥3

0

1

2

R2

C2H2/ C2H4

< 0.5

≥0.5 i <3

≥3

0

1

2

Tabela 3. Generisanje kodova za interpretaciju

Rogersova metodaR1 R6 R5 R2 Dijagnoza

0 0 0 0 Normalno stanje

5 0 0 0 Parcijalna izbijanja

5 0 0 1 ili 2 Parcijalna izbijanja sa tragovima

1 ili 2 0 0 0 Termička greška T< 150 °C

1 ili 2 1 0 0 Termička greška 150 °C≤T≤200 °C

0 1 0 0 Termička greška 200 °C≤T≤300 °C

0 0 1 0 Opće pregrijavanje vodiča

1 0 1 0 Vrtložne struje u namotaju

1 0 2 0 Vrtložne struje u jezgri i kotlu, pregrijavanje

spojeva

0 0 0 1 Proboj koji nije podržan energijom mreže

(Iskrenje)

0 0 1 ili 2 1 ili 2 Proboj podržan energijom mreže (Luk)

0 0 2 2 Stalno iskrenje

Tabela 4. Interpretacija Rogersovom metodom

Duvalova metoda• Metoda Duvalovog trougla koristi samo tri

gasa ugljikovodika: metan (CH4), etilen (C2H4) i acetilen (C2H2).

Slika 3. Duvalov trougao

Duvalova metoda

• Metodom se klasificira šest vrsta grešakaOznaka Dijagnoza

PD Parcijalna pražnjenja

D1 Pražnjenja male energije

D2 Pražnjenje velike energije

T1 Termička greška (T<300 °C)

T2 Termička greška (300<T<700)

T3 Termička greška (T>700)

Tabela 5. Klasifikacija grešaka Duvalovim trouglom

Poređenje metoda interpretacijeMetoda Tačne dijagnoze % Neriješene dijagnoze % Pogrešne dijagnoze %

Metoda ključnih gasova 42 0 58

Rogers 62 33 5

Dornenburg 71 26 3

IEC 77 15 8

Duval 96 0 4

Tabela 6. Poređenje metoda interpretacije

Online DGA

Nedostaci klasičnih laboratorijskih ispitivanja su:

•Periodično testiranje zahtijeva vrijeme i radnu snagu,•Potrebno je izvući odgovarajuću količinu ulja iz transformatora,•Zbog potrebe da se transformator posjeti radi uzimanja uzorka, testiranja se obično izvode jednom godišnje,•Hemijska analiza se vrši na uzorku koji je nekoliko dana van transformatora, što može dovesti u pitanje reprezentativnost uzorka,•Periodično testiranje ne može otkriti kvarove koji se brzo razvijaju.

On-line DGA

• On-line sistemi za analizu gasova rastvorenih u ulju mogu kontinuirano pratiti sastav rastvorenih gasova i količinu vlage, otkriti kvarove u razvoju u ranoj fazi, te tako spriječiti teže kvarove.

• Osnovni zahtjev koji treba ispuniti sistem za on-line DGA je sposobnost da uključi alarm u slučaju da neki od gasova dostigne nedozvoljeni nivo.

• On-line DGA sistemi imaju potencijal da budu tačniji od laboratorijskih mjerenja.

On-line DGA

Slika 4. Transfix sistem za on-line monitoring

Zaključak

• Analiza gasova rastvorenih u transformatorskom ulju jedna je od najvažnijih dijagnostičkih metoda za utvrđivanje stanja izolacionog sistema transformatora u pogonu, a sve više se koristi i kod završnih ispitivanja novih transformatora.

• Ona pouzdano otkriva povećana električna i termička naprezanja u izolacionom sistemu uljnih transformatora i najbolja je smjernica za primjenu drugih dijagnostičkih metoda kojima se može dodatno pojasniti priroda tih povećanih naprezanja.

• DGA metoda je hemijska metoda, te zbog toga na nju ne utiču električne smetnje i može se vršiti na transformatoru u toku rada. Troškovi ove metode su relativno mali, što čini metodu analize rastvorenih gasova moćnim alatom u preventivnom održavanju transformatora.

• Osnovni nedostaci metode su nemogućnost otkrivanja lokacije kvara i osjetljivost na kvalitet uzorkovanja ulja.

• U posljednje vrijeme sve više analiza vrši se pomoću prenosnih jedinica i on-line DGA sistema. On-line DGA metoda će u budućnosti imati ključnu ulogu za optimizaciju rada transformatora u elektroenergetskom sistemu.

HVALA NA PAŽNJI