Cromatógrafos e seu uso na indústria de energia

O dispositivo para separação cromatográfica e análise de misturas de substâncias é chamado de cromatógrafo... O cromatógrafo consiste em: um sistema de introdução de amostras, uma coluna cromatográfica, um detector, um sistema de registro e termostático e dispositivos para receber os componentes separados. Os cromatógrafos são líquidos e gasosos, dependendo do estado agregado da fase móvel. A cromatografia de revelação é usada com mais frequência.

O cromatógrafo funciona da seguinte maneira. O gás de arraste é alimentado continuamente do balão para a coluna cromatográfica por meio de reguladores de fluxo e pressão de taxa variável ou constante. A coluna é colocada em um termostato e preenchida com sorvente. A temperatura é mantida constante e está na faixa de até 500 °C.

Amostras líquidas e gasosas são injetadas com uma seringa. A coluna separa a mistura multicomponente em várias misturas binárias que incluem o portador e um dos componentes analisados. Dependendo do grau em que os componentes das misturas binárias são sorvidos, as misturas entram no detector em uma determinada ordem.Com base no resultado da detecção, a alteração na concentração dos componentes de saída é registrada. Os processos que ocorrem no detector são convertidos em um sinal elétrico e, em seguida, registrados na forma de um cromatograma.

Nos últimos dez anos, tornou-se difundido na indústria de energia. análise cromatográfica de óleo de transformador, apresentando bons resultados no diagnóstico de transformadores, auxiliando na identificação de gases dissolvidos no óleo e na determinação da presença de defeitos no transformador.

O eletricista apenas pega uma amostra óleo de transformador, entrega-o ao laboratório, onde o funcionário do serviço químico faz uma análise cromatográfica, após a qual resta tirar as conclusões corretas dos resultados obtidos e decidir se continua a utilizar o transformador ou se necessita de reparação ou substituição.

Dependendo do método de desgaseificação do óleo do transformador, existem várias maneiras de coletar uma amostra. Em seguida, vamos ver dois dos métodos mais populares.

Se a desgaseificação for realizada a vácuo, a amostra é coletada em seringas de vidro seladas de 5 ou 10 ml. A seringa é verificada quanto ao aperto da seguinte forma: puxe o êmbolo até o final, enfie a ponta da agulha na rolha, empurre o êmbolo, trazendo-o para o meio da seringa, depois mergulhe a rolha com a agulha presa nela, juntamente com a seringa com o êmbolo meio deprimido, debaixo de água. Se não houver bolhas de ar, a seringa está apertada.

O transformador possui um ramal para amostragem de óleo.O ramal é limpo, uma certa quantidade de óleo estagnado é drenado, a seringa e o dispositivo de extração de óleo são lavados com óleo e, em seguida, uma amostra é coletada. A operação de amostragem é realizada na seguinte sequência. Um tee 5 com um plugue 7 é conectado ao ramal 1 usando o tubo 2 e o tubo 3 é conectado a uma torneira 4.

A válvula do transformador é aberta, a torneira 4 é aberta, até 2 litros de óleo do transformador são drenados por ela e depois fechada. A agulha da seringa 6 é inserida através do plugue 7 do T 5 e a seringa é preenchida com óleo. Abra um pouco a válvula 4, esprema o óleo da seringa - isso é lavar a seringa, esse procedimento é repetido 2 vezes, em seguida, pegue uma amostra de óleo em uma seringa, retire-a do plugue e cole no plugue preparado.

Feche a válvula do transformador, remova o sistema de extração de óleo. A seringa é marcada indicando a data, o nome do funcionário que tirou a amostra, o nome do local, a marcação do transformador, o local onde o óleo é retirado (reservatório, entrada), após o que a seringa é colocada em um recipiente especial, que é enviado ao laboratório. Freqüentemente, a marcação é feita de forma abreviada e a decodificação é registrada no log.

Se for planejada a separação parcial dos gases dissolvidos, a amostra é coletada em um coletor de óleo especial. A precisão será maior, mas será necessário um volume maior de óleo, de até três litros. O pistão 1 inicialmente afunda, a bolha 2, equipada com um sensor de temperatura 3, com a válvula 4 fechada, é aparafusada no orifício 5, enquanto a válvula 6 é fechada. O bujão 8 fecha o orifício 7 na parte inferior do cárter de óleo.A amostra é retirada do bocal 9, fechado com uma rolha conectada ao palete do transformador. Escorra 2 litros de óleo.

Ao ramal é preso um tubo com porca de união 10. A união com a porca é direcionada para cima, o que permite que o óleo escoe aos poucos, não mais que 1 ml por segundo. A bolha 2 sai e a haste 11 é pressionada contra o pistão 1 através da abertura 7, levantando-o. Girando o coletor de óleo, a porca 10 é aparafusada no orifício 5 até que o óleo pare de fluir.

O separador de óleo é abastecido com óleo de transformador na proporção de meio litro por minuto. Quando a alça 12 do pistão 1 aparece no orifício 7, o bujão 8 é instalado no lugar, no orifício 7. O suprimento de óleo é cortado, a mangueira não é desconectada, o coletor de óleo é virado, o encaixe 10 estiver desligada, é necessário assegurar que o óleo chega ao bocal 5, a bolha 2 está aparafusada, a válvula 4 deve estar fechada. O coletor de óleo é enviado ao laboratório para análise cromatográfica.

As amostras são armazenadas até análise por não mais de um dia. A análise laboratorial permite obter resultados que mostram um desvio do teor de gases dissolvidos da norma, em conexão com o qual o serviço eletrotécnico decide sobre o futuro destino do transformador.

A análise cromatográfica permite determinar o conteúdo no óleo dissolvido: dióxido de carbono, hidrogênio, monóxido de carbono, bem como metano, etano, acetileno e etileno, nitrogênio e oxigênio. A presença de etileno, acetileno e dióxido de carbono é mais frequentemente analisada. Quanto menor a quantidade de gases analisados, menos variedade de falhas incipientes é detectada.

Atualmente, graças à análise cromatográfica, é possível identificar dois grupos de falhas de transformadores:

• Defeitos de isolamento (descargas no isolamento de papel-óleo, superaquecimento do isolamento sólido);

• Defeitos nas partes energizadas (superaquecimento do metal, vazamento no óleo).

Os defeitos do primeiro grupo são acompanhados pela liberação de monóxido de carbono e dióxido de carbono. A concentração de dióxido de carbono serve como critério para a condição de transformadores de respiração aberta e proteção de nitrogênio do óleo do transformador. Foram determinados valores de concentração crítica, que permitem avaliar defeitos perigosos do primeiro grupo; existem mesas especiais.

Os defeitos do segundo grupo são caracterizados pela formação de acetileno e etileno no óleo e hidrogênio e metano como gases acompanhantes.

Os defeitos do primeiro grupo, associados a danos no isolamento dos enrolamentos, representam o maior perigo. Mesmo com um leve efeito mecânico no local do defeito, um arco já pode ser formado. Esses transformadores precisam principalmente de reparos.

Mas o dióxido de carbono pode ser gerado por outros motivos que não estão relacionados à falha das bobinas, por exemplo, as causas podem ser o envelhecimento do óleo ou sobrecargas e superaquecimento frequentes associados a uma falha do sistema de refrigeração. dióxido é alimentado por engano no sistema de resfriamento em vez de nitrogênio, por isso é importante considerar a análise química e os dados do teste elétrico antes de tirar qualquer conclusão. Você pode comparar os dados da análise cromatográfica de um transformador semelhante operando em condições semelhantes.

Durante o diagnóstico, a localização do isolamento será de cor marrom escuro e se destacará claramente no fundo geral de todo o isolamento. Possíveis vestígios de vazamento no isolamento na forma de brotos ramificados.

Falhas em conexões vivas localizadas próximas a isolações sólidas são as mais perigosas. Um aumento na concentração de dióxido de carbono mostra que a isolação sólida é afetada, ainda mais quando comparamos os dados analíticos de um transformador semelhante. Meça a resistência dos enrolamentos, determine o mau funcionamento. Transformadores com esses defeitos, bem como com defeitos do primeiro grupo, devem ser reparados antes de tudo.

Caso o acetileno e o etileno sejam excedidos em uma concentração normal de dióxido de carbono, ocorre o superaquecimento do circuito magnético ou de partes da estrutura. Esse transformador precisa de uma revisão nos próximos seis meses. É importante considerar outras causas, por exemplo, relacionadas a um mau funcionamento do sistema de refrigeração.

Durante o trabalho de reparo de transformadores com danos identificados do segundo grupo, eles encontram produtos sólidos e viscosos da decomposição do óleo nos locais de dano, eles têm uma cor preta. Quando o transformador for reiniciado após o reparo, uma análise rápida, no primeiro mês após o reparo, provavelmente mostrará a presença de gases detectados anteriormente, mas sua concentração será bem menor; a concentração de dióxido de carbono não aumentará. Se a concentração começar a aumentar, o defeito permanece.

Transformadores com proteção de filme de óleo e outros transformadores para os quais a análise não confirma a suspeita de dano ao isolamento sólido devem ser submetidos a análise avançada de cromatografia de gás dissolvido.

Danos ao isolamento sólido acompanhados por descargas frequentes são o tipo de dano mais perigoso. Se duas ou mais taxas de concentração de gás indicarem, a operação posterior do transformador é arriscada e só é permitida com a permissão do fabricante, e o defeito não deve afetar o isolamento sólido.

A análise cromatográfica é repetida a cada duas semanas e, se em três meses a proporção das concentrações de gás dissolvido não mudar, o isolamento rígido não será afetado.

A taxa de mudança na concentração de gás também indica defeitos. Com descargas frequentes no óleo, o acetileno aumenta sua concentração em 0,004-0,01% ao mês ou mais e em 0,02-0,03% ao mês - com descargas frequentes no isolamento sólido. Ao superaquecer, a taxa de aumento da concentração de acetileno e metano diminui; nesse caso, é necessário desgaseificar o óleo e depois analisá-lo uma vez a cada seis meses.

De acordo com os regulamentos, a análise cromatográfica do óleo do transformador deve ser realizada a cada seis meses, e os transformadores de 750 kV devem ser analisados ​​duas semanas após o comissionamento.

Testes de laboratório de óleo de transformador para análise cromatográfica química

O diagnóstico eficaz do óleo do transformador por análise cromatográfica permite hoje reduzir o volume de trabalho na manutenção dispendiosa de transformadores em muitos sistemas de energia.Não é mais necessário desconectar as redes para medir as características de isolação, basta retirar uma amostra do óleo do transformador.

Assim, a análise cromatográfica do óleo do transformador é hoje um método indispensável para monitorar os defeitos do transformador no estágio inicial de seu aparecimento, permite determinar a natureza esperada dos defeitos e o grau de seu desenvolvimento. A condição do transformador é avaliada pelas concentrações de gases dissolvidos no óleo e a taxa de seu aumento, comparando-os com os valores limite. Para transformadores com tensão igual ou superior a 100 kV, essa análise deve ser realizada pelo menos uma vez a cada seis meses.

São os métodos cromatográficos de análise que permitem avaliar o grau de deterioração dos isoladores, o superaquecimento das partes condutoras de corrente e a presença de descargas elétricas no óleo. Com base na extensão da quebra esperada do isolamento do transformador, com base nos dados obtidos após uma série de análises, é possível avaliar a necessidade de retirar o transformador de serviço e colocá-lo para reparo. Quanto mais cedo os defeitos em desenvolvimento forem identificados, menor será o risco de danos acidentais e menor será o volume de trabalho de reparo.