I trasformatori di potenza sono apparecchiature fondamentali per la distribuzione stabile dell'energia e l'isolamento elettrico nei sistemi di alimentazione. Il sovraccarico operativo a lungo termine-, l'invecchiamento dell'isolamento, lo scarico interno e il surriscaldamento locale indurranno guasti latenti, che facilmente innescano guasti improvvisi delle apparecchiature e interruzioni di corrente senza un monitoraggio tempestivo. L'analisi dei gas disciolti (DGA) basata sulla gascromatografia è la tecnologia di rilevamento non distruttiva più autorevole e diffusa per la diagnosi dei guasti interni dei trasformatori. Può catturare con precisione i primi guasti latenti che non possono essere identificati dai test elettrici convenzionali. Nel funzionamento e nella manutenzione quotidiana, un rilevamento cromatografico regolare è essenziale sia per i grandi trasformatori di rete che per le apparecchiature di distribuzione di piccole e medie-dimensioni. ILtrasformatore di distribuzione di isolamento, ampiamente utilizzato negli scenari di isolamento elettrico industriale e civile, fa molto affidamento sul rilevamento della gascromatografia per eliminare i pericoli nascosti interni. Allo stesso modo, anche il trasformatore monofase da 50 kva, comunemente applicato negli scenari di alimentazione domestica, commerciale e con carichi sparsi, necessita di un monitoraggio standardizzato del gasolio per garantire un funzionamento sicuro e stabile a lungo termine.
JINSHANMEN TECNOLOGIA CO., LTDè un produttore professionale di apparecchiature di trasmissione e distribuzione di potenza di serie-completa. L'azienda produce principalmente trasformatori di potenza a bagno d'olio, trasformatori di potenza a secco-, trasformatori a nucleo avvolto-tridimensionali a bagno d'olio, trasformatori a nucleo avvolto-a secco-a prova di esplosione, trasformatori a secco-a prova di esplosione-per miniere, sottostazioni mobili a prova di esplosione-per miniere, trasformatori di potenza in lega amorfa, trasformatori di regolazione della tensione sotto-carico, locomotive trasformatori di tipo a secco-, nonché sottostazioni prefabbricate, sottostazioni modulari, sottostazioni box per parchi eolici, quadri di alta e bassa tensione e altre apparecchiature di trasmissione e distribuzione di energia. Il trasformatore di distribuzione di isolamento sviluppato e prodotto internamente dall'azienda e il trasformatore monofase standardizzato da 50 kva adottano olio isolante di elevata purezza e una struttura di isolamento interna ottimizzata. In combinazione con il rilevamento standardizzato in fabbrica e le specifiche di funzionamento e manutenzione in loco, l'apparecchiatura riduce efficacemente i rischi di dissoluzione del gas e migliora la stabilità operativa.
Ⅰ. Correlazione tra gas disciolto nel trasformatore e guasti interni
L'olio isolante del trasformatore svolge due doppie funzioni critiche di isolamento interno e dissipazione del calore circolante. In caso di surriscaldamento interno, scarica parziale o scarica ad arco, l'olio isolante e i materiali isolanti solidi subiranno decomposizione termica e cracking chimico, producendo una varietà di gas caratteristici, tra cui idrogeno (H₂), monossido di carbonio (CO), biossido di carbonio (CO₂) e gas idrocarburici come CH₄, C₂H₆, C₂H₄, C₂H₂. Il tipo, la concentrazione e la velocità di generazione di questi gas sono direttamente correlati alla temperatura e alla gravità del guasto.
Con il continuo aumento della temperatura di guasto, l'ordine di precipitazione e la concentrazione dei gas idrocarburi cambiano regolarmente. CH₄ e C₂H₆ vengono prodotti principalmente in caso di guasti di surriscaldamento a bassa-temperatura, mentre C₂H₄ domina in condizioni di surriscaldamento ad alta-temperatura e C₂H₂ è il tipico gas caratteristico dei guasti di scarica. La maggior parte dei gas decomposti si dissolve nell'olio isolante e una piccola quantità di gas libero si accumula nel relè del gas. Analizzando i componenti del gas e le modifiche al contenuto, il personale operativo e di manutenzione può giudicare con precisione il tipo di guasto, lo stadio di sviluppo e il livello di rischio.
In combinazione con il riepilogo dei dati operativi a lungo-termine, la relazione corrispondente tra i parametri caratteristici del gas e i guasti tipici del trasformatore è riepilogata come segue:
1. Difetto generale di surriscaldamento: il contenuto totale di idrocarburi è leggermente elevato, la concentrazione di C₂H₂ è inferiore al valore di avviso di 5μL/L, il guasto si sviluppa lentamente e il tasso di produzione di gas è stabile a un livello basso, appartenente al guasto latente precoce.
2. Grave guasto di surriscaldamento: il contenuto totale di idrocarburi aumenta in modo significativo, C₂H₂ può superare il valore di allarme ma non domina i componenti totali di idrocarburi, accompagnato da un forte aumento del contenuto di H₂ e da un tasso di produzione di gas accelerato.
3. Errore di scarico parziale: il contenuto totale di idrocarburi è normale, la concentrazione di H₂ supera lo standard di avviso di 150μL/L e CH₄ rappresenta la percentuale principale degli idrocarburi totali.
4. Difetto da scarica di scintilla: il contenuto totale di idrocarburi è stabile, le concentrazioni di C₂H₂ e H₂ aumentano in modo significativo e il contenuto di C₂H₂ è solitamente superiore a 10μL/L.
5. Guasto di scarica dell'arco: il contenuto totale di idrocarburi aumenta, C₂H₂ diventa il componente dominante dei gas idrocarburi e sia il contenuto di C₂H₂ che quello di H₂ superano di gran lunga i valori standard, appartenenti a pericolosi guasti improvvisi.
Ⅱ. Vantaggi e limiti della diagnosi dei guasti mediante gascromatografia
Il rilevamento della gascromatografia del trasformatore estrae campioni di olio dalle apparecchiature operative, separa e analizza i gas disciolti nell'olio isolante attraverso strumenti cromatografici professionali e realizza giudizi quantitativi e qualitativi sullo stato operativo del trasformatore e sui tipi di guasto. Questa tecnologia è un metodo fondamentale indispensabile per la manutenzione basata sulle condizioni dei trasformatori-nel settore energetico.
Il vantaggio principale dell'analisi gascromatografica è l'avviso tempestivo di guasti latenti. La maggior parte dei guasti termici e di scarica all'interno dei trasformatori non causano cambiamenti evidenti nei parametri elettrici nella fase iniziale e i test convenzionali di protezione elettrica non sono in grado di identificare i pericoli nascosti. Tuttavia, la gascromatografia è in grado di catturare le tracce di variazioni di gas nella fase iniziale in cui si verifica il guasto, evitando efficacemente guasti alle apparecchiature, interruzioni di corrente e altri incidenti gravi. Per apparecchiature di distribuzione dell'energia ampiamente utilizzate come trasformatori di distribuzione di isolamento eTrasformatore monofase da 50 kva, il rilevamento cromatografico regolare può costituire un'affidabile garanzia di sicurezza operativa.
Nel frattempo, la tecnologia della gascromatografia presenta alcune limitazioni applicative. Il gas combustibile disciolto nell'olio del trasformatore ha origini complesse. I dati cromatografici possono solo giudicare la natura e la gravità del guasto, ma non possono individuare l'esatto componente difettoso o la posizione del guasto. La singola analisi cromatografica è soggetta a valutazioni errate, che portano a operazioni di manutenzione non necessarie. Pertanto, la diagnosi dei guasti deve essere combinata con le caratteristiche della struttura del trasformatore, la storia operativa e i dati dei test elettrici convenzionali per ottenere risultati di giudizio completi e accurati.
Ⅲ. Precauzioni chiave per l'analisi dei difetti della gascromatografia
Il contenuto di gas disciolto nel trasformatore è influenzato da molteplici fattori quali guasti interni, struttura dell'apparecchiatura, processo di installazione, ambiente esterno e funzionamento manuale. Nel rilevamento e nell'analisi effettivi, è necessario escludere innanzitutto i fattori interferenti esterni per evitare valutazioni errate dello stato operativo dell'apparecchiatura.
Innanzitutto, elimina le interferenze del gas non-errate. Le fonti di interferenza più comuni includono la saldatura dei serbatoi dell'olio con olio, olio isolante supplementare non qualificato, perdite di olio dai commutatori-sottocarico-, gas residuo dopo l'installazione e la manutenzione delle apparecchiature, operazioni di campionamento dell'olio non standardizzate, errori di rilevamento degli strumenti, umidità delle apparecchiature ed elettrificazione del flusso dell'olio. Questi fattori porteranno a indicatori di gas anomali, che possono essere facilmente interpretati erroneamente come surriscaldamento interno o guasti di scarico. Per questo motivo, una costruzione standardizzata, un rigoroso controllo della qualità dell'olio e un trattamento di degasaggio completo sono essenziali nell'installazione, nella manutenzione e nel funzionamento delle apparecchiature.
In secondo luogo, adottare il monitoraggio del tracciamento dinamico. Una volta che i dati cromatografici risultano anomali, il ciclo di rilevamento fisso deve essere annullato e deve essere effettuato un rilevamento di tracciamento intensificato. Il giudizio sugli errori non può basarsi su dati di test singoli. È necessario confrontare i dati storici, riassumere le tendenze del cambio di gas e i tassi di produzione del gas e valutare dinamicamente le tendenze di sviluppo dei guasti per determinare se l'apparecchiatura necessita di essere spenta per manutenzione.
In terzo luogo, dare priorità ai segnali di allarme tempestivi di errori di scarica. C₂H₂ è un gas caratteristico tipico dei difetti di scarica. Anche se la sua concentrazione è inferiore al valore di avviso di 5μL/L, la crescita continua o il tasso di produzione eccessivo di gas indicano potenziali pericoli nascosti nello scarico. Per evitare guasti da arco improvviso e interruzioni dell'alimentazione elettrica, l'apparecchiatura deve essere spenta immediatamente per ispezione quando la causa non può essere confermata.
In quarto luogo, adottare una diagnosi collaborativa multi-dimensionale. I risultati dell'analisi cromatografica devono essere combinati con i dati dei test elettrici, i registri delle azioni di protezione dei relè, l'ambiente operativo dell'apparecchiatura, le variazioni di carico e i suoni operativi anomali per un giudizio completo. Il surriscaldamento del circuito magnetico, i guasti del circuito conduttivo e i difetti di isolamento spesso presentano manifestazioni incrociate e la verifica multi-dimensionale può migliorare efficacemente la precisione del posizionamento del guasto.
In quinto luogo, standardizzare i criteri di valutazione dei guasti per i relè del gas. Quando interviene la protezione contro il gas leggero e si accumula gas libero nel relè gas, è necessario eseguire immediatamente l'analisi cromatografica del campione d'olio. Il gas incolore, inodore e non-combustibile è solitamente aria residua generata da un degasaggio incompleto dopo l'iniezione di olio o un guasto alla guarnizione della pompa dell'olio; il gas odoroso e combustibile indica guasti interni alle apparecchiature, che richiedono l'arresto immediato e una risoluzione completa dei problemi.
Sesto, garantire l'accuratezza e l'affidabilità dei dati dei test. I tester devono implementare rigorosamente le specifiche dei test preventivi e le linee guida per l'analisi cromatografica. Per apparecchiature con indicatori di gas in aumento, abbreviare il ciclo di rilevamento per il tracciamento; per le apparecchiature con un basso contenuto totale di idrocarburi, evitare valutazioni errate in base al tasso di produzione del gas relativo; i trasformatori appena messi in servizio devono conservare i dati di riferimento pre-dell'operazione per fornire un supporto accurato per la successiva analisi dei guasti.
Ⅳ. Conclusione
L'analisi gascromatografica dei gas disciolti è l'approccio tecnico chiave per l'allarme precoce dei guasti latenti del trasformatore e la diagnosi quantitativa. Compensa le carenze dei test elettrici convenzionali e fornisce un supporto affidabile per la manutenzione basata sulle condizioni del trasformatore-e il funzionamento sicuro. Nel funzionamento e nella manutenzione effettivi, sono necessari campionamenti standardizzati, analisi di dati scientifici e giudizi congiunti multi-dimensionali per eliminare i rischi di errori di valutazione. L'adesione a una gestione raffinata del funzionamento e della manutenzione può prolungare efficacemente la durata di servizio del trasformatore di distribuzione di isolamento, del trasformatore monofase da 50 kva e di vari trasformatori di trasmissione e distribuzione di potenza e garantire il funzionamento stabile e sicuro dell'intero sistema di distribuzione di potenza.