Cromatografi e loro utilizzo nell'industria energetica

Il dispositivo per la separazione cromatografica e l'analisi di miscele di sostanze è chiamato cromatografo... Il cromatografo è costituito da: un sistema di introduzione del campione, una colonna cromatografica, un rivelatore, un sistema di registrazione e termostatico e dispositivi per ricevere i componenti separati. I cromatografi sono liquidi e gassosi, a seconda dello stato aggregato della fase mobile. La cromatografia di sviluppo è più spesso utilizzata.

Il cromatografo funziona come segue. Il gas di trasporto viene continuamente alimentato dal pallone alla colonna cromatografica attraverso regolatori di pressione e flusso a portata variabile o costante. La colonna viene posta in un termostato e riempita con sorbente. La temperatura è mantenuta costante ed è nell'intervallo fino a 500 °C.

I campioni liquidi e gassosi vengono iniettati con una siringa. La colonna separa la miscela multicomponente in diverse miscele binarie che includono sia il supporto che uno dei componenti analizzati. A seconda del grado di assorbimento dei componenti delle miscele binarie, le miscele entrano nel rivelatore in un certo ordine.Sulla base del risultato del rilevamento, viene registrata la variazione della concentrazione dei componenti di uscita. I processi che si verificano nel rivelatore vengono convertiti in un segnale elettrico, quindi registrati sotto forma di cromatogramma.

Negli ultimi dieci anni si è diffuso nell'industria energetica. analisi cromatografica dell'olio del trasformatore, che mostra buoni risultati nella diagnosi dei trasformatori, aiuta a identificare i gas disciolti nell'olio e a determinare la presenza di difetti nel trasformatore.

L'elettricista prende solo un campione olio per trasformatori, lo consegna al laboratorio, dove l'addetto del servizio chimico esegue un'analisi cromatografica, dopodiché resta da trarre le conclusioni corrette dai risultati ottenuti e decidere se utilizzare ulteriormente il trasformatore o se necessita di riparazione o sostituzione.

A seconda del metodo di degasaggio dell'olio del trasformatore, esistono diversi modi per prelevare un campione. Successivamente, diamo un'occhiata a due dei metodi più popolari.

Se il degasaggio viene effettuato sottovuoto, il campione viene prelevato in siringhe di vetro sigillate da 5 o 10 ml. La siringa viene controllata per la tenuta come segue: tirare lo stantuffo fino alla fine, inserire l'estremità dell'ago nel tappo, spingere lo stantuffo, portandolo al centro della siringa, quindi immergere il tappo con l'ago bloccato al suo interno, insieme alla siringa con lo stantuffo mezzo abbassato, sott'acqua. Se non ci sono bolle d'aria, la siringa è stretta.

Il trasformatore ha una derivazione per il campionamento dell'olio.Il tubo di diramazione viene pulito, una certa quantità di olio stagnante viene drenato, la siringa e il dispositivo di estrazione dell'olio vengono lavati con olio, quindi viene prelevato un campione. L'operazione di campionamento viene eseguita nella seguente sequenza. Un raccordo a T 5 con un tappo 7 è collegato al tubo di diramazione 1 utilizzando il tubo 2 e il tubo 3 è collegato a un rubinetto 4.

La valvola del trasformatore viene aperta, quindi il rubinetto 4 viene aperto, attraverso di essa vengono scaricati fino a 2 litri di olio del trasformatore e quindi chiusi. L'ago della siringa 6 viene inserito attraverso il tappo 7 del raccordo a T 5 e la siringa viene riempita di olio. Aprire un po 'la valvola 4, spremere l'olio dalla siringa - questo sta lavando la siringa, questa procedura viene ripetuta 2 volte, quindi prelevare un campione di olio in una siringa, rimuoverlo dal tappo e inserirlo in un tappo preparato.

Chiudere la valvola del trasformatore, rimuovere il sistema di estrazione dell'olio. La siringa viene contrassegnata indicando la data, il nome dell'addetto che ha prelevato il campione, il nome del sito, la marcatura del trasformatore, il luogo in cui viene prelevato l'olio (serbatoio, ingresso), dopodiché la siringa viene posta in un contenitore speciale, che viene inviato in laboratorio. Spesso la marcatura viene eseguita in forma abbreviata e la decodifica viene registrata nel registro.

Se è prevista la separazione parziale dei gas disciolti, il campione viene prelevato in un apposito raccoglitore di olio. La precisione sarà maggiore, ma sarà necessario un volume maggiore di olio, fino a tre litri. Il pistone 1 scende inizialmente fino in fondo, la bolla 2, dotata di sensore di temperatura 3, con valvola 4 chiusa, viene avvitata nel foro 5, mentre la valvola 6 è chiusa. Il tappo 8 chiude il foro 7 nella parte inferiore della coppa olio.Il campione viene prelevato dall'ugello 9, chiuso con un tappo collegato al pallet del trasformatore. Scolare 2 litri di olio.

Al tubo di derivazione è collegato un tubo con un dado a risvolto 10. L'unione con il dado è rivolta verso l'alto, il che consente all'olio di defluire poco a poco, non più di 1 ml al secondo. La bolla 2 fuoriesce e l'asta 11 viene premuta contro il pistone 1 attraverso l'apertura 7, sollevandola. Ruotando il collettore dell'olio, il dado 10 viene avvitato al foro 5 fino a quando l'olio non smette di scorrere.

Il separatore d'olio viene riempito con olio per trasformatori al ritmo di mezzo litro al minuto. Quando la maniglia 12 del pistone 1 appare nel foro 7, il tappo 8 è installato in posizione, nel foro 7. L'alimentazione dell'olio viene interrotta, il tubo non viene scollegato, il collettore dell'olio viene capovolto, il raccordo 10 è scollegato, è garantito che l'olio raggiunga l'ugello 5, la bolla 2 è avvitata, la valvola 4 deve essere chiusa. Il raccoglitore d'olio viene inviato al laboratorio per l'analisi cromatografica.

I campioni vengono conservati fino all'analisi per non più di un giorno. L'analisi di laboratorio consente di ottenere risultati che mostrano una deviazione del contenuto di gas disciolti dalla norma, in relazione alla quale il servizio elettrotecnico decide sul destino futuro del trasformatore.

L'analisi cromatografica consente di determinare il contenuto nell'olio disciolto: anidride carbonica, idrogeno, monossido di carbonio, nonché metano, etano, acetilene ed etilene, azoto e ossigeno. La presenza di etilene, acetilene e anidride carbonica viene spesso analizzata. Minore è la quantità di gas analizzati, minore è la varietà di guasti incipienti rilevati.

Attualmente, grazie all'analisi cromatografica, è possibile identificare due gruppi di guasti del trasformatore:

• Difetti di isolamento (scariche nell'isolamento carta-olio, surriscaldamento dell'isolamento solido);

• Difetti nelle parti sotto tensione (surriscaldamento del metallo, perdite nell'olio).

I difetti del primo gruppo sono accompagnati dal rilascio di monossido di carbonio e anidride carbonica. La concentrazione di anidride carbonica funge da criterio per la condizione dei trasformatori a respirazione aperta e la protezione dell'azoto dell'olio del trasformatore. Sono stati determinati valori di concentrazione critici, che consentono di valutare difetti pericolosi del primo gruppo; ci sono tavoli speciali.

I difetti del secondo gruppo sono caratterizzati dalla formazione di acetilene ed etilene nel petrolio e idrogeno e metano come gas di accompagnamento.

I difetti del primo gruppo, associati a danni all'isolamento degli avvolgimenti, rappresentano il pericolo maggiore. Anche con un leggero effetto meccanico sul sito del difetto, si può già formare un arco. Tali trasformatori necessitano principalmente di riparazioni.

Ma l'anidride carbonica può essere generata per altri motivi che non sono legati al guasto delle bobine, ad esempio, le cause possono essere l'invecchiamento dell'olio o frequenti sovraccarichi e surriscaldamento associati a un guasto del sistema di raffreddamento.Ci sono casi in cui il carbonio Il biossido viene immesso erroneamente nel sistema di raffreddamento invece dell'azoto, quindi è importante considerare i dati dell'analisi chimica e dei test elettrici prima di trarre conclusioni. È possibile confrontare i dati dell'analisi cromatografica di un trasformatore simile operante in condizioni simili.

Durante la diagnostica, la posizione dell'isolamento sarà di colore marrone scuro e risalterà chiaramente sullo sfondo generale dell'intero isolamento. Possibili tracce di perdite sull'isolante sotto forma di germogli ramificati.

I guasti nei collegamenti sotto tensione situati vicino all'isolamento solido sono i più pericolosi. Un aumento della concentrazione di anidride carbonica mostra che l'isolamento solido ne risente, tanto più se si confrontano i dati analitici di un trasformatore simile. Misurare la resistenza degli avvolgimenti, determinare il malfunzionamento. I trasformatori con questi difetti, così come con difetti del primo gruppo, devono essere riparati prima di tutto.

Nel caso in cui acetilene ed etilene vengano superati a una normale concentrazione di anidride carbonica, si verifica un surriscaldamento del circuito magnetico o di parti della struttura. Tale trasformatore necessita di una revisione entro i prossimi sei mesi. È importante considerare altre cause, ad esempio legate a un malfunzionamento del sistema di raffreddamento.

Durante i lavori di riparazione dei trasformatori con danno identificato del secondo gruppo, trovano prodotti solidi e viscosi di decomposizione dell'olio nei siti danneggiati, hanno un colore nero. Quando il trasformatore viene riavviato dopo la riparazione, una rapida analisi, entro il primo mese dalla riparazione, molto probabilmente mostrerà la presenza di gas precedentemente rilevati, ma la loro concentrazione sarà molto inferiore; la concentrazione di anidride carbonica non aumenterà. Se la concentrazione inizia ad aumentare, il difetto rimane.

I trasformatori con protezione a film d'olio e gli altri trasformatori per i quali l'analisi non conferma il sospetto danno all'isolamento solido devono essere sottoposti ad analisi gascromatografica avanzata disciolta.

Il danno all'isolamento solido accompagnato da scariche frequenti è il tipo di danno più pericoloso. Se due o più rapporti di concentrazione del gas lo indicano, l'ulteriore funzionamento del trasformatore è rischioso ed è consentito solo con l'autorizzazione del produttore e il difetto non deve influire sull'isolamento solido.

L'analisi cromatografica viene ripetuta ogni due settimane e se entro tre mesi il rapporto tra le concentrazioni di gas disciolto non cambia, l'isolamento rigido non ne risente.

Anche il tasso di variazione della concentrazione di gas indica difetti. Con frequenti scarichi nell'olio, l'acetilene aumenta la sua concentrazione dello 0,004-0,01% al mese o più e dello 0,02-0,03% al mese, con frequenti scarichi nell'isolamento solido. In caso di surriscaldamento diminuisce la velocità di aumento della concentrazione di acetilene e metano, in questo caso è necessario degasare l'olio e poi analizzarlo una volta ogni sei mesi.

Secondo le normative, l'analisi cromatografica dell'olio del trasformatore deve essere eseguita ogni sei mesi e i trasformatori da 750 kV devono essere analizzati due settimane dopo la messa in servizio.

Prove di laboratorio su olio per trasformatori per analisi chimico-cromatografiche

Una diagnosi efficace dell'olio del trasformatore mediante analisi cromatografica consente oggi di ridurre il volume di lavoro sulla costosa manutenzione dei trasformatori in molti sistemi di alimentazione.Non è più necessario disconnettere le reti per misurare le caratteristiche di isolamento, è sufficiente prelevare un campione dell'olio del trasformatore.

Pertanto, l'analisi cromatografica dell'olio del trasformatore oggi è un metodo indispensabile per monitorare i difetti del trasformatore nella prima fase della loro comparsa, consente di determinare la natura prevista dei difetti e il grado del loro sviluppo.Viene valutata la condizione del trasformatore dalle concentrazioni di gas disciolti nell'olio e dalla velocità del loro aumento, confrontandole con i valori limite. Per i trasformatori con una tensione di 100 kV e oltre, tale analisi deve essere eseguita almeno una volta ogni sei mesi.

Sono i metodi di analisi cromatografici che consentono di valutare il grado di deterioramento degli isolanti, il surriscaldamento delle parti conduttrici e la presenza di scariche elettriche nell'olio. In base all'entità della rottura prevista dell'isolamento del trasformatore, sulla base dei dati ottenuti dopo una serie di analisi, è possibile valutare la necessità di mettere fuori servizio il trasformatore e metterlo in riparazione. Prima vengono identificati i difetti in via di sviluppo, minore è il rischio di danni accidentali e minore sarà il volume dei lavori di riparazione.