Дарьян Л.А. (ВЭИ им. В.И. Ленина, Москва)
Газохроматографический метод анализа продуктов разложения изоляции, растворенных в трансформаторном масле, является одним из основных способов оценки состояния высоковольтного маслонаполненного электрооборудования (МНО) в эксплуатации, а в последнее время и при приемо-сдаточных испытаниях.
Процесс диагностики маслонаполненного оборудования на основе ГХ-анализа можно условно разделить на три этапа: отбор пробы масла, извлечение газов из масла и их анализ, интерпретация результатов анализа (рис 1).
Рис. 1. Этапы диагностики МНО на основе ГХ-анализа
К каждому из этих этапов предъявляются жесткие требования, несоблюдение которых приводит к получению заведомо неверных результатов.
В данной работе рассматривается только первый этап - пробоотбор.
Основной задачей, решаемой на этом этапе является обеспечение представительности пробы. Не менее важной задачей, возникшей в связи с расширением области использования хроматографического анализа на маломасляное оборудование (высоковольтные вводы, маслонаполненные кабели и конденсаторы, измерительные трансформаторы тока и напряжения), является минимизация потерь трансформаторного масла (или другой изоляционной жидкости) при отборе.
До последнего времени в качестве пробоотборников трансформаторного масла на энергопредприятиях России и стран СНГ использовались обычные медицинские шприцы различной конструкции, которые, строго говоря, предназначены для других целей и не всегда отвечают специфическим требованиям, предъявляемым к устройствам для отбора проб масла из высоковольтного электрооборудования. Так, например, при использовании медицинских шприцев возникает проблема их герметизации после отбора пробы масла. Кроме того, в процессе отбора не исключена возможность контакта масла с атмосферным воздухом, что сказывается на результатах определения концентраций кислорода и азота. Указанные обстоятельства создают дополнительные проблемы для энергетиков при отборе, транспортировке и проведении хроматографического анализа трансформаторного масла.
В Публикации МЭК 567 (1992г) приводятся рекомендации по конструкции пробоотборников и порядку отбора и транспортировки проб трансформаторного масла.
Нами разработаны и успешно используются уже на протяжении трех лет специальные пробоотборники трансформаторного масла «ЭЛХРОМ» (рис. 2), соответствующие требованиям этой Публикации Конструктивно пробоотборник состоит из трехходового крана, прикрепленного к корпусу шприца (1), стеклянного поршня (2), притертого к стеклянному корпусу, а также узла герметизации, состоящего из фторопластового кольца (6) и узлов уплотнения (4, 7). В узел уплотнения вставляется дополнительное кольцо, обеспечивающее очистку поверхности поршня от внешних загрязнений при отборе пробы масла и при ее вводе в хроматографическую систему. Торец шприца, к которому крепится трехходовой кран, имеет форму конуса, что обеспечивает надежное удаление пузырьков газа в случае их попадания в пробоотборник. Следует также отметить, что трехходовые краны снабжены защитными пробками (3, 5), имеют совершенные уплотнения - выдерживают давление до 6 бар. Пробоотборники могут использоваться и без узла герметизации, однако применение последних значительно повышает газоплотность указанных изделий.
Проверка пробоотборников на герметичность проводится при их изготовлении в соответствии с действующим РД34.46.303-98 путем хранения шприца с маслом, содержащим растворенный водород в течение двух недель и сравнения результатов определения содержания водорода в начале и в конце хранения.
Процедура отбора пробы масла изложена в Публикациях МЭК 567 (1992г.), и 61464 (1998г.)
Необходимо отметить еще одно важное достоинство разработанных изделий: если пробоподготовка производится по методу АРП, то появляется возможность одновременного анализа не семи (Н2, СН4, СО, СО2, С2Н4, С2Н6,С2Н2), а девяти газов, включая кислород и азот. Такая методика реализована на аппаратно-программном комплексе “Хроматэк-Кристалл-2000М”, установленном в ВЭИ им. В.И.Ленина.
В заключение отметим, что стоимость разработанных пробоотборников в несколько раз ниже стоимости аналогичных зарубежных образцов.
Выводы:
- Разработаны и частично внедрены пробоотборники трансформаторного масла «ЭЛХРОМ», соответствующие требованиям МЭК 567 (1992г.).
- Разработанные изделия обладают повышенной газоплотностью, позволяют минимизировать потери масла при отборе пробы, что особенно актуально для маломасляного оборудования.
- Ввод пробы в хроматографическую систему на базе хроматогафа «Кристалл-2000М» с помощью пробоотборников «ЭЛХРОМ» позволяет одновременно (за один анализ) определить не 7 (как предписано в РД34.46.303-98), а 9 газов, включая кислород и азот.
- Пробоотборники «ЭЛХРОМ» являются специализированными изделиями, они сертифицированы и предназначены для применения в энергетике. Обычные медицинские шприцы предназначены для применения в другой области, в связи с чем в РД 34.46.308-98 особое внимание уделяется проверке качества шприцев. При использовании пробоотборников «ЭЛХРОМ» задачу обеспечения качества решает Производитель и, следовательно, потребитель избавлен от дополнительной работы.
- Себестоимость пробоотборников ЭЛХРОМ может быть значительно снижена при их массовом внедрении на энергопредприятия.