Anàlisi exhaustiva de grans fallades del transformador mitjançant cromatografia de gas
La cromatografia de gas (GC) és una potent tècnica analítica que s’utilitza habitualment per detectar i analitzar gasos i substàncies volàtils. En el context del diagnòstic de falles del transformador gran, GC té un paper crític en la detecció de gasos dissolts en l’oli de transformador, que pot ser indicatiu de diverses falles internes com ara sobreescalfament, arc o desglossament d’aïllament. Aquest mètode proporciona informació valuosa sobre la salut d’un transformador, que permet la detecció precoç de les falles i la prevenció de fallades catastròfiques.
1. Principi de la cromatografia de gas en el diagnòstic de falles del transformador
La cromatografia de gas es basa en separar i quantificar gasos presents en el petroli transformador. Quan un transformador funciona normalment, l’oli serveix com a medi aïllant. No obstant això, durant condicions anormals o falles internes, el petroli experimenta canvis químics, alliberant gasos dissolts que es poden detectar mitjançant GC.
Els gasos principals d’interès en el diagnòstic de falles del transformador inclouen:
Hidrogen (H₂): Sovint, conseqüència de sobreescalfar o descàrrega parcial.
Metà (ch₄): Indica l’arc o el sobreescalfament greu.
Etilè (C₂h₄): Normalment vinculats a falles greus com la degradació tèrmica de l’aïllament.
Acetilè (C₂h₂): Un indicador clau de l’arc elèctric, particularment en casos de curtcircuits.
Monòxid de carboni (CO) i diòxid de carboni (CO₂): Associat a la descomposició de l’aïllament de cel·lulosa a temperatures altes.
ETAN (C₂H₆): Es pot enllaçar a diversos tipus de falles, inclosa la descàrrega parcial o el sobreescalfament.
La cromatografia de gas separa aquests gasos en funció de les seves propietats moleculars i quantifica les seves concentracions. El patró de concentracions de gas pot proporcionar informació de diagnòstic valuosa sobre el tipus i la gravetat de la falla.
2. Cromatografia de gas en diagnòstic de falles
L’anàlisi de gasos dissolts en l’oli de transformador mitjançant GC permet la identificació de falles específiques, inclosa:
Sobreescalfar: Els nivells elevats d’etilè (C₂H₄) i l’età (C₂H₆) suggereixen un sobreescalfament del transformador a causa d’una càrrega excessiva o un refredament insuficient. Els nivells elevats d’hidrogen (H₂) també poden indicar una descàrrega parcial.
Arc: La presència d’acetilè (C₂h₂) està fortament correlacionada amb l’arc elèctric dins del transformador. L’acetilè es produeix quan l’oli pateix una ruptura elèctrica, cosa que pot causar greus danys a l’aïllament i als bobinats del transformador.
Descàrrega parcial: Nivells baixos d’hidrogen (H₂) i metà (CH₄), combinats amb petites quantitats d’etilè (C₂H₄), sovint indiquen l’activitat de descàrrega parcial. Aquest és un signe de desglossament de l'aïllament localitzat que, si no es tracta, pot augmentar -se en un fracàs complet.
Degradació de l'aïllament: La detecció de monòxid de carboni (CO) i diòxid de carboni (CO₂) en quantitats significatives apunta a la descomposició de l’aïllament de cel·lulosa (paper) dins del transformador. Aquest procés és sovint el resultat de l’augment excessiu de la temperatura o l’estrès prolongat de l’aïllament.
Falles de curtcircuit: En els casos de curtcircuits, se sol observar un augment dels nivells d’hidrogen (H₂) i metà (CH₄), juntament amb altes concentracions d’acetilè (C₂H₂) com a resultat d’un arc intens.
3. Anàlisi i interpretació de gasos
Un cop separats els gasos pel sistema GC, es comparen les seves concentracions amb les directrius de diagnòstic establertes per identificar el tipus de falla i la gravetat. Els mètodes de diagnòstic més utilitzats inclouen:
DGA (anàlisi de gas dissolt): DGA és el mètode principal per analitzar l’oli del transformador. S'utilitzen diferents relacions i concentracions de gasos per categoritzar el tipus de falla. Hi ha diversos mètodes clau per interpretar les dades de DGA, incloses:
Mètode de gas clau: Se centra en la presència de gasos clau com l’acetilè (C₂H₂) i l’etilè (C₂H₄) per diagnosticar el tipus de falla.
Ràtio de Roger: Compara la concentració d’hidrogen (H₂), metà (CH₄), Età (C₂H₆) i etilè (C₂H₄) per avaluar la gravetat de les falles.
Mètode IEC 60599: Un mètode estàndard que proporciona diagnòstic de falles basat en concentracions i relacions de gas.
Anàlisi del patró de gas: El patró de gasos pot proporcionar informació més detallada sobre la falla. Per exemple:
Hidrogen alt amb metà i etilèpodria indicar l’alta parcial.
Nivells elevats d’acetilè, metà i etilèsuggereix una falla greu d’arc.
Nivells elevats de monòxid de carboni i diòxid de carbonisón indicatius de la degradació de l’aïllament.
4. Falles de transformadors de manipulació i informes
Després de l’anàlisi de GC, els resultats s’han d’interpretar i informar per ajudar a determinar els propers passos en el manteniment o la reparació. Les accions clau inclouen:
Supervisió de tendències: Mitjançant la realització de l'anàlisi de cromatografia de gas regularment, és possible controlar la tendència de les concentracions de gas al llarg del temps. Un augment sobtat de la concentració de qualsevol gas específic, especialment l’acetilè (C₂h₂), hauria de desencadenar una investigació immediata.
Diagnòstic i classificació de falles: Els resultats de l’anàlisi de GC es poden utilitzar per classificar el tipus de falla (per exemple, sobreescalfament, arc, degradació de l’aïllament) i prioritzar les accions correctives basades en la gravetat.
Manteniment preventiu: La detecció precoç de la acumulació de gas i la comprensió del tipus de falla permet mesures de manteniment proactiu, incloses la substitució d’aïllament, la filtració de petroli o l’apagada del transformador per evitar més danys.
5. Conclusió
La cromatografia de gas té un paper crític en l’anàlisi integral de grans fallades del transformador. Supervisant gasos dissolts en oli de transformador, GC ajuda a diagnosticar diversos tipus de falles com ara sobreescalfament, arc, degradació de l'aïllament i descàrrega parcial. L’anàlisi regular de gasos és essencial per a la detecció precoç de problemes de transformadors, permetent als operadors prendre accions correctores abans que es produeixin danys importants. La interpretació adequada de les dades de GC mitjançant mètodes de diagnòstic de falles establerts pot estendre significativament la vida útil dels transformadors i millorar la fiabilitat de la xarxa elèctrica.
