Messung des Wasserstoffgehalts in Transformatorenöl

Öl wird in einem Transformator verwendet, um spannungsführende Teile zu isolieren und Wärme abzuleiten. Dies sind zwei Hauptfunktionen, aber es gibt noch eine dritte Funktion: Isolieröle sind eine gute Informationsumgebung, mit deren Hilfe sich die Entstehung verschiedener Defekte diagnostizieren lässt. Dies ist auf die Tatsache zurückzuführen, dass während des Transformatorbetriebs und bei der Entstehung verschiedener Defekte Gase entstehen und in das Öl gelangen. Jetzt müssen Sie nur noch die Informationen vom Öl „ablesen“ und richtig interpretieren.

Chromatographische Analyse von Transformatorenöl

Die derzeit bewährteste Methode zum „Ablesen“ der Informationen aus dem Transformatoröl ist die chromatographische Analyse gelöster Gase.

Wenn ein Transformator ordnungsgemäß und fehlerfrei arbeitet, entstehen im Öl nach einer gewissen Zeit nur noch Kohlendioxid und Kohlenmonoxid, manchmal auch Methan, sowie Sauerstoff und Stickstoff. Das Vorhandensein anderer Gase weist auf unerwünschte Prozesse im Transformator hin, beispielsweise auf die Zersetzung von Öl und Papierisolierung. Bei der chromatographischen Analysemethode geht es um die Messung der Konzentrationen von im Öl gelösten Gasen. Diese Konzentrationen werden weiter verwendet, um die Art der sich entwickelnden Defekte zu bestimmen.

Hier ist eine Liste der wichtigsten Gase, deren Auftreten im Öl die typischsten Transformatordefekte sind:

• Wasserstoff – Teilentladungen, Funken- und Bogenentladungen;
• Acetylen – Lichtbogen, Funkenentladungen;
• Ethylen – Erhitzen von Öl und Feststoffisolierung auf Temperaturen über 600 °C;
• Methan – das Öl und die feste Isolierung erwärmen sich auf Temperaturen von 400–600 °C; die Erwärmung der Isolierung geht mit Entladungen einher;
• Ethan – das Öl und das Papier erhitzen sich auf Temperaturen von 300–400 °C;
• Kohlenmonoxid und Kohlendioxid – Feuchtigkeit der Isolierung, mögliche Alterung von Öl und (oder) Papier;
• Kohlendioxid – die Papierisolierung erwärmt sich.

Techniken zur Bestimmung und Beurteilung der Art sich entwickelnder Transformatordefekte anhand der Konzentration gelöster Gase

In den meisten Fällen basieren Methoden zur Bestimmung und Bewertung der Art von Defekten in einem Transformator auf der Berechnung des Verhältnisses verschiedener Gaspaare. Der Hauptunterschied besteht in der Menge der analysierten Gase und den Kombinationen von Paaren dieser Gase. Beispielsweise verwendet die Rogers-Technik drei Verhältnisse von fünf Gasen, die Dornenburg-Technik vier Verhältnisse von fünf Gasen, die IEC-Technik (IEC 60599) drei Verhältnisse von fünf Gasen usw.

Ein DGA-Tester (Lösungsgasanalysator) wird zur Messung von Gaskonzentrationen verwendet.

Eine der beliebtesten Techniken ist das Duval-Dreieck. Dies ist ein Ansatz zur Bestimmung der Transformatordefekte durch Grafiken statt durch Rechenlogik. Die Technik basiert auf der Messung der Konzentration von drei Gasen – C2H2, C2H4 und CH4. Anhand der Zahlenwerte dieser Konzentrationen wird ein Punkt in einem Diagramm in Form eines Dreiecks aufgetragen. Gemäß der Duval-Technik ist die Dreiecksfläche in sieben Zonen unterteilt, und jede Zone entspricht einem bestimmten Transformatordefekt. Abhängig von der Einstichzone wird eine Aussage über die Art des Defekts getroffen.

Der Punkt wird wie folgt dargestellt. Die erhaltenen Gaskonzentrationen von C2H2, C2H4 und CH4 werden in Prozentwerte umgerechnet, die jeweils auf der entsprechenden Seite des Dreiecks aufgetragen werden. Von jedem Punkt auf der Dreiecksseite werden drei Linien parallel zur nacheilenden Seite gezogen, und der Schnittpunkt dieser Linien ergibt den gewünschten Punkt zur Diagnose des Defekts.

Es stellt sich die Frage: Gibt es eine einfachere? Alternative zum Duval-Dreieck? Um primäre Informationen über den Status eines Transformators zu erhalten, dürfen Konzentrationsmessungen und deren Änderungsdynamik nur für ein Gas verwendet werden – Wasserstoff. Normalerweise reichen diese Informationen zumindest aus, um eine fundierte Entscheidung über die Durchführung einer tiefergehenden diagnostischen Bewertung auf der Grundlage einer größeren Menge an Gasen zu treffen.

Entstehungsursachen und Messung von Wasserstoff im Öl

Wasserstoff entsteht im Transformatorenöl als Rekombinationsgas, wenn unter dem Einfluss von Teilentladungen infolge der Ionisationsreaktion die schwächsten C-H-Bindungen aufgebrochen werden.

Warum ist es praktisch, Wasserstoff zu verwenden, um die primäre Information über den Status des Transformators zu erhalten? Es gibt verschiedene Gründe. Erstens ist Wasserstoff eines der ersten Gase, die bei Problemen mit einem Transformator entstehen. Die Entwicklung beginnt bereits bei einer Temperatur von 150 °C. Zweitens, Messung von Wasserstoff in Öl ist bequem durchzuführen, da sich dieses Gas durch eine geringe Löslichkeit in Öl und eine hohe Diffusionskapazität auszeichnet; Daher ist es selbst in geringen Konzentrationen leichter zu erkennen und ein möglicher Defekt bereits im Anfangsstadium zu diagnostizieren.

Transformator-Wasserstoff-Express-Erkennung Bietet einen Zeitrahmen für die Durchführung einer vollständigen chromatographischen Analyse gelöster Gase (falls erforderlich).

Transformator-Wasserstoff- und Feuchtigkeitsanalysator

Wasserstoff-Expresstests werden mit speziellen Instrumenten durchgeführt. Eines dieser Instrumente wird von entwickelt GlobeCore Profis. Es heißt TOR-2.

TOR-2 Öl-Wasserstoff-Tester hat kompakte Abmessungen und ein geringes Gewicht; Daher ist es leicht zu transportieren und zum Einsatzort eines Transformators zu transportieren, wo entnommene Proben analysiert werden können. TOR-2 bietet den notwendigsten Parametersatz für die Online-Diagnosebewertung von Transformatordefekten. Es dient der Erkennung Wasserstoff im Transformatorenöl und Wasser in mineralischen und ätherischen Ölen.

Die Hauptvorteile des TOR-2-Instruments:

• Die Einweisung in die Bedienung des Geräts dauert nur wenige Stunden und die Ölprüfung kann einfach und schnell von einer Person durchgeführt werden.
• Hohe Messrate. Nach der Probenentnahme muss das Gerät eingeschaltet und der Messvorgang gestartet werden. Die ersten Ergebnisse werden in zehn Minuten auf dem LCD-Panel verfügbar sein.
• Zur Vereinfachung der Bedienung und Datenverarbeitung ist ein Minidrucker in das Gerät integriert und ermöglicht jederzeit den Ausdruck eines Belegs mit Testergebnissen.
• Durch die Konstruktionsmerkmale der Sensoren und ihren direkten Kontakt mit dem Öl wird eine hohe Messgenauigkeit erreicht. Keine in einer Ölprobe enthaltenen Verunreinigungen beeinträchtigen den Betrieb eines kapazitiven Feuchtigkeitssensors. Und ein Wasserstoffsensor erkennt nur Wasserstoff, ohne auf andere Gase empfindlich zu reagieren.
• Das Gerät ist vielseitig einsetzbar und kann zur diagnostischen Bewertung und Vorbeugung sich entwickelnder Defekte nicht nur in Transformatoren, sondern auch in ölgefüllten Kabeln, Hochspannungsdurchführungen, Nebenschlussdrosseln und Laststufenschaltern eingesetzt werden. Damit erhalten Energieversorger eine einfache Lösung, die den störungsfreien Betrieb elektrischer Geräte gewährleistet.

Für weitere Informationen nutzen Sie bitte einige der Kontaktdaten, die Sie im entsprechenden Website-Bereich finden.