Zkoušečka transformátorového oleje je zařízení, které měří jeden nebo více parametrů oleje za účelem zjištění jeho aktuálního stavu. Trh s takovým zařízením je velký, proto se v tomto článku zaměříme pouze na základní parametry a řešení, která GlobeCore nabízí jejich určení.

Všimněte si také, že některé typy analýz transformátorového oleje pomáhají diagnostikovat závady vznikající v transformátoru a zvláště zajímají společnosti, které provozují a udržují transformátory. 

Jak testovat transformátorový olej

V závislosti na objemu zkoušek transformátorového oleje jsou rozděleny do tří typů:

• zkoušky elektrické pevnosti (měření průrazného napětí a vlhkosti, vizuální stanovení přítomnosti mechanických nečistot);
• zkrácený rozbor vzorků transformátorového oleje, který kromě zkoušek elektrické pevnosti zahrnuje i stanovení čísla kyselosti, obsahu kyselin rozpustných ve vodě, bodu vzplanutí a barvy oleje;
• kompletní analýza transformátorového oleje. Tento typ testu zahrnuje zkrácenou analýzu a stanovení dalších parametrů a charakteristik:
• tangens úhlu dielektrické ztráty;
• vzorek sodíku;
• stabilita proti oxidaci;
• vlhkost a obsah mechanických nečistot (v kvantitativní formě).

Obecná pravidla pro odběr vzorků pro testování transformátorového oleje

Aby bylo dosaženo spolehlivého výsledku, není to pouze třída přesnosti zkoušečka transformátorového oleje který se používá pro analýzu vzorků, která je důležitá. Důležitá je také kvalita samotného vzorku. Musí být testován stejný olej, který je v transformátoru. Proto při odběru a přepravě vzorků musíme dodržovat určitá pravidla.

Aby byly výsledky testů typické, musí být vzorky oleje odebrány na stejném místě a toto místo je označeno pro technický personál. Odběr vzorků se provádí v místě, kde je olej statický. U transformátorů naplněných minerálními oleji, syntetickými dielektrickými kapalinami nebo silikonovými oleji se odběr vzorků provádí ze dna nádrže transformátoru, protože měrná hmotnost těchto kapalin je menší než jedna a voda klesá.

Při odběru vzorků je také třeba vzít v úvahu meteorologické podmínky. Pro elektrická zařízení jsou ideální podmínky:

• teplota 95 °F (35 °C) nebo vyšší. Pokud je vzorek odebírán při teplotě pod 32 °F (0 °C), nedoporučuje se zjišťovat obsah vlhkosti v něm a další parametry, které na obsahu vlhkosti závisí;
• relativní vlhkost 0 %. Je třeba se vyhnout podmínkám, kde vlhkost přesahuje 70 %;
• nedostatek větru. Pokud je počasí větrné, může se do vzorku dostat prach a nečistoty.

Po odběru vzorků se vzorky skladují na tmavém a chladném místě a misky se otevírají až před zahájením testů.

Frekvence zkoušek transformátorového oleje

U transformátorů s napětím do 35 kV se doporučuje test transformátorového oleje během prvního měsíce provozu (třikrát v první polovině měsíce a dvakrát ve druhé), v budoucnu alespoň jednou každé čtyři roky a při složitých zkouškách transformátorů.

U transformátorů 110 kV a vyšších se podle požadavků provádějí zkoušky transformátorového oleje.

Testování oleje výkonového transformátoru na obsah vlhkosti

Obsah vlhkosti je důležitým ukazatelem kvality transformátorového oleje, protože ovlivňuje izolační vlastnosti. Zvýšený obsah vlhkosti snižuje elektrickou pevnost a vede k rozpadu oleje. Proto je třeba před plněním oleje a během provozu transformátoru kontrolovat množství vlhkosti. Nadměrná vlhkost ovlivňuje nejen vlastnosti oleje, ale také ničí celulózovou izolaci. Nejnebezpečnější pro transformátor je voda, která je ve formě emulze.

GlobeCore vyvinul zkoušečka transformátorového oleje TOR-1 ke stanovení obsahu vlhkosti i v nejmenších množstvích. Jeho hlavní výhodou je jeho malá velikost a hmotnost, což umožňuje použití zařízení pro rychlou analýzu vzorků oleje přímo v blízkosti transformátoru. Měření zajišťuje kontakt oleje s kapacitním snímačem. Provoz TOR-1 nevyžaduje použití spotřebního materiálu a toxických činidel, díky čemuž je jeho použití ještě pohodlnější.

Průrazné napětí

Průrazné napětí – maximální napětí, které lze použít na transformátorový olej, aniž by došlo k elektrickému průrazu. Toto je kritický parametr pro transformátorový olej, protože musí poskytovat izolaci při vysokých elektrických polích. Jakékoli výrazné snížení průrazného napětí ukazuje, že olej již nemůže dobře plnit svou hlavní funkci.

Chcete-li měřit průrazné napětí, GlobeCore vyvinulbdv TOR-80 zkoušečka transformátorového oleje. Jde o kompaktní přenosné zařízení, které dokáže analyzovat i vzorky oleje přímo v blízkosti transformátoru a má chybu v měření průrazného napětí maximálně ± 1 %. Mezi další výhody tester transformátorového oleje TOR-80, stojí za to zdůraznit:

• schopnost pracovat offline nebo online s přenosem výsledků do osobního počítače, vytvářet lokální databázi, vytvářet sestavy, vykreslovat grafy a tisknout výsledky;
• okamžité (4 mikrosekundy) vypnutí zkušebního napětí, když dojde k poruše;
• automatizované měření průrazného napětí do 80 kV.

Tangenta úhlu dielektrické ztráty

Dalším důležitým parametrem transformátorového oleje je tangens úhlu dielektrické ztráty. Je citlivý na různé nečistoty v oleji: koloidní částice, produkty stárnutí oleje a pevnou izolaci. U čerstvých olejů může tangens úhlu dielektrické ztráty sloužit jako indikátor kvality a čištění ve výrobním závodě. U oleje, který slouží, může tangens dielektrických ztrát odhadnout znečištění a stárnutí. Výhodou stanovení tohoto parametru je schopnost detekovat drobné změny vlastností oleje i při nepatrném znečištění, které nelze stanovit chemickými kontrolními metodami.

Stejně jako u obsahu vlhkosti a průrazného napětí,a TOR-3 Tan Delta zkoušečka transformátorového oleje byl vyvinut společností GlobeCore k určení tečny úhlu dielektrické ztráty. Jedná se také o kompaktní přenosné zařízení, které lze použít jak v laboratoři, tak pro testování vzorků oleje v blízkosti transformátoru ihned po odběru. Toto zařízení umožňuje rychle určit tečnu úhlu dielektrické ztráty při zachování přesnosti. Proces měření je automatizovaný, výsledky je možné uložit a vytisknout na tiskárně.

Číslo kyselosti

Transformátorový olej pod vlivem vysoké teploty a kyslíku je oxidován. Tento proces urychlují malé kovové částice v oleji. V oleji se tvoří karboxylové kyseliny, což vede ke zvýšení čísla kyselosti. V budoucnu se zvyšuje, což je spojeno s výskytem kalu. Zvýšení čísla kyselosti je často doprovázeno snížením dielektrické pevnosti oleje a zvýšením vlhkosti. Zvýšení kyselosti navíc zvyšuje destruktivní účinek papírové izolace.

Číslo kyselosti je kritériem pro stárnutí transformátorového oleje a umožňuje jeho včasnou regeneraci.

Obvykle se číslo kyselosti stanovuje chemickými metodami, zejména titrací kyselých sloučenin transformátorového oleje alkoholovým roztokem hydroxidu draselného v přítomnosti indikátoru. Indikátor se používá ke stanovení titru roztoku hydroxidu draselného.

Nevyhovující je kvalita oleje, která odpovídá číslu kyselosti přesahujícímu hodnotu 0,1 mg KOH/g.

Analýza plynů rozpuštěných v oleji

Analýza plynů rozpuštěných v oleji má skvělé diagnostické informace. Když víte, jaké plyny jsou v současné době obsaženy v oleji, a poměr koncentrací těchto plynů, můžete určit vady vznikající v transformátoru.

Pro provedení analýzy je nutné odebrat vzorky ropy, dodat je do laboratoře, extrahovat plyny z ropy a následně stanovit jejich kvalitativní a kvantitativní složení. Tyto procesy trvají dlouho, proto je pohodlnější provádět měření v blízkosti transformátoru ihned po vzorkování. Zároveň lze pro posouzení stavu transformátoru použít obsah vodíku, který vzniká v oleji jako jeden z prvních již při teplotě 150 stupňů Celsia a tvoří 59 % všech plynů uvolněných během rozpad molekul ropy.

GlobeCore vyvinula TOR-2 zkoušečka transformátorového oleje pro vysoce přesné stanovení obsahu vodíku a vlhkosti v minerálních a esenciálních olejích.

Včasná analýza vzorků oleje je tedy nedílnou součástí komplexního programu pro zachování spolehlivosti transformátorů. Zkoušečka transformátorového oleje také umožňuje:

• určit optimální čas pro výstup transformátoru pro opravu;
• snížit finanční náklady na opravy transformátorů;
• vyhnout se náhlým výpadkům napájení;
• prodloužit životnost transformátorů.