34 ELEKTRO 11/2012 téma Elektrické rozváděče a rozváděčová technika; Elektroenergetika Analýza plynů rozpuštěných v oleji Olejové transformátory jsou důležitým prv-kem ve výrobě a distribuci elektrické energie. Nejdůležitějším faktorem pro jejich spolehlivý provoz je dobrý stav izolace vinutí. V odborné literatuře se uvádí, že 26 % havárií olejových transformátorů je zapříčiněno vadou v izolaci a dalších 24 % chybou výroby (tab. 1). Jednou z možností, jak tyto závady určit, je analyzovat plyny rozpuštěné v oleji (DGA).Analýza rozpuštěných plynů v oleji (DGA) je jednou z diagnostických metod detekování a hodnocení poruch olejových transformátorů. Umožňuje spolehlivě a rych-le určit stav transformátoru (normální, vadný a rizikový) a sledovat jeho další vývoj. Pomo-cí DGA je možné zjišťovat tyto typické vady nebo nesrovnalosti:– částečné výboje,– abnormální degradace celulózy,– netěsnost hermetizovaných transformátorů,– tepelná vada do 300 ° C,– tepelná vada 300 < 700 ° C,– tepelná vada >700 ° C,– výboje nízké energie,– výboje vysoké energie.V energetice je metoda využívána při uvá-dění nových nebo opravených strojů do pro-vozu, při pravidelných prohlídkách, při ne-jistotě provozního stavu nebo podezře-ní na možnost havárie, popř. při zjišťování příčin havárie. Analýza rozpuštěných ply-nů v oleji se vykonává také jako standardní kontrola kvality během výrobních zkoušek a po nich, např. při zkouškách tepelné zatíži-telnosti a napěťových testech jako důkaz, že konstrukce transformátoru splňuje stanove-né požadavky. Touto zkouškou lze prokázat poškození izolace vlivem částečných výbojů.Metodou DGA není možné zjistit akutní vady, které se rozvíjejí během krátké doby, nebo dlouhodobé vady na horní hranici pří-pustného nastavení teploty, které jsou způso-beny např. vadným provozem chladiče.Chromatografické rozbory lze rozdělit na čtyři základní části, z nichž každá je stej-ně důležitá a závisí na ní přesnost a reprodu-kovatelnost naměřených výsledků:– odběr oleje, doprava a skladování,– vytěsnění rozkladových plynů z oleje,– chromatografická analýza,– vlastní vyhodnocení.Pro správné provedení a vyhodnocení DGA je podstatný správný a pečlivý odběr re-prezentativního vzorku oleje, který je popsán v ČSN EN 60475. Špatným odběrem může být znehodnocen vzorek, který je následně mylně vyhodnocen. Při odběru je třeba peč-livost, aby vlivem netěsnosti v odběrném za-řízení nebo výpustném ventilu neunikly těka-vé plyny nebo nebyly přisáty plyny vzdušné.Pro odběr vzorku oleje se používají tři metody:– skleněná slícovaná stříkačka,– vzorkovací trubice,– pružné láhve.Nejvíce se uplatňuje odběr oleje skleně-nou slícovanou stříkačkou. Její výhodou je možnost volného pohybu pístu vlivem tepel-né roztažnosti oleje. Na obr. 1 je vidět odběr oleje do skleněné stříkačky pomocí odběrné-ho zařízení připojeného k výpustnému ventilu transformátoru. Po odebrání vzorků oleje se tyto uloží do přepravních kontejnerů a odve-zou do laboratoře.Plyny rozpuštěné v oleji je nutné extra-hovat pro vlastní chromatografickou analý-zu. Mezi nejčastěji používané metody patří:– Metoda vícenásobné vakuové extrak-ce (Toeplerova vývěva, obr. 2) – dosahu-je vysoké extrakce (97 až 99 %). Vývěva odsává plyny vydělené v extrakční baňce z oleje a diskontinuálně je kumuluje v od-dělené plynové byretě. Po skončení více-násobné extrakce stanoví jejich celkový objem za normálních podmínek.– Metoda jednorázové vakuové extrakce (částečné odplynění) – tato metoda je za-ložena na jediném vytvoření vakua, tím je její efektivita omezena, a je závislá na roz-pustnosti jednotlivých složek. Účinnost se pohybuje od 90 % výš.– Metoda strippingu – u této metody je plyn extrahován pomocí nosného plynu, který probublává malým objemem oleje (0,25 až 5 ml). Extrakce se vykonává připojením stripéru do vzorkovací smyčky plynového chromatografu, přičemž stripérem protéká nosný plyn.– Metoda head-space – využívá skleněné viály (skleničky, ze kterých je možné ode-bírat obsah injekční stříkačkou), ve kterých je olej a plynná fáze. Rozpuštěné plyny přecházejí za rovnovážných podmínek tep-loty, tlaku a pohybu do plynné fáze. Ta je pak přenesena do kolony plynového chro-matografu.Plyny získané extrakcí ze vzorku ole-je jsou následně analyzovány prostřednic-tvím adsorpční plynové chromatografie. Po-mocí této analýzy se zjišťu-jí koncentrace jednotlivých rozkladných plynů, které je možné vyhodnocovat něko-lika metodami.K ověření celého systé-mu (extrakce a chromato-grafie) je využívána analýza známého množství normálů gas-in-oil (obsahuje všechny měřené plyny ve stanovených koncentracích).Při vlastním vyhodnoce-ní se vychází z určení prav-děpodobnosti rizika, že bě-hem provozu transformátoru nastane porucha nebo mi-mořádná událost. Ta souvisí s výškou hladiny koncentra-ce rozpuštěných plynů v oleji. Pod určitý-mi hladinami koncentrace je pravděpodob-nost vzniku poruchy malá. Tyto hodnoty jsou označovány jako typické nebo normál-ní hodnoty a zařízení je považováno za nor-mální (zdravé), ačkoliv ani v takových pří-padech nelze poruchu zcela vyloučit, je však nepravděpodobná.Pravděpodobnost poruchy může význam-ně vzrůst při hodnotách, které výrazně přesa-hují typické hodnoty koncentrace. Tyto trans-Ing. Jaroslav Černý, Mgr. Jana Huserová, EGÚ Brno, a. s.Obr. 1. Odběrné zařízení pro odběr vzorků oleje z transformátorůObr. 2. Toeplerova vývěva