Les chromatographes et leur utilisation dans l'industrie de l'énergie

L'appareil de séparation chromatographique et d'analyse des mélanges de substances s'appelle un chromatographe... Le chromatographe comprend: un système d'introduction d'échantillons, une colonne chromatographique, un détecteur, un système d'enregistrement et thermostatique et des dispositifs de réception des composants séparés. Les chromatographes sont liquides et gazeux, selon l'état global de la phase mobile. La chromatographie de développement est le plus souvent utilisée.

Le chromatographe fonctionne comme suit. Le gaz porteur est alimenté en continu du ballon vers la colonne chromatographique par l'intermédiaire de régulateurs de pression et de débit à débit variable ou constant. La colonne est placée dans un thermostat et remplie de sorbant. La température est maintenue constante et se situe dans la plage allant jusqu'à 500 °C.

Les échantillons liquides et gazeux sont injectés avec une seringue. La colonne sépare le mélange multicomposant en plusieurs mélanges binaires qui comprennent à la fois le support et l'un des composants analysés. Selon le degré auquel les composants des mélanges binaires sont sorbés, les mélanges entrent dans le détecteur dans un certain ordre.Sur la base du résultat de la détection, le changement de concentration des composants de sortie est enregistré. Les processus se produisant dans le détecteur sont convertis en un signal électrique, puis enregistrés sous la forme d'un chromatogramme.

Au cours des dix dernières années, il s'est répandu dans l'industrie électrique. analyse chromatographique de l'huile de transformateur, montrant de bons résultats dans le diagnostic des transformateurs, aidant à identifier les gaz dissous dans l'huile et à déterminer la présence de défauts dans le transformateur.

L'électricien prend juste un échantillon huile de transformateur, le livre au laboratoire, où l'employé du service chimique effectue une analyse chromatographique, après quoi il reste à tirer les conclusions correctes des résultats obtenus et à décider s'il faut continuer à utiliser le transformateur ou s'il doit être réparé ou remplacé.

Selon la méthode de dégazage de l'huile de transformateur, il existe plusieurs façons de prélever un échantillon. Ensuite, regardons deux des méthodes les plus populaires.

Si le dégazage est réalisé par le vide, l'échantillon est prélevé dans des seringues en verre scellées de 5 ou 10 ml. L'étanchéité de la seringue est vérifiée comme suit: tirez le piston jusqu'au bout, enfoncez l'extrémité de l'aiguille dans le bouchon, poussez le piston en l'amenant au milieu de la seringue, puis plongez le bouchon avec l'aiguille enfoncée dedans, avec la seringue avec le piston à moitié enfoncé, sous l'eau. S'il n'y a pas de bulles d'air, la seringue est étanche.

Le transformateur a un tuyau de dérivation pour l'échantillonnage de l'huile.Le tuyau de dérivation est nettoyé, une certaine quantité d'huile stagnante est évacuée, la seringue et le dispositif d'extraction d'huile sont lavés à l'huile, puis un échantillon est prélevé. L'opération d'échantillonnage est effectuée dans l'ordre suivant. Un té 5 avec un bouchon 7 est connecté au tuyau de dérivation 1 à l'aide du tuyau 2, et le tuyau 3 est connecté à un robinet 4.

La vanne du transformateur est ouverte, puis le robinet 4 est ouvert, jusqu'à 2 litres d'huile de transformateur y sont évacués, puis fermés. L'aiguille de la seringue 6 est insérée à travers le bouchon 7 du té 5 et la seringue est remplie d'huile. Ouvrez un peu la valve 4, pressez l'huile de la seringue - c'est laver la seringue, cette procédure est répétée 2 fois, puis prélevez un échantillon d'huile dans une seringue, retirez-le du bouchon et collez-le dans un bouchon préparé.

Fermez la vanne du transformateur, retirez le système d'extraction d'huile. La seringue est marquée indiquant la date, le nom de l'employé qui a prélevé l'échantillon, le nom du site, le marquage du transformateur, l'endroit où l'huile est prélevée (réservoir, entrée), après quoi la seringue est placée dans un récipient spécial, qui est envoyé au laboratoire. Souvent, le marquage se fait sous forme abrégée et le décodage est enregistré dans le journal.

Si une séparation partielle des gaz dissous est prévue, l'échantillon est prélevé dans un collecteur d'huile spécial. La précision sera plus élevée, mais un plus grand volume d'huile sera nécessaire, jusqu'à trois litres. Le piston 1 descend initialement au fond, la bulle 2, équipée d'un capteur de température 3, avec la vanne 4 fermée, est vissée dans le trou 5, tandis que la vanne 6 est fermée. Le bouchon 8 obture le trou 7 dans la partie inférieure du carter d'huile.L'échantillon est prélevé à la buse 9, fermée par un bouchon relié à la palette du transformateur. Vidanger 2 litres d'huile.

Au tuyau de dérivation est fixé un tuyau avec un écrou-raccord 10. Le raccord avec l'écrou est dirigé vers le haut, ce qui permet à l'huile de s'écouler petit à petit, pas plus de 1 ml par seconde. La bulle 2 se révèle et la tige 11 est pressée contre le piston 1 à travers l'ouverture 7, la soulevant. En tournant le collecteur d'huile, l'écrou 10 est vissé au trou 5 jusqu'à ce que l'huile cesse de couler.

Le séparateur d'huile est rempli d'huile de transformateur à raison d'un demi-litre par minute. Lorsque la poignée 12 du piston 1 apparaît dans le trou 7, le bouchon 8 est mis en place, au niveau du trou 7. L'alimentation en huile est coupée, le tuyau n'est pas débranché, le collecteur d'huile est retourné, le raccord 10 est déconnecté, on s'assure que l'huile arrive au gicleur 5, la bulle 2 est vissée, la vanne 4 doit être fermée. Le collecteur d'huile est envoyé au laboratoire pour analyse chromatographique.

Les échantillons sont conservés jusqu'à l'analyse pendant au plus un jour. L'analyse en laboratoire permet d'obtenir des résultats montrant un écart de la teneur en gaz dissous par rapport à la norme, à propos duquel le service électrotechnique décide du sort futur du transformateur.

L'analyse chromatographique vous permet de déterminer la teneur dans l'huile dissoute: dioxyde de carbone, hydrogène, monoxyde de carbone, ainsi que méthane, éthane, acétylène et éthylène, azote et oxygène. La présence d'éthylène, d'acétylène et de dioxyde de carbone est le plus souvent analysée. Plus la quantité de gaz analysés est faible, moins la diversité des amorces de défaillance est détectée.

Actuellement, grâce à l'analyse chromatographique, il est possible d'identifier deux groupes de pannes de transformateur :

• Défauts d'isolation (décharges dans l'isolant papier-huile, échauffement de l'isolant solide) ;

• Défauts des pièces sous tension (surchauffe du métal, fuite dans l'huile).

Les défauts du premier groupe s'accompagnent d'un dégagement de monoxyde de carbone et de dioxyde de carbone. La concentration de dioxyde de carbone sert de critère pour l'état des transformateurs à respiration ouverte et la protection à l'azote de l'huile de transformateur. Des valeurs de concentration critiques ont été déterminées, ce qui permet d'évaluer les défauts dangereux du premier groupe ; il y a des tables spéciales.

Les défauts du deuxième groupe sont caractérisés par la formation d'acétylène et d'éthylène dans l'huile et d'hydrogène et de méthane comme gaz d'accompagnement.

Les défauts du premier groupe, associés à des dommages à l'isolation des enroulements, représentent le plus grand danger. Même avec un léger effet mécanique sur le site du défaut, un arc peut déjà se former. Ces transformateurs doivent principalement être réparés.

Mais du dioxyde de carbone peut être généré pour d'autres raisons qui ne sont pas liées à la défaillance des serpentins, par exemple, les causes peuvent être le vieillissement de l'huile ou des surcharges et surchauffes fréquentes associées à une défaillance du système de refroidissement. le dioxyde est introduit par erreur dans le système de refroidissement au lieu de l'azote, il est donc important de prendre en compte l'analyse chimique et les données des tests électriques avant de tirer des conclusions. Vous pouvez comparer les données d'analyse chromatographique d'un transformateur similaire fonctionnant dans des conditions similaires.

Lors du diagnostic, l'emplacement de l'isolation sera de couleur marron foncé et se détachera clairement sur le fond général de l'ensemble de l'isolation. Traces de fuite possibles sur l'isolant sous forme de pousses ramifiées.

Les défauts des liaisons sous tension situées à proximité d'isolants solides sont les plus dangereux. Une augmentation de la concentration de dioxyde de carbone montre que l'isolation solide est affectée, d'autant plus lorsque l'on compare les données analytiques d'un transformateur similaire. Mesurez la résistance des enroulements, déterminez le dysfonctionnement. Les transformateurs présentant ces défauts, ainsi que ceux présentant des défauts du premier groupe, doivent d'abord être réparés.

En cas de dépassement d'acétylène et d'éthylène à une concentration normale de dioxyde de carbone, une surchauffe du circuit magnétique ou de parties de la structure se produit. Un tel transformateur a besoin d'une révision dans les six prochains mois. Il est important de considérer d'autres causes, par exemple liées à un dysfonctionnement du système de refroidissement.

Lors des travaux de réparation des transformateurs présentant des dommages identifiés du deuxième groupe, ils trouvent des produits solides et visqueux de décomposition de l'huile sur les sites endommagés, ils ont une couleur noire. Lors du redémarrage du transformateur après réparation, une analyse rapide, dans le premier mois suivant la réparation, montrera très probablement la présence de gaz précédemment détectés, mais leur concentration sera beaucoup plus faible ; la concentration de dioxyde de carbone n'augmentera pas. Si la concentration commence à augmenter, le défaut demeure.

Les transformateurs avec protection par film d'huile et les autres transformateurs pour lesquels l'analyse ne confirme pas les dommages présumés à l'isolation solide doivent être soumis à une analyse avancée par chromatographie en phase gazeuse dissoute.

Les dommages à l'isolation solide accompagnés de décharges fréquentes constituent le type de dommage le plus dangereux. Si deux rapports de concentration de gaz ou plus l'indiquent, la poursuite du fonctionnement du transformateur est risquée et n'est autorisée qu'avec l'autorisation du fabricant, et le défaut ne doit pas affecter l'isolation solide.

L'analyse chromatographique est répétée toutes les deux semaines et si, dans les trois mois, le rapport des concentrations de gaz dissous ne change pas, l'isolation rigide n'est pas affectée.

Le taux de variation de la concentration de gaz indique également des défauts. Avec des rejets fréquents dans l'huile, l'acétylène augmente sa concentration de 0,004 à 0,01 % par mois ou plus, et de 0,02 à 0,03 % par mois avec des rejets fréquents dans une isolation solide. En cas de surchauffe, le taux d'augmentation de la concentration en acétylène et en méthane diminue, dans ce cas il faut dégazer l'huile puis l'analyser une fois tous les six mois.

Selon la réglementation, l'analyse chromatographique de l'huile de transformateur doit être effectuée tous les six mois et les transformateurs 750 kV doivent être analysés deux semaines après la mise en service.

Essais en laboratoire d'huile de transformateur pour analyse chromatographique chimique

Un diagnostic efficace de l'huile de transformateur par analyse chromatographique permet aujourd'hui de réduire le volume de travail sur la maintenance coûteuse des transformateurs dans de nombreux systèmes électriques.Il n'est plus nécessaire de déconnecter les réseaux pour mesurer les caractéristiques d'isolement, il suffit juste de prélever un échantillon de l'huile du transformateur.

Ainsi, l'analyse chromatographique de l'huile de transformateur est aujourd'hui une méthode indispensable pour surveiller les défauts du transformateur au stade le plus précoce de leur apparition, elle permet de déterminer la nature attendue des défauts et le degré de leur évolution.L'état du transformateur est évalué par les concentrations de gaz dissous dans l'huile et le taux de leur augmentation, en les comparant aux valeurs limites. Pour les transformateurs d'une tension de 100 kV et plus, une telle analyse doit être effectuée au moins une fois tous les six mois.

Ce sont les méthodes d'analyse chromatographiques qui permettent d'apprécier le degré de détérioration des isolants, l'échauffement des pièces conductrices de courant et la présence de décharges électriques dans l'huile. En fonction de l'étendue de la panne attendue de l'isolation du transformateur, sur la base des données obtenues après une série d'analyses, il est possible d'évaluer la nécessité de mettre le transformateur hors service et de le remettre en réparation. Plus les défauts en développement sont identifiés tôt, plus le risque de dommages accidentels est faible et plus le volume des travaux de réparation sera réduit.