Havárie přístrojových transformátorů (PT) způsobují provozovatelům řadu obtíží, neboť při nich většinou dochází k poškození okolních zařízení a může dojít k těžkým úrazům, či usmrcení personálu rozvodny. Finanční prostředky jsou v současné době směrovány především na obměny PT nejvyšších napětí, tedy 400 a 220kV, kdežto u zařízení 110 kV, které bývají nejdéle v provozu často nezbývá.
Předejít nebezpečí havárií PT umožňuje z velké části pravidelně prováděná provozní profylaktická diagnostika těchto přístrojů. Aby bylo možno diagnostické postupy správně a účelně cílit, je třeba si nejprve uvědomit nejdůležitější faktory, které k haváriím nejčastěji vedou. Jedná se především o navlhnutí izolačních systémů a vznik elektrické nebo tepelné, či kombinované závady . K urychlenému tepelně-oxidačnímu stárnutí izolačních olejů v PT, jako strojích „studených“ a zvláště pak u strojů hermetizovaných nedochází.
Velmi častou závadou především nehermetizovaných PT je navlhnutí jejich izolačních systémů. K navlhnutí dochází i u hermetizovaných PT při porušení jejich hermetičnosti. Proto lze doporučit občasnou kontrolu hermetičnosti PT. Vlhkost je vzhledem k „teplotním poměrům“ PT absorbována především v pevné izolaci, kde nezpůsobuje prakticky žádné potíže, kromě event. urychleného stárnutí této izolace. Pouze v horkých letních dnech, kdy dochází k ohřátí těchto přístrojů slunečním zářením, přechází voda z pevné izolace do oleje, a pokud se nestačí v oleji rozpustit, vytváří vodní emulzi, která způsobuje zhoršení dielektrických vlastností oleje, především jeho průrazného napětí. Hodnota průrazného napětí prudce klesá a může dosáhnout velikosti, kdy dochází k el. přeskoku v PT a jeho zničení. Jak bylo zjištěno, k haváriím PT způsobeným tímto poruchovým mechanismem dochází ve většině případů v letních dnech v pozdních odpoledních hodinách. Odběr vzorku oleje pro zjištění obsahu vody v této době, je nejvíce reprezentativní. Pokud odběr vzorku oleje tehdy nelze provést, firma ELDIAG, s.r.o. odvodila pro přepočet empirický vzorec:
H2Omax = t/2 + 10 +/- 3 [ppm, ºC]
kde + platí pro napětí 110 kV včetně a – platí pro napětí 220 a 400 kV
Dělení PT podle napětí je vyvoláno snahou učinit kompromis mezi náklady spojenými s eventuálním sušením PT a provozním namáháním izolačního systému, kde jeho využití se stoupajícím napětím roste.
Stanovit exaktně přípustné obsahy vody v oleji je technicky nemožné. Toto tvrzení vychází z poznatku, že hranice pro množství, kdy izolační olej není již schopen vodu rozpustit a ta z něj vypadne ve formě vody volné, závisí na jeho druhu, stupni provozního zestárnutí, přítomnosti mechanických nečistot a pod.
Kromě toho pro jeden přesně definovaný olej se budou pro různou konstrukci izolačního systému dovolená množství lišit podle poměru pevné a kapalné části dielektrika.
Druhou příčinou havárií PT je vznik elektrické nebo tepelné (či kombinované tepelně-elektrické) závady v těchto přístrojích. Většinou se jedná o závady, které se vyvíjí poměrně pomalu a lze je metodou plynové chromatografie detekovat. Přímá měření úrovně částečných výbojů, ať již metodami elektrickými nebo akustickými, mají omezenou účinnost vzhledem k značnému rušení v rozvodnách vvn a kromě toho nemohou indikovat závady tepelné, které se častěji vyskytují u PT proudu.
Vyhodnocení výsledků chromatografických rozborů se provádí na základě jednak absolutních množství rozkladových plynů rozpuštěných v oleji, jednak na základě poměrových kritérií. Při hodnocení absolutních množství plynů je třeba přihlížet především k tomu, zda se jedná o PT nehermetizované či hermetizované. Příklad kritérií pro hermetizované PT je uveden v tabulce l. Z poměrových kritérií používá ELDIAG s.r.o. kritéria podle IEC 599, Müllera, Rogerse, Kawamury (CIGRE), Laborelec a kritéria vlastní. Pro vyhodnocení je používán počítačový program. Plyny typické pro závady elektrické, tepelné či kombinované jsou uvedeny v tabulce 2.
Tabulka 1
| Rozkladový plyn | Přístrojový transformátor | ||
| Bez závad | Ohrožený | Kritický stav | |
| vodík | do 120 | 120 až 1000 | nad 1000 |
| metan | do 60 | 60 až 500 | nad 500 |
| etan | do 150 | 150 až 300 | nad 300 |
Tabulka 2
| Druh závady | Tepelná | Elektrická | Kombinovaná |
| Typické rozkladové plyny | ethan, etylén (oxid uhelnatý) | vodík, metan (acetylén) | vodík, metan, etan, etylén |
Zvláště vhodná je detekce elektrických, tepelných či kombinovaných závad u hermetizovaných PT. Zde tvoří izolační olej prakticky „nesmazatelnou paměť“ (zvláště je-li dilatační vlnovec kovový) a tedy výsledky chromatografické analýzy umožní zjištění nejen stavu současného, ale i negativních dějů, které se v PT udály za celou dobu jeho života, např. se projeví i následky napěťových zkoušek u výrobce. To samozřejmě předpokládá, že PT nebyl otevírán a že nedošlo k odvětrání vzniklých rozkladových plynů. S tímto problémem úzce souvisí metodika provádění zkoušek kapalných dielektrik z PT. Při běžných odběrech (cca 250 až 500 ml) je třeba olej doplňovat a tím dochází k odvětrání rozkladových plynů.
V ELDIAG s.r.o. proto byla vypracována a používá se metoda umožňující podchycení dvou nejčastějších příčin havárií přístrojových transformátorů, a to navlhnutí a vznik elektrických a tepelných závad, na základě rozboru max.10 ml izolačního oleje. Odběr malého množství izolačního oleje umožňuje speciální odběrové místo (septum), které se na přístrojový transformátor obvykle jednoduše nainstaluje. Odběr se pak provede do speciální plynotěsné injekční stříkačky. Množství 10 ml oleje umožní stanovení obsahu vody v oleji i chromatografickou analýzu plynů rozpuštěných v oleji event. stanovení čísla kyselosti.
V současné době disponuje ELDIAG různými typy sept, které pokrývají prakticky všechny typy PT provozované v české energetice. Jedná se o septy šroubovací, které se montují místo zátek za výpustními kohouty nebo místo odvzdušňovacích šroubů. U PT, kde tato montáž není možná, se provádí tmelení odběrových míst na vhodné místo nádoby PT , která se po přitmelení provrtá vrtákem. Všechny typy odběrových míst (sept) dodává ELDIAG s.r.o., svým zákazníkům zdarma.
Odběrová místa dodává ELDIAG i zahraničním výrobcům PT. Z množství 10 ml oleje je kromě stanovení vody, chromatografického rozboru (realizovaného stripovací metodou) možno i orientačně stanovit stupeň provozního zestárnutí oleje a to stanovením čísla kyselosti. Použitá coulometrická metoda kromě toho, že vyžaduje malé množství vzorku oleje, umožňuje objektivní stanovení hodnoty čísla kyselosti i u olejů tmavých, kde stanovení titrační metodou je problematické nebo i nemožné. Hodnota čísla kyselosti izolačních olejů by neměla přesáhnout hodnotu 0,08 mgKOH/g.
Diagnostika PT rozborem malého množství oleje tedy umožňuje podchycení dvou hlavních příčin jejich havárií a to navlhnutí a vznik tepelných, elektrických či kombinovaných závad v PT. Její další výhodou je skutečnost, že po celou dobu života PT není třeba provádět doplňování olejové náplně. Odběry olejů po mocí odběrových míst (sept) do plynotěsných injekčních stříkaček jsou jednoduché, rychlé a v některých případech je možné je provádět i za provozu PT.
V Praze 10/1999