V praxi se někdy stává, že dojde k odstavení nehermetizovaného stroje korektní činností plynového relé, které nemá příčinu v poruchovém ději odehrávajícím se ve stroji. Příčinou bývá přesycení izolačního oleje vzdušnými plyny. K posouzení, že se jedná skutečně o vzdušné plyny je nutný chromatografický rozbor, neboť dříve doporučovaná metoda spočívající v pokusu o zapálení nahromaděných plynů je minimálně řečeno, nespolehlivá. Za denního světla nemusí být plamen viditelný, rušivě působí proudění vzduchu, obavy z úniku vzorku plynů, a protože se jedná o málo se vyskytující případy, má osoba testující hořlavost malé, nebo žádné praktické zkušenosti s tímto pokusem. Lze přepokládat i jistou nervozitu.
Postup při odběru plynu pro chromatografický rozbor (DGA) je popsán v jiném textu.
Za normálních okolností k přesycení izolačního oleje vzdušnými plyny nedochází. Z praktických poznatků přesycení oleje plyny lze uvést např. špatnou činnost čerpadel oleje (přisávání vzduchu) nebo chybnou funkci zajištění olejové náplně přetlakovo – podtlakovými ventilky na výdechu konzervátoru nebo jiným způsobem, který může kontinuálně a uměle zvyšovat přítomnost vzdušných plynů. Jinou příčinou působení plynového relé mohou být jednorázové nebo i opakované děje vyvolané neočekávaným uvolněním plynů ze vzduchové kapsy v nádobě nebo vniknutí oleje do špatně utěsněného hluchého prostoru, nedokonalé dvzdušnění průchodek nebo přístrojových transformátorů apod.
Zbytečné odpojení stroje od sítě způsobuje řadu problémů a proto někteří provozovatelé, často ze zbytečných obav, při plánovaných odstávkách transformátory preventivně odplyňují. Vyvstává tak legální problém se stanovením přípustné koncentrace obsahu rozpuštěných plynů, která ještě nevyvolá činnost plynového relé.
Podstatný, pro stanovení dovolené koncentrace celkového obsahu plynů, je způsob kterým se měří, tedy použitá metoda odplynění oleje. V zásadě jsou možné tři metody degazace:
- Metoda částečné evakuace. Vzorek je odplyněn jednorázově tím, že je vpraven do evakuovaného prostoru omezené velikosti.
- Použití Toeplerovy pumpy
- Stripovací metodou
Dále uvedené výsledky a konstatování byly zjištěny při použití metody částečné evakuace.
Zbývající dvě metody obvykle dosahují vyššího stupně odplynění a proto i naměřená množství rozpuštěných plynů budou, nebo mohou být vyšší.
Mimo metodiku odplynění se uplatňují chyby způsobené např. bublinami ve vzorku (špatně provedený odběr nebo vniknutí zadrženého vzduchu v odběrovém šroubení, kterého si vzorkovatel nevšiml), nebo dlouhou dobou mezi odběrem a analýzou, není-li vzorek před migrací plynů chráněn. Použití skleněných vzorkovnic umožňuje optickou kontrolu přítomnosti plynových bublin.
Obr. 1
Na obrázku 1 je uveden soubor 5702 vzorků u kterých byl měřen celkový obsah plynů metodou částečného odplynění. Diference ve způsobu odplynění mohou dosahovat cca 1 až 3% v absolutním množství rozpuštěných plynů (u vyšších koncentrací se rozdíl zvyšuje tím, že se zmenšuje poměr objemů mezi evakuovaným prostorem a rostoucím objemem zkoušeného oleje, který jej v průběhu měření zaplňuje. Při tomto procesu v průběhu zkoušky, uvolněnými plyny ze zkoušeného oleje, klesá hodnota vakua, které je různé na začátku a konci zkoušky). Na totožných vzorcích však srovnávací měření různými metodami odplynění provedeno nebylo.
Na obrázku 2 je uveden stejný soubor měření jako na obr.1 jen s tím rozdílem, že pořadí bylo seřazeno sestupně podle koncentrací plynů.
Obr. 2
Numericky jsou vykreslená data uvedena v tab.1.
Tab. 1
| Obsah plynů [%] |
Četnost | Kumul. [%] |
Obsah plynů [%] |
Četnost | Kumul. [%] |
| 1 | 965 | 16,92 | 8 | 975 | 17,10 |
| 2 | 500 | 25,69 | 1 | 965 | 34,02 |
| 3 | 334 | 31,55 | 7 | 888 | 49,60 |
| 4 | 234 | 35,65 | 9 | 699 | 61,86 |
| 5 | 272 | 40,42 | 2 | 500 | 70,62 |
| 6 | 490 | 49,02 | 6 | 490 | 79,22 |
| 7 | 888 | 64,59 | 3 | 334 | 85,08 |
| 8 | 975 | 81,69 | 5 | 272 | 89,85 |
| 9 | 699 | 93,95 | 10 | 268 | 94,55 |
| 10 | 268 | 98,65 | 4 | 234 | 98,65 |
| 11 | 60 | 99,70 | 11 | 60 | 99,70 |
| 12 | 12 | 99,91 | 12 | 12 | 99,91 |
| Další | 5 | 100,00 | Další | 5 | 100,00 |
| Celkem 5702 vzorků | |||||
Z tab.1 a obou grafů je zřejmé, že cca 50% (49,02) vzorků tohoto souboru má obsah plynů do 6% a z hlediska nejčastější koncentrace je u cca 50% (49,60) vzorků koncentrace 8%,1%, a 7% plynů. Početnou skupinu tvoří ještě vzorky s koncentrací 9%. Skupina s koncentrací rozpuštěných plynu 10% je však již výrazně menší a toto množství již může představovat nebezpečí uvolňování volných plynů do plynového relé. Byly naměřeny i koncentrace vyšší, kde však asi jen příznivými teplotními poměry k uvolňování plynů v provozních podmínkách nedošlo. Pokud je nutné definovat přípustnou koncentraci rozpuštěných plynů při metodě částečného odplynění, ukazuje se, že limitní by mohla být kolem 10% a bezpečná hranice asi kolem 9%.
Protože u části vzorků bylo měřeno u oleje i relativní zastoupení aromatických, naftenických a parafinických uhlovodíků (1446 vzorků) je na obr.3 uvedeno i jejich zastoupení v této podmnožině vzorků. Kromě vysokých koncentrací plynů (což může být zkresleno menším počtem vzorků) se v uvedeném souboru neprojevila zásadním způsobem souvislost mezi složením oleje a obsahem plynů, i když některé tendence se zdají být naznačeny.
Obr. 3
Při přirozeném kontaktu oleje se vzduchem v konzervátoru u nehermetizovaného stroje po odplynění oleje nastává postupné sycení oleje až do okamžiku dosažení rovnovážného stavu (při konstantní teplotě a tlaku). Je-li izolační olej po odplynění ve styku s okolní atmosférou, nejde z fyzikálního pohledu o ustálený stav ale o dynamický děj, který je umocňován provozními podmínkami. K dosažení ustáleného stavu tedy u stroje v provozu fakticky nikdy nedojde, jen se k němu blíží, resp. osciluje kolem něj. Tento stav je asi přesnější označit jako stabilizovaný. Příklad stroje z provozu je uveden na obr. 4.
Obr. 4.
Oscilace kolem ustalujících se hodnot sytícího se oleje jsou způsobeny různými teplotami při odběrech vzorků v řádu cca 1% absolutně. To vše má samozřejmě vliv i na event. změřené koncentrace rozkladových plynů. Regresní křivka přibližně naznačuje popisované poměry. Z konkrétních dat plyne, že u tohoto stroje byla naměřena největší koncentrace v 4257 provozním dnu, čehož bylo dosaženo asi po 660 dnech po částečném odplynění izolačního oleje. Při neúplném odplynění stroje se na nárůstu koncentrace podílí i plyn vázaný v pevné izolaci. Rychlost pohlcování plynů z atmosféry bude rozhodujícím způsobem ovlivněna způsobem provozu a konstrukcí stroje (při konstantním zatížení blokového transformátoru bude výměna oleje mezi konzervátorem a nádobou řádově menší než u síťového stroje podléhajícího více vlivům denních zátěžových špiček ).
Z ekonomického hlediska je efektivnější než preventivní odplyňování stroje, změřit po odplynění křivku nárůstu plynů a stanovit tak přibližnou hodnotu konečné koncentrace.
V Praze 6/2002