Provozní diagnostika vysokonapěťových izolačních systémů elektrických strojů netočivých je založena jednak na měření parametrů izolačního systému olej-papír, tedy na měření a vyhodnocení izolačních charakteristik, měření napětí nakrátko při sníženém napětí a jednak na měření a vyhodnocení kvality izolačních olejů. Dále je stručná zmínka o některých aspektech diagnostiky kapalných dielektrik.
V současné době se částečně změnila filosofie zkoušek izolačních olejů. Je to způsobeno především podstatným růstem kvality dnes Slovenského výrobce olejů Petrochemy Dubová a též značným zájmem o průnik na náš trh od zahraničních výrobců. Jedná se především o renomované firmy Technol, ESSO, Shell, Nynas, Aral a další. V minulosti monopolně používané neinhibované oleje typu BTS měly životnost v zařízeních nejvyšších napětí, t.j. 400 kV ( životnost se rozumí doba provozu do vzniku rozpustných kalů) maximálně 6 let, s poklesem napětí se tato doba samozřejmě prodlužovala. S nástupem olejů inhibovaných typu BTSi a dále především olejů řady ITO se životnost olejů ve strojích mezních napětí a výkonů značně zvýšila a pomalu dosahovala srovnatelné životnosti s životností vlastního stroje.
Nové izolační oleje řady ITO i oleje většiny zahraničních výrobců mají výborné a prakticky shodné jakostní parametry. Jedná se především o ztrátový činitel, číslo kyselosti, rezistivitu, povrchové napětí a další. Nelze tedy jako dříve měřením těchto parametrů rozlišit kvalitu těchto nových olejů. Zásadní pro volbu druhu oleje by měla být jeho doba životnosti ve stroji, tedy jeho oxidační stálost. Pro ověření tohoto důležitého údaje byly vyvinuta a je aplikována řada urychlených životnostních zkoušek jejichž princip je založen na zvýšení intenzity dominantních činitelů způsobujících stárnutí olejů, tedy především teploty, styku s katalyzátory (mědí, hliníkem či železem), stykem s kyslíkem či vzduchem a u některých i přítomností elektrického pole. Zvýšení intenzity degradačních činitelů vede k požadovanému zkrácení doby zkoušky. Existuje však nebezpečí, že při zvýšení intenzity nad určitou hranici, se kromě urychlení zkoušky dosáhne i změny mechanismu stárnutí oleje a pak jsou získané výsledky nevěrohodné. Nelze pak srovnat zkoušené oleje podle skutečné životnosti. Proto naše laboratoř používá zkušební režim s poměrně nízkou intenzitou degradačních činitelů a tedy i doba zkoušky je poměrně dlouhá. Doba zkoušky oxidačně stálých olejů, tedy olejů vhodných do zařízení mezních napětí je přes 1000 hodin, tedy více než 40 dnů. Zkouška se ukončí po detekci vzniku rozpustných kalů v oleji, přičemž je hodnocen i průběh vybraných jakostních parametrů v průběhu zkoušky. Tím se liší od většiny ostatních životnostních testů, kde se po určité době hodnotí vybraný jakostní parametr, většinou obsah kalů, číslo kyselosti, číslo zmýdelnění či ztrátový činitel.
V německy mluvících zemích, které nás obklopují a jsou tedy i v zájmu našich vývozních aktivit se provádí hodnocení oxidační stálosti především podle Baadera případně IEC publ. 1125. Proto jsme byli nucení i tyto testy zavést do zkušební praxe. Odlišnosti jednotlivých životnostních testů spočívají v různých intenzitách degradačních faktorů a různých geometrických uspořádáních vlastních zkušebních cel. Podle našeho názoru, nevýhodou těchto testů je menší rozlišitelnost oxidační stability izolačních olejů i horší reprodukovatelnost.
Dalším současným problémem jsou přejímky nových olejů. Stává se, že i od renomovaných zahraničních dodavatelů objednatel získal jinou kvalitu oleje, než byla deklarována a odlišuje se od vzorku, který byl experimentálně ověřen před nákupem. Proto je nezbytné, a pro některé zahraniční firmy to již běžně provádíme, ověřit totožnost dodávky s deklarovaným standardem. Toto ověření se provádí kromě komplexního rozboru především stanovením poměru aromatických-naftenických a alifatických uhlovodíků a spektrální infračervenou analýzou olejů, která je jakýmsi „křestním listem“ každého oleje.
I rozsah zkoušek izolačních olejů se postupně mění. Kromě jejich jakostních znaků, t.j. čísla kyselosti, čísla zmýdelnění, teplotních závislostí ztrátového činitele, rezistivity a rel. permitivity, povrchového napětí, Wermannova čísla či činitele zestárnutí, obsahu oxidačního inhibitoru, hustoty, dále materiálových konstant jako je bod vzplanutí, viskozita atd. se zavádějí nové metody např. určující počet a distribuci cizích částic v oleji a jejich složení. Tato zkouška vede často k objasnění někdy neadekvátních vztahů mezi hodnotami průrazného napětí a obsahu vody, či celkového obsahu plynů rozpuštěných v oleji. Při ověřování stupně navlhnutí izolačního oleje, resp. systému olej-papír se vždy dává přednost přímému stanovení obsahu vody v oleji před stanovením průrazného napětí, což je zkouška dosti diskutabilní a navíc může být její výsledek ovlivněn i dalšími činiteli.
Kromě zkoušek kapalných dielektrik je třeba v některých případech ověřovat i kvalitu pevné izolace na bázi celulózy. Jedná se především o stavy, zda lze ještě kvalitu izolačních systému zlepšit výměnou či úpravou izolačního oleje, či je lepší stroj sešrotovat. Ověření se provádí pomocí stanovení průměrného polymeračního stupně pevné izolace (PPS), což je zkouška poměrně náročná, zvláště na její přípravu a doplňuje se většinou o stanovení vody v pevné izolaci.
Problémem který již nastává a bude velmi aktuální v blízké budoucnosti je problematika co se starými oleji. Tento problém je umocněn především obsahem PCB látek v některých olejích a jejich likvidací.
Jako velmi výhodná pro provozovatele i ekologii se jeví cesta regenerací olejů přímo u strojů. Je třeba podotknout, že provedení regenerace, tedy obnovení jakostních ukazatelů oleje je věc poměrně jednoduchá a technicky již dávno zvládnuta. Je třeba zdůraznit, že pro zajištění dostatečné oxidační stálosti regenerátu, která pak dosahuje životnosti nových olejů, je třeba přistupovat komplexně z pohledu celého izolačního systému a jeho znečišťujících příměsí, které působí v zregenerovaném oleji silně katalyticky. Důležité je přistoupit k regeneraci včas a neproměškat okamžik, kdy z oleje již vypadnou kaly. Vypadnutím kalů se izolační systém prakticky znehodnotí. Odstranění produktů stárnutí (PS) z izolačního systému je totiž ekonomicky nákladné a časově náročné. Praktické zkušenosti s použitím oleje REGENOL ukazují, že rozpuštění PS je věc dlouhodobá trvající minimálně 1 rok. Nelze předpokládat, že se problém odstraní jen mechanickým oplachem částí stroje novým, nebo regenerovaným olejem. PS totiž prosytí i pevnou izolaci a jejich „vymytí“ vyžaduje určitý čas. Z praxe jsou známy případy, kdy byl po vypadnutí kalů stroj propláchnut novým olejem a nově naplněn. Po uplynutí cca 4 až 6 let bylo nutné olej znova vyměnit a třetí náplň, zdá se, stárne rychleji.
Naše organizace dobře spolupracuje se zahraničními dodavateli izolačních olejů i s domácími výrobci, kteří v současné době v České republice izolační oleje vyvíjejí. Dále provádí zkoušky pro většinu energetických podniků a rozšiřuje svou činnost i na sektor mimo energetiku. Je schopná aplikovat většinu známých diagnostických metod a tak zajistit diagnostiku v plné, šíři potřebné pro odhalení závad, které mohou způsobit provozovatelům potíže v provozu olejem plněných strojů.
V Praze 12/1998