Ve stati je pojednáno pouze o metodách, které jsou v běžné praxi ověřené a aplikovatelné, s dostatečnými provozními zkušenostmi. Nebudou tedy ze známějších metod uvedeny metody C2/C50 a ΔC (vysoká citlivost na rušení), metody využívající různé druhy polarizačních jevů (stanovení předpokládané el. pevnosti) apod.
1. Izolační odpor
Měření izolačního odporu lze použít u všech PT.
Izolační odpor citlivě reaguje na nejslabší místo izolačního systému. Pokles iz. odporu je často spojen s vlivem vlhkosti, vodivých nečistot ev. se znečištěním vnějšího povrchu PT. Reaguje také na hrubé poruchy – vodivý průraz iz. systému. U moderních PT lze očekávat vysoké hodnoty iz. odporu (pro malé objemy izolace – omezené množství paralelních cest), které mohou ležet u měřicích přístrojů starší generace nad jejich rozsahem. Nesystémovým řešením zvětšení rozsahu je zvýšení hladiny měřicího napětí při měření ze svorky vyššího napětí PT (ČSN 34 3278).
Po přiložení stejnosměrného napětí na izolaci prochází dielektrikem proud, jehož velikost závisí nejen na velikosti napětí, ale i době po kterou je napětí přiloženo a je ovlivněno stavem izolace. Zjednodušeně lze konstatovat, že proud dielektrikem sestává z těchto složek:
in= ip + iir + ia + ic
ip – je prosakující proud nazývaný též svodový a je dán odporem dielektrika podle Ohmova zákona. Tento proud prochází vodivými cestami v izolantu ev. po jeho povrchu. Pokud nedojde k ustálení přiloženého napětí mění se i velikost prosakujícího proudu. Cameron na základě pokusů zjistil, že při zvyšování přiloženého napětí (např. stupňovitě) do hodnot blížících se průraznému napětí počne docházet k růstu proudu odchylujícího se od Ohmova zákona. Tohoto jevu lze využít pro nedestruktivní stanovení průrazného napětí u některých izolačních systémů.
iir – je složka nevratných pochodů polarizace, která však rychle zaniká a v praxi je zanedbatelná.
ia – je absorpční proud, který v závislosti na čase zaniká (podle okolností až několik hodin). Tento proud je kromě jiného vyvolán nehomogenitou vrstev izolace kdy probíhá nové rozdělení nábojů mezi vrstvami (prostorová, mezivrstvová, interfaciální polarizace). Po přiložení napětí se v prvním okamžiku napětí rozdělí podle kapacitních poměrů v dielektriku a teprve potom dochází k novému rozdělení podle velikosti odporů. V daném vztahu absorpční proud v sobě obsahuje ještě řadu dalších složek souvisejících i s ostatními druhy polarizací (dipólová, atomová, iontová, elektronová a další).
ic – je kapacitní složka nabíjecího proudu, která s časem rychle zaniká. Je úměrná velikosti geometrické kapacity, vnitřním odporům přes které dochází k jejímu nabíjení a v neposlední řadě při praktickém měření závisí i na vnitřním odporu nabíjecího zdroje.
Časové závislosti nabíjecího proudu se v jednoduché formě využívá pro stanovení činitele polarizace, což je poměr proudů (iz. odporů) měřených v různých časech. U PT vzhledem k obecně velmi malým kapacitám ustálení absorpčních procesů nastává relativně velmi rychle, takže citlivosti užívaných přístrojů již většinou změny absorpčních proudů nedokáží registrovat. Největší potíže s aplikací polarizačního činitele nastávají v jeho interpretaci. Dosavadní praxe ukázala, že výsledky jsou problematické a proto se pro většinu typů PT nehodí.
Izolační odpor je podle Ohmova zákona poměr přiloženého napětí a proudu in. Jednou z jeho charakteristických vlastností je teplotní závislost (s teplotou izolační odpor klesá). Specifika měření izolačního odporu u PT se týkají, kromě polarizačního činitele hlavně počtu vinutí. Z praktického hlediska nelze použít filozofii diagnostiky výkonových transformátorů (platí přiměřeně i pro měření kapacity a ztrátového činitele). Ta předpokládá, že z výsledků měření je možné stanovit veškeré naměřené nebo vypočtené vztahy mezi svorkami a kostrou (dílčí úseky izolace). U PT se čtyřmi sekundárními vinutími je pro určení dílčích úseků minimální počet měření 14 různých zapojení. Potom jenom měření izolačního odporu u jednoho PT by reprezentovalo 56 min. Z těchto důvodů je vhodné u sekundárních vinutí jenom rychlé nalezení nejmenší hodnoty iz. odporu mezi různými sekundárními vinutími a kostrou. Tato nejmenší hodnota se zaznamená a po té se sekundární vinutí propojí a uvažuje se dále pouze jako jeden celek. Teprve v okamžiku, kdy se zjistí zhoršené nebo nevyhovující hodnoty, je možné pro přesnější zjištění poškozeného místa použít vyčerpávající zapojení.
2. Měření kapacity a ztrátového činitele
Měření kapacity a ztrátového činitele lze s malým omezením aplikovat i u všech PT.
Kapacita vinutí se sama o sobě pro hodnocení obvykle nepoužívá. Její změny však mohou indikovat poškození izolace a v případě lokálních poruch i pomoci k jejich odhalení.
Ztrátový činitel dává obraz o celkovém stavu izolace a z jeho velikosti, která je ovlivněna pevnou a kapalnou částí dielektrika lze indikovat, zda je izolační soustava zestárlá nebo navlhlá. V omezené míře reaguje také na vznik částečných výbojů.
Ztrátový činitel je úhel, který svírá vektor proudu technického kondenzátoru s vektorem proudu kondenzátoru ideálního. Důležitým prvkem pro interpretaci naměřených hodnot může být schéma náhradního obvodu technického kondenzátoru. V principu se jedná o paralelní nebo sériové náhradní schéma. Pokud jsou naměřené hodnoty tg δ malé (technický kondenzátor se blíží ideálnímu) není volba náhradního schéma kritická. V opačném případě může dojít k chybám měření. Paralelní náhradní schéma je jaksi „přirozenější“, avšak Scheringův můstek pracuje se sériovým obvodem. Bude-li např. tímto můstkem naměřena hodnota tg d = 1, pak velikost kapacity přečtená nebo vypočítaná z údajů můstku bude dvakrát větší, než by byla u paralelního schéma. V praxi to znamená, že se zvětšujícím se tg δ se bude měnit i naměřená kapacita, ne však skutečná.
Význam měření kapacity nelze podceňovat. V případech, kdy bude poškozena jenom část dielektrika může být maximální hodnota tg δ omezena pouze poměrem kapacit částí poškozené a nepoškozené. Lze to ilustrovat na jednoduchém příkladu dvou sériově zapojených kapacit. Bude-li se jedna z nich zhoršovat, je logické, že poroste také tg δ obvodu. To ale potrvá pouze do určité míry poškození, neboť při úplném (vodivém) průrazu této části je možné nahradit tento kondenzátor vodičem. Výsledná hodnota tg δ pak bude úměrná nepoškozené části, tady jakoby nenastala žádná změna v dielektriku. Není to ale tak zcela pravdivé, neboť došlo ke změně kapacity.
Pro spojení dvou kapacit podle paralelního schéma bude max. naměřená hodnota ztrátového činitele:
tg δmaxp = 1/2(Kp(Kp+1))1/2 kde Kp=Cp2/Cp1
a pro sériové schéma:
tg δmaxs = Ks/2(Ks+ 1)1/2 kde Ks= Cs2/Cs1
kde index 2 vyjadřuje poškozenou část.
Měření v provozních podmínkách rozvoden 220 a 400 kV je většinou provázeno přítomností rušení z okolního zařízení pod napětím. Bez zvláštních opatření dojde k naměření chybných hodnot. Podstatou eliminačních metod rušení je získání více hodnot z kterých lze pak buď, nastavením „protinapětí“ o stejném fázovém posunu, nebo výpočtem stanovit hodnoty, které rušením již ovlivněny nejsou. Další možností je měření při frekvencích blízké 50 Hz o +/- 1 až 2 Hz (USA). Měření s použitím galvanoměru u můstku je to však problematické. Téma o zamezení rušení již bylo mnohokrát zpracováno a publikováno v odborné literatuře.
Stejný prostor byl věnován i možnosti vzniku chyb parazitními svody z míst buď přímo spojených s měřicím obvodem, nebo kapacitními vazbami na okolní zařízení, či vlastním měřeným objektem. Podrobnější popis všech možných vlivů přesahuje rozsah tohoto textu a je možné se odvolat na odbornou literaturu.
Teplotní závislosti
Dále uvedené vztahy platí pro teplotní závislosti ztrátového činitele i izolačního odporu (rozdíl spočívá v tom, že ztrátový činitel s teplotou obvykle vzrůstá).
Základní vliv na teplotní závislost izolačních charakteristik v intervalu běžných provozních teplot mají vodivostní a polarizační ztráty. Většinou se uvádí, že teplotní závislost má exponenciální charakter, a že ztráty se zvyšující se teplotou rostou. Průběh teplotní závislosti polarizačních ztrát nelze obecně vyjádřit, neboť podle druhu a čistoty dielektrika má vyjádřeno jedno nebo více maxim, která mohou ležet kdekoli v intervalu provozních teplot. Parametrem průběhu teplotních závislostí polarizačních ztrát je kmitočet. Průběh teplotních závislostí kombinovaného dielektrika olej-papír podle aplikované metody je dán superpozicí vodivostních a polarizačních ztrát. Podle použité metody určitý druh ztrát převažuje nebo může i chybět. Např. u izolačního odporu, kdy měřicím obvodem prochází ustálený prosakující proud, budou převládajícím činitelem vodivostní ztráty. Protože každé vinutí je konstrukčně řešeno (nebo umístěno) jinak, nelze ani u toho samého transformátoru předpokládat stejnou teplotní závislost všech vinutí (základních úseků izolace, příslušných určitému vinutí).
Za předpokladu, že v izolačním systému převládají vodivostní ztráty, je možné pro teplotní přepočty v intervalu provozních teplot použít vztah dle ČSN 35 1090:
A1 = A2K+/-Δt/10
kde A1, A2 jsou sledované veličiny při teplotách t1 a t2
Δt rozdíl teplot (t.j. t1-t2)
K teplotní konstanta (bezrozměrná veličina)
Přepočtené veličiny podle tohoto vztahu jsou v semilogaritmických souřadnicích vyjádřeny přímkou. Znaménko v exponentu vyjadřuje zda veličina s teplotou roste nebo klesá. Hodnota teplotní konstanty K bývá pro izolační odpor 1,2 až 1,5 a pro ztrátový činitel 1,1 až 1,4 (v praxi však existují výjimky a to i pro rostoucí nebo klesající funkce). Pro většinu případů platí, že u zhoršujícího se dielektrika teplotní závislosti klesají. Uvedené teplotní konstanty je pro praktické použití nutné nejprve změřit. To se u výkonových transformátorů obvykle provádí na volně chladnoucím stroji, u PT by byl nutný umělý ohřev na teplotu cca 50 st.C. Naměřené hodnoty lze potom dosadit do následujících vztahů:
– pro izolační odpor KR60 = (R602 /R601)10/Δt
– pro ztrátový činitel Ktg δ = (tg δ1/ tg δ2)10/Δt
Pravděpodobnost praktické realizace měření teplotních závislostí PT je malá pro velký počet instalovaných transformátorů, i když by u shodných konstrukcí stačilo pravděpodobně proměření jen několika kusů a nalezené závislosti by bylo možné použít pro ostatní přístroje.
Méně přesný přístup (pro menší teplotní výkyvy na rozdíl od výkonových strojů) je použití teplotních konstant konstruovaných jiným způsobem a používaným výrobcem ZTR pro výkonové stroje. Zde písmeno „k“ již přímo vyjadřuje koeficient, kterým se pro určitý rozdíl teplot naměřené hodnoty vynásobí, nebo vydělí. Pro přepočet izolačního odporu jsou uvedeny hodnoty v tab.1, a pro přepočet ztrátového činitele tab. 2.
Poslední způsob jak se vypořádat s naměřenými hodnotami bez respektování teplotních závislostí spočívá pouze v porovnávání s limitními hodnotami. Teprve když se naměřené hodnoty počnou přibližovat limitním hodnotám ( při odlišné teplotě hrubý přepočet podle tabulek 1 nebo 2), opakovat měření při teplotě blízké teplotě platné pro limitní hodnoty. Tato zásada by měla být použita i v ostatních sporných případech.
| Tab.1: izolační odpor | Tab.2: ztrátový činitel | ||
| Rozdíl teplot ve st. C |
k | Rozdíl teplot ve st. C |
k |
| 1 | 1,04 | 1 | 1,03 |
| 2 | 1,08 | 2 | 1,06 |
| 3 | 1,13 | 3 | 1,09 |
| 4 | 1,17 | 4 | 1,12 |
| 5 | 1,22 | 5 | 1,15 |
| 10 | 1,50 | 10 | 1,31 |
Poznámka: Pro teploty, které leží mimo uvedené rozdíly, se postupuje takto: např. pro tg δ a rozdíl teplot 8 st.C platí:
k8 = k5k3 = 1.15 * 1.09 = 1.25
Příklad výpočtu:
t1 = 28 st.C
t2 = 25 st.C
tg δ1 = 0.80
tg δ2 = tg δ2 / k3 = 0.80 / 1.09 = 0.73
3. Průrazné napětí
Měření je možné pouze u PT u kterých je dovolený odběr izolačního oleje. Spotřeba vzorku na zkoušku 400 ml, přídavek na manipulace 100 ml.
Průrazné napětí izolačního oleje reaguje kromě jiného na obsah emulgované vody, přítomnost nečistot a obsah plynů. Je to jediná zkušební metoda, která dává přesný obraz o tom, zda izolační olej v definovaném uspořádání a době měření vyhoví předpisu, resp. požadavkům konstruktéra PT.
Předpisy pro zkoušky průrazného napětí se v řadě zemí liší. Tyto národní předpisy ve značné míře definují odlišným způsobem vše, co má vliv na naměřenou hodnotu. Týká se to tvaru zkušební nádobky, tvaru zkušebních elektrod, vzdálenosti elektrod a způsobu najíždění zkušebního napětí. Proto je vhodné použití mezinárodního standardu IEC, dnes převzatého do ČSN. Naměřené výsledky jsou při kmitočtu a teplotě definované normou ovlivněny obecně především:
– dobou působení napětí,
– rovnoměrností zvyšování napětí,
– čistotou přiloženého napětí,
– dobou mezi jednotlivými průrazy,
– dobou mezi nalitím oleje a započetím zkoušky,
– počtem průrazů,
– mícháním nebo nemícháním vzorku iz. oleje,
– přesností čtení měřené hodnoty,
– čistotou elektrod a zkušební nádobky,
– způsobem nalití izolačního oleje do zkušební nádobky,
– tvrdostí zdroje zkušebního napětí,
– rychlostí vypnutí zkušebního napětí po průrazu,
– množstvím izolačního oleje ve zkušební nádobce,
– automatické nebo ruční řízení průběhu zkoušky.
Elektrická pevnost je v praxi nejčastěji měřenou veličinou pro posouzení vlastností izolačních olejů. Její význam bývá často přeceňován, neboť velikost elektrické pevnosti nezachycuje stupeň oxidačního ani teplotního zestárnutí izolačního oleje. Elektrická pevnost je převážně měřítkem vlhkosti i když i značně zestárlý olej, který je schopen pojmout mnohem více vody než olej nový, pokud neobsahuje vodu volnou, může mít elektrickou pevnost vysokou.
Ovlivnění el. pevnosti absorbovanou vodou je způsobeno tím, že koloidní částice vody, které mají podstatně větší permitivitu než izolační olej, jsou vtahovány do míst s maximální intenzitou el. pole, jehož účinkem se deformují, protahují se ve směru pole a vytvářejí řetězce, podle kterých probíhá průraz. Další zvětšování obsahu vody již velikost elektrické pevnosti mnoho neovlivní, neboť vede pouze k tvorbě dalších paralelních řetězců.
Voda rozpuštěná vytváří vodivé můstky mezi elektrodami obtížněji, neboť každá molekula vody je vázána mezimolekulárními silami s okolními molekulami vody.
Velký obsah plynů rozpuštěných v izolačním oleji rovněž zmenšuje jeho elektrickou pevnost. Mechanismus u vzduchových bublinek je obdobný jako u emulgované vody.
Přítomnost cizích částic, které se dostanou buď náhodně, nebo působením elektrického pole do prostoru mezi elektrodami, elektrickou pevnost rovněž snižují. V literatuře a ze zkušeností plyne, že statisticky nejvýznamnější jsou částice o velikosti 5 až 15 mm.
Protože se v praxi naší energetiky dříve uváděly hodnoty elektrické pevnosti měřené při kulových elektrodách vzdálených 3 mm a někdy jsou ve starších předpisech odvolávky i na kV/cm, byly odvozeny empirické vztahy pro přepočet. Přibližně platí, že:
U2.5mm = 1.01U3mm a Ucm = 3.71U2.5mm [kV]
4. Číslo kyselosti
Měření je možné pouze u PT u kterých je možný odběr izolačního oleje. Spotřeba vzorku na zkoušku 0.2 ml (coulometrická metoda) resp. cca 50 ml (titrační metoda), přídavek na manipulace 4 ml (100 ml).
U nových izolačních olejů svědčí číslo kyselosti o přítomnosti organických kyselin zbylých z rafinace. U olejů z provozu, u kterých v první fázi jejich oxidačního stárnutí vzrůstá jejich kyselost, aniž se v tomto období vylučují kaly, slouží velikost čísla kyselosti k posouzení stupně zestárnutí těchto izolačních olejů.
Z definice plyne, že číslo kyselosti udává množství KOH [mg], které je třeba v nevodném (alkoholovém) prostředí k neutralizaci kysele reagujících složek v 1 g izolačního oleje.
U nových izolačních olejů lze měřením čísla kyselosti posoudit stupeň rafinace. Při nedokonalé rafinaci zbývají v oleji naftenové kyseliny, kyselina sírová, siřičitá popř. i další.
Oxidačním stárnutím izolačních olejů se obsah kysele reagujících složek zvyšuje. Kyseliny kromě svých korozivních účinků na kovové materiály zmenšují především mechanickou pevnost celulózových izolantů.
Nevýhodou čísla kyselosti je to, že indikuje až látky vyššího oxidačního stupně při oxidaci uhlovodíků, t.j. kyseliny a jejich deriváty, a proto nezachycuje počátek stárnutí iz. olejů. Pro iz. oleje, které mají sklon vytvářet kaly již z meziproduktů oxidace uhlovodíků nestanovitelných spotřebou KOH, není číslo kyselosti spolehlivým kritériem pro sledování počátku jejich provozního stárnutí.
Poznámka: Usazeniny a rozpustné kaly
Usazeniny jsou všechny v iz. oleji nerozpustné částice, které lze zachytit filtrací nebo odstředěním. Usazeniny původu organického svědčí o značném stupni provozního zestárnutí. Ostatní mechanické nečistoty mají převážně původ v cizím znečištění.
Rozpustné kaly jsou především zplodiny oxidačního stárnutí izolačního oleje, vznikající vlivem pokračující polymerace a polykondenzace nebo nečistoty, popř. obojím, které vytvářejí sraženiny rozpustné po zředění n-heptanem za předepsaných podmínek. Jejich přítomnost v izolačním oleji signalizuje nebezpečí tvorby usazenin. Usazeniny se v provozu strojů plněných izolačním olejem projevují velmi nepříznivými účinky. Sedimentují na částech strojů, především na jejich vodorovných plochách, ztěžují přestup tepla, znečišťují olejová potrubí a brzdí cirkulaci oleje. Rozpustné kaly zvětšují schopnost izolačního oleje pohlcovat vodu a působí katalyticky na chemické reakce, jejíchž působením izolační olej urychleně stárne.
Číslo kyselosti je možné stanovit ruční titrací do okamžiku změny zabarvení roztoku z modré do červené. Pro tuto zkoušku postačuje běžné laboratorní vybavení. U tmavších olejů je však určení přechodu obtížné a je silně ovlivněno lidským faktorem. Proto je vhodnější použití automatických přístrojů např. na bázi coulometrie nebo potenciometricky.
5. Povrchové napětí
Omezení měření je možné pouze u PT u kterých lze odebrat izolační olej. Spotřeba vzorku na zkoušku 120 ml.
Měření relativního povrchového napětí na rozhraní voda-olej, je citlivá metoda k indikaci organických látek s polárními skupinami v izolačních olejích. Citlivost metody je dána tím, že již nepatrné množství organických kyselin výrazně zmenší velikost povrchového napětí. U olejů z provozu lze přestoupením mezní hodnoty s velkou pravděpodobností diagnostikovat vylučování kalu v izolačních olejích.
Na rozhraní voda-olej dojde k soustředění a orientaci polárních molekul tak, aby obě fáze měly co nejpodobnější soudržnost mezi molekulami, zatímco uhlovodíkový zbytek, který k soudržnosti přispívá jenom disperzními silami, se orientuje do prostředí čistého oleje s menší soudržností molekul. Tato orientace molekul u zestárlého izolačního oleje ovlivňuje na rozhraní obou fází změnu povrchových vlastností v porovnání s izolačním olejem čistým.
Po přestoupení určité kritické hodnoty, která odpovídá zhruba vytvoření molekulové vrstvy na rozhraní fází, se další růst koncentrace polárních molekul neprojevuje. Proto je metoda povrchového napětí vhodná pro stanovení především malé koncentrace nečistot. Při povrchovém napětí menším než 25 mN/m je již nutno se vznikem kalu ve stroji počítat.
Vlastní měření povrchového napětí je možné v podstatě dvěma způsoby:
a) Měřením síly potřebné k vytržení platinového prstence nebo tenké skleněné destičky z izolačního oleje. Je možné měřit na hranici fází: vzduch – izolační olej, nebo voda – izolační olej.
b) Měřením povrchového napětí kapkovou metodou. Mezipovrchové napětí se stanovuje na základě měření hmotnosti, a tím i vyteklého objemu vody ze stejné kapiláry do vzduchu a do měřeného oleje. Se zvětšující se hmotností kapky vody vyteklé do izolačního oleje z kapiláry roste velikost povrchového napětí.
6. Ztrátový činitel (praktiky viz 2 a podrobněji)
Měření je limitováno pouze u PT u kterých je možný odběr izolačního oleje. Spotřeba vzorku na zkoušku 40 ml ( z tohoto množství se současně měří tg δ, relativní permitivita a měrný odpor).
Ztrátový činitel je sumární ukazatel, který svědčí o přítomnosti polárních látek a iontových složek v izolačním oleji. Je nutno na něj pohlížet jako na jedno z kritérií pro sledování stárnutí izolačních olejů, jehož význam je v tom, že podává informace o možném ohřevu dielektrika a při dlouhodobém sledování stárnutí izolačního oleje může být varovným signálem pro případný vznik tepelného průrazu. V obecné rovině platí i zásady již uvedené.
Dielektrické ztráty jsou přímo úměrné příkonu, který se při působení střídavého elektrického pole mění v teplo. Tato ztracená energie zvyšuje teplotu dielektrika, a tím urychluje pochody fyzikálně chemické, které v izolantu probíhají, tedy jeho stárnutí. Nenastane-li rovnováha mezi vznikajícím teplem a jeho odvodem do okolí, nastává po čase destrukce izolantu – tepelný průraz. Ohřátím dielektrika se jeho měrný odpor zmenší, vzroste vodivost a polarizační složka dielektrických ztrát, což způsobuje vzrůst proudu procházejícího izolací. Zvětšení proudu způsobí další zahřátí izolace. Tento mechanismus vede až k tepelnému průrazu.
Dielektrické ztráty čistých izolačních olejů, které neobsahují nečistoty a příměsi polárního charakteru jsou dány pouze vodivostí dielektrika. Protože vodivost nepolárních kapalin je malá, jsou i dielektrické ztráty malé. Specifickou vlastností vodivostních ztrát je jejich exponenciální růst s teplotou. Pokud je průběh teplotní závislosti ztrátového činitele v semilogaritmických souřadnicích přímkový, lze soudit, že ztráty jsou způsobeny pouze vodivostní složkou a izolační olej tedy neobsahuje látky polárního charakteru.
Dielektrické ztráty zestárlých izolačních olejů jsou dány fázorovým součtem ztrát vodivostních a polarizačních. Polarizační složka ztrát je způsobena přítomností polárních a iontových složek v izolačním oleji, které vznikají jako produkty oxidačního stárnutí, rozpouštěním různých materiálů v oleji a přítomností cizích složek, především vody. Velikost dielektrických ztrát ovlivňuje voda rozpuštěná a emulgovaná, a to jednak pro svůj dipólový charakter a jednak jako polární rozpouštědlo solí organických kyselin, vzniklých v průběhu oxidačního stárnutí. Iontová vodivost je ovlivněna především kovovými ionty (kationty sodné, železnaté, železité a v menší míře i mědné a měďnaté). které přecházejí do izolačního oleje reakcemi mezi organickými kyselinami vzniklými oxidací a kovovými materiály stroje.
Praktické měření ztrátového činitele, resp. naměřené hodnoty, jsou kromě čistoty měrného kondenzátoru a pečlivého zacházení ze vzorkem při přípravě měření, nejvíce ovlivněny tepelným režimem zkoušky, t.j. dobou potřebnou na vyhřátí vzorku, časem výdrže na teplotě a tím i celkovou dobou měření. Vzájemně porovnávat výsledky je proto možné pouze takové, které byly zjištěny při stejných metodikách měření. Průběh ztrátového činitele po skokovém zvýšení teploty lze často popsat křivkou, která zpočátku dosáhne v krátké době maxima (pravděpodobně vyvolaného mezivrstvovou polarizací kdy ještě není ustálena teplota částí měřicího kondenzátoru a ještě nenastalo rovnoměrné prohřátí vzorku) ze kterého začne zvolna klesat (cca 1 hod, což však souvisí s hmotností kondenzátoru, resp. přísunem tepla) na minimum. Potom v závislosti na výši absolutní teploty dojde dříve nebo později k opětovnému růstu ztrátového činitele nyní již způsobeného oxidačním stárnutím vzorku izolačního oleje (za přítomnosti vzduchu) nebo dalšími procesy (ve vakuu nebo inertní atmosféře) působením zvýšené teploty.
Poznámka: Poměrná permitivita
Poměrná (relativní) permitivita se samostatně pro hodnocení nepoužívá, i když reaguje na zestárnutí izolačního oleje. Je to způsobeno tím, že její změny jsou malé (nikoli necitlivé) a bylo by nutné využívat velmi speciální měřící techniku. Ve spojení s měřením indexu lomu, jak bude uvedeno dále, je však prakticky využitelná. Jedná se o „vedlejší“ produkt při měření ztrátového činitele klasickými můstky, který musí být stanoven s vysokou přesností (typicky 0.04% – je třeba věnovat zvýšenou pozornost plnění kondenzátoru aby nedošlo ke změně geometrie).
Permitivita prostředí definuje polarizaci dielektrik, udává míru vzájemného posunutí elektrických nábojů vázaných navzájem v atomech, molekulách a iontech a na rozhraní nehomogeních izolantů. Poměrnou permitivitu lze vyjádřit poměrem kapacit vzdušného měrného kondenzátoru a stejného kondenzátoru s měřeným dielektrikem. Poměrná permitivita olejů při pokojové teplotě je v rozmezí 2.10 až 2.45 nezávisle na tom zda jde oleje suché, nové, provozně zestárlé či navlhlé. Se zvyšujícím se stupněm zestárnutí roste i poměrná permitivita, a naopak klesá se zvyšující se teplotou.
7. Měrný odpor
Měření je možné pouze u PT u kterých je možný odběr izolačního oleje. Spotřeba vzorku na zkoušku 40 ml ( z tohoto množství se současně měří tgδ , relativní permitivita a měrný odpor).
Měrný odpor (rezistivita) je odpor krychle daného materiálu s délkou strany 1 m. Rezistivita je přímo úměrná izolačnímu odporu. Izolační odpor je nepřímo úměrný vodivosti izolantu. Měření měrného odporu slouží k orientačnímu zjištění, zda se v izolačním oleji nevyskytují cizí složky.
U izolačních olejů jakožto kapalin nepolárních je vodivost způsobena především vlhkostí a různými cizími složkami, které mají převážně polární charakter a mohou v izolačním oleji vzniknout i jako produkty oxidačního stárnutí. Nečistoty rozpuštěné ve vlhkosti vytvářejí elektrolyt. Síla vzniklého elektrolytu závisí na druhu cizích příměsí, jejich rozpustnosti ve vodě a stupni disociace.
Kromě vodivosti iontové se může v izolačních olejích vyskytovat i vodivost způsobená pohybem elektricky nabitých částic, které mají poměrně velkou pohyblivost (elektrostatické čištění oleje), a proto i při malých koncentracích způsobují velký vzrůst elektrické vodivosti.
Elektrická vodivost izolačních olejů a s ní i rezistivita závisí kromě vlhkosti, obsahu nečistot a stupni oxidace ještě na teplotě oleje a velikosti měřicího napětí. S růstem teploty se zmenšuje viskozita oleje, zvětšuje se pohyblivost iontů, popř. i koloidních částic a zvyšuje se též stupeň disociace. Tímto mechanismem vzrůstá s teplotou elektrická vodivost a zmenšuje se rezistivita.
Experimentálně bylo zjištěno, že existuje jistý vztah mezi rezistivitou a číslem kyselosti. Ve vztahu obou veličin se uplatňuje především chemické složení izolačního oleje. Naftenické uhlovodíky způsobují při stárnutí izolačního oleje zvětšování kyselosti, nezhoršují však výrazně jeho elektrické vlastnosti. U aromatických uhlovodíků je vztah opačný.
Teoreticky předpokládaný vztah mezi rezistivitou a ztrátovým činitelem platí pouze pro izolační oleje suché a naprosto čisté, které neobsahují příměsi polárního charakteru. Dielektrické ztráty čistých izolačních olejů lze totiž označit pouze jako ztráty vodivostní. Produkty stárnutí, voda, rozpuštěné materiály a další cizí složky, popř. i inhibitory způsobují vzrůst ztrátového činitele i ztrátami polarizačními.
Důležité informace poskytne měření při teplotě okolí a při teplotě 90 st.C.Je-li výsledek při teplotě 90 st.C uspokojivý a při nízké teplotě je tomu naopak, svědčí to o přítomnosti vody nebo cizích příměsí srazitelných za studena, bez nepřiměřeného zestárnutí izolačního oleje nebo celkového znečištění. Jsou-li výsledky neuspokojivé při obou teplotách, svědčí to vyšším stupni zestárnutí nebo znečištění izolačního oleje.
Při vlastním měření nesmí intenzita pole přesáhnout 200kV/m a musí se dbát aby nedošlo ke zkreslení výsledků vlivem neustáleného nabíjecího proudu. Měřený údaj se proto čte většinou 1 minutu po připojení měřícího napětí.
8. Index lomu
Měření je možné pouze u PT u kterých je možný odběr izolačního oleje. Spotřeba vzorku na zkoušku je jedna kapka izolačního oleje.
Absolutní hodnota indexu lomu (nD) závisí na složení izolačních olejů a na druhu a částečně na množství znečišťujících příměsí. Při stárnutí izolačního oleje se index lomu totiž prakticky nemění, což se využívá pro výpočet ukazatele zestárnutí izolačního oleje a to především Wermanova čísla z2 nebo rozdílu eps.r – nD2.
Index lomu lze definovat poměrem rychlosti světla ve vakuu (nebo ve vzduchu) k rychlosti světla ve studované látce. Poměrný index lomu vyjadřuje poměr rychlosti světla ve vzduchu k rychlosti světla v látce, absolutní index lomu se týká vakua. Tento poměr závisí na vlnové délce světla, na hustotě a chemické struktuře látky. Čím je délka vlny kratší a čím větší je poměrná permitivita, tím menší je rychlost světla v látkovém prostředí.
Při stejné molekulové hmotnosti uhlovodíků různých typů roste index lomu od nenasycených uhlovodíků s přímým, popř. rozvětveným řetězcem, přes nasycené alifatické uhlovodíky k uhlovodíkům aromatickým. Stejně i u uhlovodíků daného typu s rostoucí molekulovou hmotností index lomu roste.
Při měření indexu lomu světlem s poměrně vysokým kmitočtem (spektrální čára D sodíku) je změna pole natolik rychlá, že ji dipóly nestačí sledovat. Proto tedy je velikost indexu lomu ovlivněna pouze polarizací elektronovou a do jisté míry polarizací atomovou. Polarizace dipólová se neuplatní.
Při vlastním měření se vzorek izolačního oleje nanese na měřicí hranol refraktometru, udržovaný spolu s osvětlovacím hranolem na konstantní teplotě, zaostření rozhraní světla a stínu v zorném poli dalekohledu komparátorem, posunutí rozhraní přesně na průsečík nitkového kříže a přečtení indexu lomu na stupnici.
Indexu lomu se využívá ke stanovení činitele zestárnutí (modifikace Wermanova čísla) odvozeného Szutou. Činitel zestárnutí je definován jako rozdíl relativní permitivity a druhé mocniny indexu lomu. Podmínkou reprodukovatelných výsledků je měření poměrné permitivity a indexu lomu při stejné teplotě a stanovení poměrné permitivity s velkou přesností.
Pro nový, čistý izolační olej, který neobsahuje žádné dipólové molekuly, platí teoreticky, že eps.r – nD2 = 0. Střední stupeň provozního stárnutí reprezentuje hodnota kolem 0.040. Hodnota 0.070 již ukazuje na zestárlý olej, ale vyskytují se i hodnoty kolem 0.150. Rozsah naměřených hodnot dva až tři řády ukazuje na relativně velkou citlivost tohoto ukazatele.
9. Obsah vody
Měření je možné pouze u PT u kterých lze odebrat izolační olej. Spotřeba vzorku na zkoušku jsou 2 ml, přídavek na výplach cca 4 ml.
Voda v emulgované podobě podstatně zhoršuje dielektrické vlastnosti izolačního oleje, především jeho elektrickou pevnost. Při vhodném tepelném režimu při odběru vzorku oleje je možné orientačně posoudit i navlhnutí pevné izolace. Je třeba respektovat důležitý fakt, že pevná izolace může pojmout vody o několik řádů více než izolační olej.
Voda se v izolačním systému může nacházet zhruba ve třech formách. Je to voda rozpuštěná, voda emulgovaná a voda volná. V běžném kombinovaném izolačním systému olej – papír se v oleji nachází cca 20 ppm vody, avšak v pevné izolaci jsou to procenta. Z hlediska teplotního režimu rozpustnost vody v izolačním oleji s teplotou stoupá, u pevné izolace je tomu naopak.
V provozu potom vlivem kolísání teplot dochází k neustálému přestupu vody obousměrně mezi pevnou a kapalnou částí dielektrika. Na tuto skutečnost je nutné brát zřetel při odběru vzorku izolačního oleje ke zkouškám. Při odběru ze „studeného stroje“, pak i při zjištění, že olej vodu neobsahuje, není možné stanovit (není-li předem známo z praxe chování izolačního systému), zda pevná izolace není navlhlá.
Rozpuštěná voda se dostává do izolačního oleje vlivem jeho hygroskopických vlastností. Její maximální množství v oleji není stálé, neboť závisí na druhu izolačního oleje, na teplotě a stupni zestárnutí. Tato voda je v izolačním oleji vázána mezimolekulárními silami.
Emulgovaná voda tvoří směs submikroskopických kapek, která může s izolačním olejem vytvořit hydrofilní nebo hydrofobní emulze. Hydrofilní emulze vznikají, jsou-li v oleji přítomny látky, jež se rozpouštějí ve vodě a nikoli v oleji. U hydrofobní emulze je mechanismus opačný, cizí složky se rozpouštějí v oleji a jsou ve vodě nerozpustné. Oba druhy emulze jsou stálé a jejich odstranění je obtížné. Emulgovaná voda významně zhoršuje dielektrické vlastnosti izolačního oleje, především jeho elektrickou pevnost.
Volná voda, která se usazuje na dně stroje, neovlivňuje přímo dielektrické vlastnosti izolačního oleje. Přítomnost této vody je však nežádoucí, neboť vlivem teploty a jakosti izolačního oleje jí může určité množství přecházet do oleje v podobě vody rozpuštěné nebo emulgované.
Voda se do izolačního oleje dostává převážně z ovzduší vlivem nedokonalé ochrany izolačního oleje od okolí. Dále vzniká i jako produkt oxidačního stárnutí při polykondenzačních reakcích.
Měřením obsahu vody, pokud je odběr vzorku proveden podle doporučení, se zjistí voda rozpuštěná, nebo emulgovaná. Volná voda se z principu měřením nezjistí. Z praxe jsou známy případy, při odběru ze „studeného stroje“ v zimním období, kdy po provedené zkoušce se obsah vody ukázal jako vyhovující, ale po otevření stroje v něm byly nalezeny částice ledu.
Pro měření obsahu vody existuje mnoho metod, od metod orientačních až po metody exaktní. Pro účely diagnostiky je nejhodnější metoda K. Fischera, která má řadu modifikací. Metoda je založena na redukci jódu oxidem siřičitým za přítomnosti vody v prostředí methanolu a pyridinu. Indikace se provádí elektrometrickou nebo coulometrickou metodou.
10. Chromatografický rozbor
Analýzu lze provádět pouze u PT u kterých je možný odběr izolačního oleje. Spotřeba vzorku na zkoušku je 100 nebo 1 ml izolačního oleje. Přídavek na zálohování vzorku 100 nebo 2 ml. Různé objemy vzorku jsou podmíněny použitou metodou odplynění.
Metodu chromatografckého rozboru plynů rozpuštěných v izolačním oleji lze jako jedinou diagnostickou metodu použít k indikaci tepelného stárnutí izolačního oleje nebo soustavy olej – papír.
Na základě kvantitativního a kvalitativního rozboru rozkladových plynů lze posoudit nejen stupeň tepelného zestárnutí, ale zjistit i teplotně zabarvené pochody (přehřátí, předvýboje, elektrický oblouk) a rovněž lze indikovat i elektrické děje (částečné výboje apod.). Tato metoda je vhodná pro provozní sledování přístrojových transformátorů i pro zjišťování konstrukčních nebo technologických vad u nových PT. Jedná se o metodu, která nejspolehlivěji indikuje nepříznivé provozní stavy.
V izolačním oleji se mohou rozpouštět kromě kyslíku, dusíku a oxidu uhličitého ze vzduchu i plyny vznikající uvnitř PT rozkladem izolační soustavy následkem přirozeného stárnutí nebo závadovými ději. Tepelné, elektrické nebo kombinované závady způsobují štěpení uhlovodíkových řetězců a tyto pochody jsou charakterizovány určitým složením a množstvím rozkladových plynů, které závisí na druhu a době trvání poruchy. Charakteristické složky plynné směsi pro různý stupeň namáhání jsou v tab.3.
Tab. 3:
| Výkonný oblouk | Předvýboje jiskry | Energeticky chudé zdroje | Částečné výboje | ||||
| Olej | Olej-papír | Olej | Olej-papír | Olej | Olej-papír | Olej | Olej-papír |
| C2H2 | C2H2 | C2H2 | C2H2 | C2H4 | C2H4 | H2 | H2 |
| H2 | H2 | H2 | H2 | H2 | H2 | (CH4) | (CH4) |
| CH4 | CH4 | CH4 C2H6 C3H8 |
CH4 C2H2 C3H8 |
CH4 C2H2 C3H8 |
CH4 C2H2 C3H8 |
CO2 (CO) |
|
| CO CO2 |
C2H4 C3H6 |
CH4 C3H6 |
CO CO2 |
||||
| CO CO2 |
|||||||
Podle množství plynu a na základě poměrů jednotlivých složek rozpuštěných v izolačním oleji, nebo přítomných v plynné fázi v plynovém relé, je možné usuzovat na druh závady v PT. Pokud vznikají velmi slabé, tepelně nevýrazné částečné výboje, kdy teplota v místě dosahuje asi 80 až 120 st. C, objevuje se v plynných reakčních produktech pouze vodík. Vodík vzniká především jako produkt štěpení aromatických uhlovodíků. Při teplotě 120 až 200 st.C lze indikovat kromě vodíku metan a etylén. Při lokálních teplotách 200 až 500 st.C, které mohou způsobit silné výboje, se reakční směs obohatí o vyšší uhlovodíky s vazbou jednoduchou a dvojnou. Při teplotách nad 500 st.C (vznik jiskry nebo oblouku) vzniká v plynných produktech nejširší paleta uhlovodíků. K dříve jmenovaným přistupuje ještě acetylén, popř. vyšší uhlovodíky s trojnou vazbou nebo uhlovodíky s dvěma a více dvojnými vazbami a diolefiny i polyolefiny. Čím je jiskra nebo oblouk výkonnější, tím je reakční směs bohatší na vodík a nenasycené uhlovodíky. Při teplotách nad 1000 st.C se destruují všechny víceatomové uhlovodíky, a proto je v reakční směsi přítomen jen vodík, metan, acetylén, popř. i elementární uhlík.
Vytvořený plyn se rozpouští v izolačním oleji v množství závislém na druhu plynu, chemickém složení oleje, jakosti oleje, jeho viskozitě a na tlaku a teplotě. Protože rozpustnosti jednotlivých plynů v izolačním oleji jsou různé, je poměrné složení plynů v oleji zcela jiné než složení plynů nad olejem. Např. poměr kyslíku a dusíku rozpuštěného v neodplyněném izolačním oleji je cca 30:70.
Vzhledem k těmto skutečnostem je obtížné sestavit pro jednotlivé plyny mezní hodnoty, nad kterými lze považovat PT za poruchové. Při hodnocení je proto třeba přihlížet k celému předchozímu „životu“ daného PT a rozhodujícím kritériem pak obvykle bývá spíše časový vývoj naměřených hodnot. Limitní koncentrace dominantních plynů je pak možné stanovit až po provedení většího množství zkoušek a po nabytí zkušeností s daným typem PT.
Aplikace plynové chromatografie
Postup od přípravy odběru vzorku přes vzorkovnice a způsob odplynění až po vlastní chromatografickou analýzu je popsán v IEC 567/92 přejaté dnes do ČSN.
K diskusím o nejvhodnějším odběrovém místě lze podle tohoto předpisu volit takové, které zajišťuje reprezentativnost vzorku, nejlépe odběrové místo určené výrobcem, pokud není snaha např. o lokalizaci poruchy. Odběrové nádoby mohou být injekční stříkačky, plynové vzorkovnice (myšky) nebo i láhve. Doporučuje se nevystavovat vzorky oleje světlu pro nebezpečí reakce kyslíku s olejem. U zařízení s velkým objemem oleje se doporučuje propláchnout vzorkovací potrubí i vzorkovnici 1-2 litry oleje.
V tomto předpisu jsou uvedeny v podstatě čtyři možné a rovnocenné způsoby vytěsnění plynů, přičemž každý z nich má své výhody a nevýhody. Jedná se o separace Toeplerovou pumpou, částečnou evakuací, stripingem a metodou head-space. První dvě metodiky, to jest Toeplerovou pumpou a částečnou evakuací se dosud používají v ČR nejčastěji. Toemplerovou pumpou dojde k hlubšímu odplynění iz. oleje než u částečné evakuace, přičemž však toto odplynění není stejně absolutní. Teoreticky by počet odplyňovacích cyklů k absolutnímu odplynění mohl pokračovat do nekonečna. Záleží tedy na míře, nebo smyslu hloubky odplynění, které je technicky zdůvodnitelné, resp. nutné, aby z vytěsněných plynů bylo možné učinit reprodukovatelný závěr o složení směsi, resp. o stavu sledovaného PT. V konečném závěru je obsažen celý řetězec počínaje odběrem vzorku izolačního oleje ze stroje, jeho transport do laboratoře, odplynění, nástřik do chromatografu a vyhodnocení chromatogramu, resp. nejzávažnějším krokem je vlastní interpretace, tedy přiřazení určitého výroku zda stroj je v pořádku, či existuje-li podezření na závadu a jakou. To však nejsou jediné faktory. Vzorek je odebírán z reálného stroje, který má obecně při odběru různou teplotu čímž se uplatní různá rozpustnost rozkladových plynů. Stroj také sestává i z měkké pevné izolace, kde vlivem teplot dochází obousměrnému přestupu plynů mezi kapalnou fází a papírem. Ze všech uvedených důvodů je možné proto prohlásit, že obě metody jsou prakticky rovnocenné. Rovnocenné ve smyslu schopnosti diagnostikovat závadu ve sledovaném izolačním systému. Konkrétní hodnoty se však samozřejmě liší. Jejich hlavním nedostatkem však je, že je nutno odebrat relativně velké množství oleje což není na závadu u velkých strojů avšak u menších systémů to působí potíže.
V předpisu IEC se konstatuje, že Toemplerovou pumpou lze dosáhnout 97% a více, a částečnou separací se dosahuje asi 90-99.8% obsažených plynů podle jejich rozpustností, což vzhledem k celkové přesnosti je zanedbatelné. V následující tabulce jsou uvedeny obecně dosažitelné přesnosti chromatografické analýzy podle IEC.
Tab. 4. Přesnost v %
| střední koncentrace | malá koncentrace | |
| Toepler | 13 | 35 |
| Částeč. odpl. | 13 | 30 |
| Strip | 18 | 23 |
Pokud jde o hloubku odplynění, pak metody stripingu a head-space v předpisu IEC vůbec odplynění pomocí vakua nevyžadují. U metody head-space se dá hovořit podle Dr. Blahníka o izobarickém odplynění, to jest odplynění při atmosférickém tlaku, kdy v uzavřeném prostoru dojde k vyrovnání tenze par v kapalné a plynné fázi.
Podle našich dosavadních experimentů dojde k vyrovnání za několik hodin, s jistotou pak do jednoho dne. Vyrovnání by pravděpodobně bylo možné urychlit zvětšením styčné přestupové plochy nejjednodušeji třepáním. Roli sehrává také teplota. V transportních nádobkách je možné přechovávat vzorek delší dobu, a není nutné jej ihned odeslat k analýze, přičemž se doba uchování vzorku pohybuje v řádu dvou až čtyřech týdnů v závislosti na difúzní konstantě materiálu septy. Pokud k uzavření nádobky dojde za přístupu normální atmosféry, není možné analyzovat vzdušné plyny, které však z hlediska diagnostiky mají malou vypovídací schopnost. Uzavření se však může uskutečnit v jiné inertní atmosféře, kterou může být např. nosný plyn chromatografu a pak by bylo možno analyzovat i vzdušné plyny. Je-li nutné porovnat naměřené hodnoty s hodnotami zjištěnými při odplynění pomocí vakua je nevýhodou této metody nutnost přepočítávat naměřené výsledky pomocí konstant rozpustnosti jednotlivých plynů v oleji, které se mohou u různých druhů oleje lišit. Proto se tato metoda většinou používá jako rozhodovací, zda se rozkladové plyny ve vzorku vyskytují nebo ne. V případech, že se rozkladové plyny ve významnějších koncentracích zjistí, provede se obvykle rozbor pomocí stripingu, tedy poslední metodou uvedenou v předpise IEC. Metoda head-space má však jednu významnou výhodu z hlediska produktivity práce a tím i vliv na ekonomii zkoušek, resp. jejich cenu. Existuje totiž možnost doplnit chromatograf o automatické zařízení, které sestává z karuselu do kterého je možné vložit až několik desítek vzorků. Zařízení potom automaticky provádí rozbory vzorek po vzorku bez přítomnosti obsluhy, což znamená, že rozbory mohou probíhat nepřetržitě. Pořízení automatického zařízení je však poměrně finančně náročné a pokud není ze strany některých významných provozovatelů zájem o pravidelné rozbory jedná se v tuzemsku o neefektivní investici.
Z předchozí tabulky je patrné, že stripovací metoda dává nejlepší výsledky u vzorků, ve kterých je celkově malé procento rozpuštěných plynů. I tato metoda má však svá úskalí. Tím, že se analýza provádí pouze z 1 ml oleje stoupá náročnost na citlivost detektorů chromatografu. Rozdíl v citlivostech je prakticky o dva řády, přičemž odplynění, resp. nástřik vzorku není jednorázový. Doba proplachu vzorku nosným plynem určitou dobu trvá a výsledný pík je pak poněkud rozmázlý a proto reprodukovatelnost u středních koncentrací je nižší. Naopak ovšem lze předpokládat prakticky úplnou a nejhlubší extrakci plynů v porovnání s ostatními metodami.
Z uvedeného vyplývá, že všechny citované separační metody mají některé nedostatky a je proto nutné použitou metodu volit podle specifik sledovaného zařízení. Pro poslední dvě metody platí, že mají dobré předpoklady pro použití v diagnostice hermetizovaných PT, případně hermetizovaných kondenzátorových průchodek.
Při praktickém odběru pro stripovací metodu (nebo metodu head-space) se odebere asi 10ml (cca 50ml podle konstrukce karuselu) oleje pomocí injekční stříkačky přes gumovou přepážku – septum (septa). Tato septa je prakticky totožná se septou u plynového chromatografu, kde vydrží přibližně 30 až 50 průpichů, aniž se změní její těsnost. Dojde-li však ke ztrátě těsnosti je možná její výměna a odběrové místo je ještě doplněno krytkou opatřenou druhým, jistícím těsněním. Je-li injekční stříkačka opatřena kohoutem je možné v ní i vzorek přepravovat nebo se nastříkne do plynotěsné lahvičky.
Většina stávajících odběrových míst PT neumožňuje bez úpravy malé množství vzorku bez přítomnosti vzduchu odebrat. Proto je nutné odběrová místa upravit, nebo jimi PT doplnit. Upravení je jednoduché u PT proudu produkce Energoinvest, bývalá Jugoslávie, kde asi polovina těchto transformátorů má na odběrovém potrubí instalován kohout. Toto potrubí je na konci zaslepeno zátkou, kterou je možné snadno zaměnit za zátku opatřenou septou. Pouhou výměnou šroubu je také možné upravit PT 110kV ET a IT z produkce bývalé NDR.
U hermetizovaných PT, u kterých není možné jednoduchá instalace „septy“ a izolační olej nelze vzorkovat jiným způsobem, užívá se praxe převzatá z rakouské energetiky. Ta spočívá v natmelení odběrového místa na kovovou nádobu stroje. Po vytvrzení spoje se nádoba provrtá vrtákem o průměru cca 1,3 mm. Umístění odběrového místa (OM) se volí co nejníže nad dnem nádoby, aby se případné produkty vrtání nedostaly do exponovaných míst PT. Pokud není známo vnitřní konstrukční uspořádání PT, je nutná konzultace s výrobcem o nejvhodnějším umístění odběrového místa. Firma ELDIAG s.r.o. ověřila několik konstrukčních variant OM až bylo dosaženo optimální verze, při které je mechanické namáhání tmeleného spoje v provozu prakticky blízké nule.
Ve SVUOMu Běchovice byly provedeny teplotní šoky pro ověření pevnosti spoje při různých teplotách. Šoky byly provedeny při teplotách cca -40 až +60 st.C. Všechny ověřované varianty tmelení při zkoušce obstály. Podmínkou úspěšného tmelení je ovšem nutnost pečlivého dodržení technologie lepení. U jednoho provozovatele došlo k odpadnutí OM aniž se zjistila příčina. Referenční PT u téhož provozovatele je již více než 4 roky opatřen OM bez závad. V současné době je instalováno cca 250 OM v soustavě 110kV. Firma ELDIAG s.r.o. vyvinula asi 10 různých modifikací OM, které poskytuje zákazníkům zdarma, a provádí zaškolení pracovníků provozovatele pro montáž OM a postupu při odběrech vzorků. Stovky kusů OM byly také exportovány do zahraničí některým výrobcům.
V Praze 5/1999