アプリケーション 変圧器油中ガス分析

変圧器油中ガス分析

電力変圧器は、私たちの電力網のバックボーンを構成しています。
それらは電圧を増減するだけでなく、電気的安定性と安全性にとって重要な絶縁回路を提供します。
2021年2月、冬の嵐により数百万人のテキサスの人々が電力と水を失い、送電網の不安定さが人間の生活に劇的な影響を与える可能性があることが示されました。
朽化したインフラストラクチャから身を守る最良のツールの1つは、機器を頻繁にテストして、障害が発生する前に予測および防止することです。
この記事では、変圧器のテストに焦点を当て、いくつかの質問に答えます。
変圧器をテストして、安全に操作できることを確認するにはどうすればよいですか?
変圧器の故障をどのように予測できますか?
そして、変圧器油のテストに使用されるメタナイザーが絶えず故障している場合はどうすればよいですか?

変圧器油の溶存ガス分析(DGA)のために、ASTM D3612-Cのニッケル触媒メタナイザーをポリアークに置き換えると、パフォーマンスの向上、稼働時間の増加、サンプルスループットの向上、収益の増加、および所有コストの削減につながります。
理由:
では最初に、なぜ変圧器油をテストするのでしょうか?
電源トランスが古くなると、トランス内のコンポーネントが劣化し、パフォーマンスの低下、障害、および爆発などのトラブルにつながります。
溶存ガス分析(DGA)は、変圧器の状態を評価し、差し迫った障害を予測するための最良の方法です。
これには、水素(H2)、窒素(N2)、酸素(O2)、一酸化炭素(CO)、二酸化炭素(CO2)、アセチレン(C2H2)、エチレン(C2H4)、エタン(C2H6)、プロピレン(C3H6)、プロパン(C3H8 )、およびブチレン(C4H8)などのオイルに存在するいくつかの軽質ガスの濃度の分析が含まれます。
故障の原因とガス濃度への影響に関する優れたレビューは、こちらをご確認ください。
方法:
溶存ガス分析では、水素炎イオン化検出器(FID)と熱伝導度検出器(TCD)を備えたガスクロマトグラフ(GC)と呼ばれる実験装置を使用して、オイルに溶解したガスを分析します。
最も一般的な方法は、通常、ASTMD3612-Cに類似したものです。
D3612メソッドは、実際には3つの方法(A / B / C)で構成され、長さは22ページです。
「C」の方法が最も一般的であり、オイルを加熱してガスを放出してから、オイルの上で平衡化するガスを注入します。
これは「ヘッドスペース」として知られています。
次に、ガスをGCに注入し、モレキュラーシーブ5Aプロットカラム(30m×0.53mm×50µm)とCarboxen-1006カラム(30m×0.53mm)の2つのカラムを使用して分離します。
TCDはH2、O2、およびN2を検出するために使用され、FIDはその他すべてを検出するために使用されます。
FIDは通常COとCO2を検出しないため、メタン生成装置を使用してCOとCO2をCH4に反応させ、CH4がFIDで応答します。
メタナイザーは、熱とH2を使用して炭素-酸素結合を切断し、それらを水素化して水とメタンを形成する触媒反応器です。
問題:
この試験方法は通常、変圧器油に溶存ガス種を定量化するのに非常にうまく機能します。
ただ残念ながら、多くのお客様から、メタナイザーが繰り返し故障している、つまりCOとCO2をメタンに変換できなくなっていると聞いています。
一部のお客様は、これらのメタナイザーが週に1〜2回故障していると報告しています。
メタナイザーが失敗する理由を理解するには、メタナイザーがどのように機能するかを理解するのに役立ちます。
メタナイザーは通常、珪藻土(別名珪藻から作られたシリカ)に堆積したニッケルベースの触媒です。
この触媒は通常、両側に石英ウールが付いた¼インチODチューブに詰められ、所定の位置に保持されます。
この設計は過去60年間本質的に変更されておらず、今日でも一般的です。
問題は、ニッケルは特に優れたメタン化触媒ではなく、中毒の影響を非常に受けやすいことです(もちろん、実際には人間に有毒です!)。
したがって、変圧器油で起こっているように見えるのは、変圧器油ガス中の特定の化合物(おそらく硫黄含有)の存在が、メタナイザーのニッケルに結合し、活性部位をブロックしているということです。
これにより、CO / CO2のメタン化が防止され、結果が不正確になります。
問題の症状は、CO / CO2のピークが減少し始め、最終的には完全に消えることです。
オペレーターは通常、50〜100サンプルなどの大規模なシーケンスの前後にチェック標準を実行します。
オペレーターが問題に気付いたときには、手遅れであり、メタナイザーを新しいものと交換した後、サンプルのシーケンス全体を再実行する必要があります。

メタナイザーが故障したら、触媒を取り外して新しいものと交換する必要があります。
このプロセスは面倒で時間がかかります。
平均的なユーザーは、ニッケル触媒メタナイザーの触媒を交換するのに3〜5時間かかります。
触媒を交換する手順には、触媒の冷却(〜1時間)、ガス/カラムラインの切断、ウール断熱材の除去およびGCからの反応器の取り外しが含まれます。
反応器をGCから取り外したら、技術者は圧縮フィッティングを反応器の本体から外す必要があります。
これらのフィッティングは、ヒートサイクルがくっついていることが多く、分解中に破損する可能性があります。
次に、古い触媒を取り除き、ニッケルダストに適した金属廃棄物容器に廃棄する必要があります。
技術者は、あらかじめ決められた深さで1/4インチの反応器に石英ウールを注意深く配置し、新しい触媒を追加して、その上に石英ウールを詰めます。
最後に、反応器を再組み立てし、GCに配置し、断熱材で囲み、ガスラインとカラムラインを接続し、システムを加圧して漏れをチェックし、水素で数時間加熱して触媒を活性化します。
交換の過程で、圧縮継手、溶接部、温度センサー、ヒーターなど、1つまたは複数の部品が破損することがよくあります。
ソリューション:
頻繁な故障の解決策は、難しいサンプルを処理し、硫黄による場合でも中毒に耐えるように設計されたメタナイザーを使用することです。
ポリアークは、メタナイザー技術の最新のイノベーションであり、すべての有機化合物を処理するように設計されています。
それは、最初に重い分子をかみ砕き、それらをCO2に変換/燃焼し、次にCO2をメタンに還元する2段階の燃焼還元反応システムを使用します。
このプロセスにより、重分子が触媒に損傷を与える心配がなくなり、触媒には硫黄への耐性があります
また、水、酸素、塩素などの他の毒物にも耐性があります。
実際、ポリアークは、世界中の変圧器油分析ラボで使用されており、最も過酷なサンプルでも、従来のニッケル触媒技術と比較して、寿命が少なくとも10倍長くなることが実証されています。
さらに、ポリアークは簡単に交換できるように設計されています
技術者は、ポリアークを冷却して切断し、新しい交換品と交換するだけです。
その後、技術者は触媒交換のために古いものをARCに送り返すことができます。
これにより、価格を低く抑えながら、技術者により多くの時間、パフォーマンス、および一貫性を提供します。

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