Redfox C-Ty för bättre driftsäkerhet - genom att övervaka gasinnehållet och larma då ett förinställt värde passeras - genom avgasning, avvattning och filtrering följer en ökning av elektriska genomslagshållfastheten. - genom avgasning är oljan alltid gashungrig med en stor marginal - mot fria gasbubblor i transformatorn REDFOX AB Telephone +46 66-376371 Postgiro 48 97 69-5 Ångermanlandsgatan 28B Telefax +46 66-37694 Bankgiro 5919-843 891 38 Örnsköldsvik www.redfox.se Reg. No 556368-973
Driftsäkerhet. Driftsäkerheten är hög på en transformator, ingen motsäger väl detta. Så länge cellulosan och oljans isolerande förmåga är bra är problem med driftsäkerheten säkert mycket ovanliga, som sig bör. Men naturligtvis försämras transformatorn med tiden, för annars skulle väl ingen transformator bytas ut. Så man kan påstå att ju äldre transformator ju större osäkerhet om transformatorns tillstånd desto större risk för problem och desto större benägenhet att byta ut transformatorn. Driftsäkerheten påverkas genom kontinuerlig avgasning - genom att transformatorns kondition hållas i bra skick under lång tid - genom att risken minskar för att ett akut stopp skall uppstå orsakat av fria gaser i oljan - genom att man erhåller ett larm vid fel, normalt långt innan åtgärd måste vidtagas - genom att man snabbt kan analysera feltyp och felstorlek Transformatorns kondition påverkas! Genom att oljan och cellulosan behåller hög isolerande förmåga. # En effekt är att oljans genomslagshållfasthet ökar om den renas från partiklar och befrias från inlöst vatten. Redfox C-Ty filtrerar oljan med ett 3µm partikelfilter och reducerar vattenhalten nedåt 1-15 ppm. Erfarenheten är att en olja som innan avgasningen har en låg genomslagshållfasthet (35), erhåller acceptabla, fördubblade värden (7) efter några månaders drift. # Kontinuerlig avgasning minskar den kemiska nedbrytningen av oljan och cellulosan. Detta medför att cellulosans mekaniska hållfasthet bibehålls under lång tid. Det så kallade DP värdet mäter indirekt hållfastheten. DP-värdet minskas gradvis under transformatorns livstid på grund av nedbrytningen och når till slut ett gränsvärde som definitivt är liktydigt med transformatorns kassationsgräns. Åldrandet dvs. den kemiska nedbrytningen av cellulosan sker genom att koncentrationen av syre och vatten reduceras både i oljan och i cellulosan. Åldrandet domineras av en oxidationsprocess där syre och cellulosa konsumeras och koldioxid och vatten produceras. Rent empiriskt ser man att detta stämmer genom att mäta det nybildade flödet av koldioxid i transformatorn innan avgasningen börjat och något år efter avgasningen. I normala fall vid en transformator med öppen kontakt med luften i expansionskärlet sjunker koldioxidbildningen 2-4 ggr med Redfox C-Ty. I figuren nedan ser man CO 2 -produktionen i ppm/år för transformatorer med Redfox C-Ty i jämförelse med 9% av transformatorbeståndet (normalvärden) enligt Cigré och IEC. 14 12 1 8 6 4 2 CO2 - produktionstakt [ppm/år] IEC/Cigré (9%) Redfox C-Ty Den minskade åldringshastigheten som är till följd av avgasningen påverkar alltså driftsäkerheten genom att minska risken för haverier pga. mekanisk påverkan orakad av exv. åska och elektriska chocker. Risken för ett akut stopp minskar! Den primära effekten av kontinuerlig avgasning är att oljan blir kraftigt
undermättad på framför allt sitt innehåll av gaser. Oljan kan sägas bli gashungrig genom avgasningen. Detta innebär att oljans återinlöser gaser snabbare desto mer undermättad den är. Oljan bibringas härigenom en ökad marginal mot den farliga situation, den risksituation där fria gasbubblor uppträder i oljan. Fria bubblor som indirekt innebär att oljans tappar sin isolerande förmåga. Hur denna marginal verkar framgår av följande exempel: Exempel: En transformator antas innehålla 1 m 3 olja. Denna olja löser in, på naturlig väg, i direktkontakt med atmosfärisk luft vid ca +3 o C, ca 1 liter luft. Om denna transformator börjar producera gaser över ett visst flöde, övermättas oljan efter ett tag på gas så att luft-gasbubblor frigöres i transformatorn. Gasvakten larmar då och åtgärder måste vidtas. Skillnaden mellan normal driftspunkt och driftspunkt med Redfox illustreras i figuren nedan. Inlöst gas/luft [%] 14 12 1 8 6 4 2 Normal driftspunkt utan avgasning 3 ppm O2 15 ppm CO2 15-4 ppm H2O Driftspunkt med Redfox C-T y 1-6 ppm O2 1-5 ppm CO2 15 ppm H2O Inlöst vatten [ppm] Om samma transformator avgasas kontinuerligt med en Redfox C-Ty, kommer endast 1-15 liter luft att återfinnas inlöst i oljan efter en tid. Detta betyder att det genom avgasningen uppstått ett underskott på 8-9 liter luft i oljan. Detta underskott utgör nämnda marginal volym som kan tillåtas att lösas in i transformatorns olja innan oljan når gränsen för mättnad. Om gaser med höga Bunsenvärden bildas kan större volymer bindas innan övermättnad och tvärtom. 1 liter koldioxid skulle till exempel kunna tillföras mot endast ca 4 liter vätgas. Exemplet talar egentligen för sig själv. Risken för farliga händelser har minskats radikalt eftersom den gashungriga oljan snabbt och i stor mängd absorberar eventuella bubblor. Experiment har visat att den avgasade oljan löser in fria bubblor 25-5 ggr snabbare än den icke avgasade oljan. Hur stort nybildningsflöde kan accepteras vid kontinuerlig avgasning med Redfox, innan akuta åtgärder måste vidtas? Om man antar att oljans inlösta gasinnehåll maximalt tillåts växa till 5% i en felsituation dvs. att det summerade partialtrycken blir max. 5 mbar, kan Redfox ta ut ca 1 liter felgaser per dygn. Alltså förutsatt att ett fel genererar mindre än 1 liter per dygn kommer Redfox utrustningen att kunna förhindra att summa partialtryck av inlösta gaser överskrider sagda 5 mbar. Kontinuerlig övervakningen under drift! Avgasningsutrustningen Redfox C-Ty innehåller en övervakningsfunktion, som larmar om oljans inlösta koncentration av gaser ökar över ett förinställt värde. Oljans gasinnehåll, eller mera korrekt de inlösta gasernas summerade partialtryck, är en storhet som övervakas i Redfox - utrustningen. Noga räknat integreras även ångtrycket för förekommande vatten i oljan. Om summa partialtryck och ångtryck ökar över ett visst inställt värde, slutes en larmkrets i utrustningen. Larmfunktionen kan kopplas vidare, antingen via tråd eller via modem som finns som extrautrustning.
Inlöst gas/luft [%] 16 14 12 1 8 6 4 2 Buchho lzrelä lö ser ut och stänger av Mättnadsgräns Normal driftspunkt Varselgräns Driftspunkt med Redfox C-Ty Inlöst vatten [ppm] Om transformatorn börjar att gasa kommer gasutflödet från Redfoxutrustningen att öka. Som en följd av denna ökning kommer även absoluttrycket i Redfox vakuumrum att öka. Detta åskådliggörs i figuren ovan. Ett nytt balanstryck erhålles vilket registreras av en analog tryckgivare i utrustningen. Om och när tryckförändringen överstiger ett inprogrammerat värde erhålles en larmfunktion. Redfox utrustningens drift fortsätter så länge absoluttrycket är lägre än 5 mbar. Övervakningsfunktionen i Redfox C-Ty fungerar även för fel som oljeläckage och bortfall av vakuumtryck. Övervakningsfunktionen stänger då av utrustningen och ger larmfunktion. Vid avstängningen av eldriften blockeras automatiskt de hydrauliska förbindelserna med transformatorn. Mäter man flödet av felgaser! Redfox utrustningens avgasning sker oberoende av omgivningen. Ingen yttre luft eller fukt växlas genom Redfox apparaten. Den fukt och de gaser som tas ut ur apparaten har därför sin uppkomst antingen från transformatorns expansionskärl eller har genererats i transformatorns olja eller cellulosaisolering. Det finns endast oxygen, kväve och koldioxid i luften vilket gör det lätt att skilja gaser från expansionskärlet från de i transformatorn bildade gaserna. Avgasningen av oljan sker kontinuerligt. Efter en tid när gasinnehållet i oljan har nått ett nytt stationärt förhållande samlar man upp uttagna gaser från Redfox apparaten för analys och flödesbestämning. Det uttagna flödet av resp. gas kan sägas motsvara ett nära medelvärde av de nyproducerade gaserna i transformatorn. Resultatet av analysen ger ett säkert resultat, vida bättre än då analysen sker utan avgasning och baseras på kvarvarande gaser i oljan. Utan avgasning kommer kvarvarande gaser i oljan att variera eftersom utbytet av gaser i expansionskärlet varierar med temperatur och med driftförhållanden. Förutom större säkerhet i analysen ger analysen nu också direkta mätvärden på det nybildade gasernas flöde. Detta möjliggör en säker tillståndskontroll. Förutom möjligheten att fastställa åldringshastigeten på olja och cellulosan kan bildningstakten för de olika felgaserna relateras till erfarenhetsvärden, varsel och alarmgränsvärden, rekommenderade av IEC och Cigré. Detta visas i figuren nedan, respektive gas presenteras i % av varsel. Acetylen har två staplar, en för gemensamt och en för separata expansionkärl. 7 6 5 4 3 2 1 % av varselnivå H2 CH4 CO CO2 C2H4 C2H6 C2H2 C2H2 Man möter ibland påståendet att kontinuerlig avgasning sopar bort de gaser ur oljan som är nödvändiga för att kunna göra en DGA. Påståendet är i grunden felaktigt, åtminstone när det gäller Redfox utrustning. Redfox sopar aldrig bort, Redfox endast reducerar oljans inlösta gaskoncentration. Detta sker ned till ca 1-2% av dess naturliga innehåll. Reduktionen av felgaserna följer därvid
samma fysikaliska lagar som utflödet av felgaser till luften via expansionkärlet. Skillnaden är att gasutflödet via expansionskärlet alltid varierar beroende på termiska och andra okända förhållanden medan gasutflödet via Redfox blir nära konstant i tiden. Avgasningen ökar därmed säkerheten i analysen. Detta resulterar i att en DGA normalt har en mindre relativ variation av sina uppmätta gashalter mellan olika analystillfällen än vid analyser utan avgasning. Än mer felaktigt framstår påståendet, om man betänker, att Redfox utrustningen möjligör en direkt uppmätning av det nybildade gasernas flöden. Uppmätningen görs via en uppsamling av uttagna gaser, efter det att gasinnehållet nått en relativt konstant nivå. Nybildandet av olika gaser erhålls snabbt och med hög noggrannhet. Att på ett snabbt och säkert sätt få kunskap om gasningstakten är givetvis nyckeln till en säker analys av eventuellt fel i transformatorn. Sammanfattningsvis kan man alltså påstå att kontinuerlig avgasning med Redfox möjligör en säkrare DGA än utan avgasning. Möjligheten att diagnostisera feltyp och felstorlek har därtill tillkommit. Redfox utrustning kan kombineras med särskilda gasgivare med inbyggda gränsvärden. Det här finns även möjlighet att installera telefon larm som förbinder ett larm med ett SMS meddelande till jourhavande.