Transzformátor olaj on-line oldott gáz monitorok és hordozható hibagáz, analizátorok

Átírás

1 Transzformátor olaj on-line oldott gáz monitorok és hordozható hibagáz, analizátorok Morgan Schaffer oldott gáz mérési elvek kiértékelési útmutatók Mathieu Guertin Tibor Kovacs Hungary, 2010

2 MS egyedüli teljes portfóli lió,, komplett megoldások Termékek : On-line monitorok Hordozható hibagáz analizátorok Olaj etalonok Szoftver Services Oil testing Data Analysis Field services Analytical Solutions

3 Kanadai szakértők Extrém időjárási körülmények 70-90ºC hőmérséklet ingadozás a legmelegebb leghidegebb közt A műszerezés jellemző ismérvei : minőség Precízi zió & pontosság Megbízhat zhatóság g extrém körülmények között k is Eastern Canada ice storm

4 Pontosság, csúcstechnika cstechnika 1965 óta Idén 45 éves fennállási jubileum! Alapítva 1965-ben Montreal-ban, Kanada Bevezették, kifejlesztették és szabványosították a DGA-t t (oldott gáz z analízis) a 60-as évek végénv Megírt rták k az ASTM D3612** nemzetközi zi szabványt (Method A) **IEC

5 Az olaj állapotának megállap llapítása ASTM szabványok a szigetelő olajra Description Dielectric Strength ASTM Number D877/D-1816 Acidity D-974 Interfacial Tension D-971 Color D-1500 Water Content D-1533 Density D-1298 Visual Examination D-1524 Power Factor D-924 Inhibitor Content D-4768 Dissolved Gas Analysis D-3612 Furan Analysis D-5837 Detect insulation degradation Olaj minőségvizsgálatok Kezdődő problémák észlelése

6 ASTM 3612: Extrakci kciós módszerek A B C Vákuumos Extrakci kció Oil sample is exposed to a vacuum to extract the gases which are then collected and analyzed by GC. Átöblítéses kinyerés Oil is injected directly into the instrument. Nitrogen is allowed to bubble through the sample. This strips the gases from the oil where they are analyzed by the attached GC. Fejrész sz-tér analízis Equilibrium between gas phase and liquid phase at known pressure, temperature and volume, the gases are then analyzed by GC Mindegyik módszer Gázkromatográfián n alapul (GC)

7 Hibaszázalékok az A és a C kinyerési módszernél Extraction efficiencies D3612A (25/700ml) D3612C (15/20ml) % extraction Oswald solubility coefficient A gázok és az olaj típusa kihat a pontosságra

8 Regular use of standards required by ASTM ASTM 3612: Szabvány

9 Precízi zió & Pontosság Kihatás s a mérésekrem Precíz de nem pontos Precíz ÉS pontos Mindkét kritérium döntő fontosságú a helyes diagnózis felállításában és döntéshozatalban

10 Pontos-e az oldott gáz analízis eredménye? A diagnózis megbízhatósága nagyban függ az oldott gáz analízis (DGA) pontosságától CIGRE result for Round Robin Test (RRT) at low concentration levels. Results of individual laboratories (.) and prepares DGA standard value (x) IEEE August 2005, M. Duval, J. Dukarm, Improving the reliability of transformer in gas-in-oil diagnosis

11 MS Olaj Etalonok: TRUE NORTH Low level (10 ppm) Medium level (100 ppm) High level (500 ppm) Real Life (Avg ppm) Nemzetközi szabványok mint az ASTM 3612 és IEC előírják hogyan készítsünk gáz-az-olajban etalonokat. A procedúra költség és időigényes, és magasan kvalifikált szakembereket igényel A Morgan Schaffer több mint 6 éve szállít DGA etalonokat a laboroknak, több ezer etalon biztosítva világszerte.

12 DGA - oldott gáz analízis A folyamat lépéseil jar Mintavételi pont syringe Mintavételi technikák és helyszínek csomagolás szállítás Minta előkészítés Gáz kinyerés Szétválasztás és mérés Sok különböző lépcső A változók nehezen nyomonkövethetők Több operátor vesz részt a folyamatban

13 DGA Ideális vs realitás jar Sampling point syringe Sampling techniques & location Packaging & handling Transportation Sample preparation Gas extraction Gas separation and measurement Ideális eset 100ppm 100ppm 100ppm 100ppm 100ppm 100ppm 100ppm N i n c s v e s z t e s é g / n i n c s e n e k v á l t o z ó k Legjobb eset Legroszabb eset 100ppm 99ppm 98ppm 98ppm 97ppm 95ppm 95pm L i t t l e v a r i a t i o n s / c o n t r o l l e d p r o c e s s 100ppm 92ppm 85ppm 82ppm 79ppm 69ppm 65ppm P r o c e s s o u t - o f - c o n t r o l / n o a c c u r a c y Issue with sample preparation / gas extraction / separation / measurement

14 DGA Ideal vs reality: how do you know? H 2 hypothetical concentration Ideal situation Ideal situation Sampling point jar syringe Sampling techniques & location Packaging & handling Transportation Sample preparation Gas extraction Gas separation and measurement 100ppm 100ppm 100ppm 100ppm 100ppm 100ppm 100ppm 100ppm 100ppm 100ppm 100ppm Use of gas-in-oil standards TN 10 / 100 / 500 / TrueLife If process is accurate and precise Expected results of testing TrueNorth = +/- 5% T R A C E A B I L I T Y O F G A S C O N C E N T R A T I O N

15 Termékek és s szolgáltat ltatások Műszerezés MYRKOS Hordozható hibagáz analizátor PPM jegyzőkönyvező szoftverrel CALISTO SzériaS Online trafó-olaj monitorok Calisto Access szoftverrel Labor szolgáltat ltatások Olaj Etalonok Software OIL LIMS SAMPLE MANAGER

16 1. Gases DGA oldott gáz g z analízis : Hibagázok 2. Present in very small quantities (ppm) 3. No bubbles, i.e. dissolved in oil 7 hibagáz Carbon dioxide (CO 2 ) Carbon monoxide (CO) A szigetelt tank szivárgására utal A szigetelés túlmelegedésére utal Hydrogen (H 2 ) Methane (CH 4 ) Ethylene (C 2 H 4 ) Ethane (C 2 H 6 ) Acetylene (C 2 H 2 ) Állapot/hibák rosszabbodására utal A gázok a komplex olaj/szénhidrogén molekula különféle (hő és elektromos) sokkok hatására való szétbomlásából és az atomok újra-kombinálódásából keletkeznek. Többféle módszer létezik a DGA eredményeinek kiértékelésére (Duval háromszög, Roger Arány stb.). A DGA egyértelműen jelzi a problémát.

17 Éghető gázok keletkezési trendje Domino Effect / rapid escalation A csökkenő trend téves következtetéseket szülhet (hiba megszűnés) Csak 2 gáz mutat folyamatosan növekvő trendet

18 Hibagázok okozói Hibagázeloszlás a probléma jellege szerint H2 CO Corona C2H4C2H2 CH4 CO C2H6 C2H2 C2H6 C2H4 Arcing H2 H 2 jelen van minden probléma típusnál CH4 C2H4 C2H6 C2H2 CH4 C2H6 C2H4 H2 C2H2 H2 CH4 CO C2H2 C2H6 H2 CO CH4 Arcing is the most concerning type of fault condition as it typically escalates to a transformer failure. CO Papír túlmelegedés C2H4 Olaj túlmelegedés Calisto / Calisto 2 Proven records of Precise and Accurate readings

19 Transzform formátor monitoring: 3 kulcs adat no.1 képesség az állapotváltozás észlelésre MINDEN esetben = Védelmi adat. no.2 Képesség az állapotváltozás követésére = Monitoring adat. no.3 Képesség a rossz állapot diagnózisának felállítására = Diagnosztikai adat.

20 Calisto SzériaS Detekt ktálás Monitoring On-Line Diagnózis ha szüks kséges

21 Calisto & Calisto 2 Oldott H 2 /CO plussz H 2 O Monitor Precíz és pontos mérés külön-külön minden oldott gázra H 2 & H 2 O Accuracy: H 2 +/- 5% H 2 O +/- 3% Lehetővé teszi a Detektálás Monitoring H 2, CO & H 2 O Accuracy: H 2 +/- 5% CO +/- 15% H 2 O +/- 3% Minden típusú állapotváltozást Állapotváltozási trend követést

22 Calisto & Calisto 2 Oldott Hidrogén és Nedvesség Monitor Why Hydrogen? H 2 Hidrogén keletkezik minden jellegű transzformátor hibánál Detecting low concentrations of dissolved hydrogen will trigger the alarm well before the Buchholz relay is tripped. Calisto műszaki adatok: folyamatos H2 mérés 5 Programozható Alarm relé Méréstartomány : 2 50,000 ppm Adatmemória : 6,000 adat Mintavétel : 5 másodpercenként Why Water? H 2 O A nedvesség befolyásolja a szilárd szigetelés dielektromos jellemzőit. folyamatos H 2 O mérés Data storage: 6,000 records Reported in ppm, %RS at 25 o C, or %RS at specific transformer temperature Selection table of oil type Why Carbon Monoxide**? A CO a cellulóz lebomlás terméke. Lokalizált papír-szigetelő túlmelegedés eredménye. folyamatos CO mérés Méréstartomány: ,000 ppm Adatmemória : 6,000 adat CO **Calisto 2 only

23 Calisto & Calisto 2 Olaj keringtető és előkészítő áram-kör Folyamatos olaj keringtetés Integrált áramlás figyelés Precíziós hőszabályzás = Fejlett mintavételezés a gyors hibajelzéshez a rendszer üzembiztos működése alapértékek / trendek reproduktivitása

24 Calisto & Calisto 2 Calisto & Calisto 2 Olaj keringtető és előkészítő áram-kör Pumpa : 6 Hz Olaj áram : 60 ml/min Az olaj a gázkinyerő kamrában óránként 40-szer cserélődik Gáz kinyerő kamra Olaj keringtető pumpa H2 detektor tor port H2O mérőcellam Primér r hőcserh cserélő

25 Calisto & Calisto 2 Calisto & Calisto 2 Olaj keringtető és előkészítő áram-kör 7 Gáz egyensúlyi állapot Calisto PTFE GázG Extrakci kciós szonda Ellenáll a vákuumnak

26 Calisto 2 Kommunikációs funkciók Minden felhasználói igényt kielégít

27 Calisto 2 Calisto 2 Mit kell róla tudni TCD (hőkonduktivit konduktivitás s szenzor) méri m : H 2, CO Nedvesség H 2 O monitoring. 5 Alarm Relé : NO/NC Kontakt, szabadon konfigurálható, ön-teszt és mérési alarm kondíciók. Mérés Alarmok : Programozható dupla szint és TREND ALARM H 2, CO & H 2 O Olaj áramlás Alarm Olaj Típus Szelekció (6): (6): Oswald oldékonysági koefficiens Garancia : 3 év / 5 év a keringtető pumpára, hőmérséklet szabályzó rendszerre, a gázkinyerő rendszerre és TCD szenzorra

28 Calisto & Calisto 2 Calisto & Calisto 2 Telepítés

29 Morgan Schaffer : Komplett megoldást nyújt Diagnosztikai érték Calisto O L M p o r t f o l i o Calisto 2 Calisto Calisto Mért gáz-komponensek Olaj etalon Hord. / labor IEC megfelelőség Information systems OIL LIMS Az Egyetlen OLM gyártó Laborral + ISO 17025

30 $ Transzform formátor : Elektr tromos hálózat A globális kép Nagyszámú transzformátor monitoringja esetén Lényeges megtakarítások érhetők el Hibák történnek csak idő és valószínűség kérdése!! Time

31 Az Online monitoring költségei Diagnostic Diagnosztikai Value : Approx. adat : Monitoring Monitoring Value : adat 0 Approx. : 0$ Hibadetektálási adat : kb év Ha hibajelenségek nincsenek egy trafó élettartama alatt, csak a Hibadetektálási adatot Kell megfizetni

32 Az Online monitoring költségei Állapotváltozás Condition : költség change átszervezés Diagnostic Value Diagnosztikai adat Monitoring Value adat Detektálási adat év Állapotváltozás esetén a Diagnosztikai adatok fontosak, de egyébként elég a Detektálási és/vagy Monitoring adat

33 Online monitorok ok Lefedettség optimalizálás Új Detektál Monitor Diagnózis Alállomás Ha a trafó állapota rosszra fordul Kritikus 1 Kritikus 2

34 Online monitorok ok Riasztás New Detect Monitor Diagnose Sub-station hiba alarm jelzés az alállomás felé 1 Critical 1 Critical 2

35 Online monitorok ok A riasztás elindítja a helyszíni szemlét és a Myrkos DGA-t New Detect Monitor Diagnose Alállomás Riasztásra a helyszíni karbantartó csapat a DGA eredményekhez fordul. Critical <<<< 1 nap a diagnózis erdményei a döntéshozók kezében vannak or Lab DGA Critical 2

36 Online monitorok A multigáz monitorral behatóan figyelhetjük a kritikus trafót Detect New Monitor Diagnose A kérdéses trafó állapotfelmérése utáni lehetőség : Sub-station 1 ASTM D3612 IEC Critical 1 On-site Condition assessment 2 3 Critical 2 ha szükséges : on-line multigas monitor a problémás helyekre

37 Online monitorok ok Teljes diagnosztika a Calisto többgázas online monitorokkal Egyedülálló Calisto tulajdonságok olaj keringtető rendszer - rozsdamentes acél csövezés - folyamatos olaj áramlás figyelés mintaelőkészítés + hőmérséklet szabályzás felcserélhető kialakítás megegyező telepítési felületek Calisto 1/2/5/9 H2 + CO + Duval gázok + H2O 7 hibagáz + O2 + N2 + H2O

38 Calisto Multigas Gas detection Gas separation Gas dilution and injection Oil conditioning and gas extraction Proven technologies packaged for long term reliability

39 Calisto Multigas Specifikus gázkromatográf

40 On-line kalibrálás Calisto Multigas

41 Vivőgáz Calisto Multigas Gázpalack : 2 évre való 6N He Adagoló rendszer: Figyeli és szabályozza a nyomást (szenzor / kapcsoló)

42 Calisto Multigas O t h e r F e a t u r e s & B e n e f i t s Legkisebb detektálási limitek az iparban a kulcs gázokra : H 2, CH 4, C 2 H 2, C 2 H 4 és C 2 H 6 (Opció SF 6 ) legnagyobb méréstartományok az iparban az összes gázra; pontosság fémjelezve a NIST szabványok és a Morgan Schaffer ISO17025 akkreditált DGA labor által; kompatibilis az ALÁLLOMÁS SZABVÁNYOKKAL a szigetelésre (IEC and IEC ); beépített gáz és nedvesség oldékonysági együtthatók a legtöbb használatos szigetelő közegre; előlapi kijelző és interfész; 3 évnyi adatbank; IEC kommunikációs protokoll Egyedi felcserélhető telepítési kivitel C1, C2, C5 & C9

43 MYRKOS MicroGC ASTM/IEC compliant On-site Dissolved Gas Analysis

44 Új Myrkos terepi Kitt tulajdonságok katonai spec. Lithium Ion telep 7 óra független működés 300 újratöltés. beépített He vivőgáz tank 40 óra újratöltés nélkül No He bottle for O2/N2 analysis anymore. kompakt kivitelű műszerbőrönd. könnyű beállítás működés közben. flexibilis adat management hord. PCvel

45 MYRKOS Labor kitt oldott gáz analízis A hordozható micro-gc könnyen lehetővé teszi a pontos és gyors oldott gáz analízist laborban vagy terepen egyaránt IEC / ASTM 3612 Operational Excellence Cost savings Speed of execution Pontosság : +/- 5% Ismétlőképesség : +/- 2% Olaj etalonokkal periodikusan kalibrálható Mintavevő fecskendő hordtáska

46 MYRKOS helyszíni oldott gáz analízis Stable H2 condition Korai hibagáz észlelés a Calisto 2 és Myrkos-al Unstable H2 condition Detect Monitor Alert? Critical early detection in H2 change On-site visit / visual inspection Tonon-site/sampling 1-10 óra PLUSSZ MYRKOS = Tonon-site DGA/ immediate result Tlab analysis 0.1 Hours 1-5 nap Diagnózis

47 Calisto adatok esettanulmányok nyok

48 Calisto adat H 2 monitoring Stabil 20 ppm növekvő H 2 koncentráció 100 ppm/hó 1 hónapnyi intervallum

49 Calisto adat H 2 O monitoring - változás ppm 1-havi periódus Ciklikus F(terhelés) ppm 1-havi periódus

50 Calisto adat korai hibajelzés -H 2 monitoring Hirtelen növekvő H 2 koncentráció 30ppm/óra! Lassú növekedés H 2 képződés

51 Calpine, AL Hydrogen sudden increase from 80 to 3800 ppm Transformer sent back to factory in Mexico for repair (6 months) Transformer back in service. Calisto indicates 10 ppm of Hydrogen Reference: John Kirk, Calpine Morgan Energy Center,

52 Calisto 2 Data File ( h26).bnk Hydrogen Carbon Monoxide Moisture Temperature

53 CASE STUDY CASE STUDY Hydro One T13 ( h27).bnk Fault onset Fault evolves with load Despite stable load, faults keeps evolving. Transformer is shut down.

54 CASE STUDY CASE STUDY CFE, Mexico Transformer sent to factory for major maintenance; A few months after the unit was back in service, alarms were triggered by the on- line monitor; The data recording showed significant increase in the H2 content; The DGA results confirmed the H2 reading of the instrument; Cause: During the investigation, the manufacturer found a defective part inside the unit. This was causing a false contact between the internal plates and creating micro-arcs arcs.

55 A műszerkatalógusok és s műszaki m leírások megtalálhat lhatók: / Köszönöm!

56 MS Oil Standards: traceability TRUE NORTH - Traceability of gravimetric measurements

57 TRUE NORTH Portfolio

58 ASTM 3612: Gas Standards CALGAS - Traceability of primary gas standard

59 TRUE NORTH How stable is True North? Each batch is manufactured in a specially designed container The container is designed to optimize transfer to oil syringes without contamination Batches were tested for gas concentration stability for periods of up to one year * Of course for results that are more Precise and Accurate we recommend to use the standards within 30 days of manufactured date