CZ303753B6

CZ303753B6 - Zpusob kvantitativního merení produkce nebo spotreby plynu a zarízení k provádení tohoto zpusobu

Info

Publication number: CZ303753B6
Application number: CZ20060755A
Authority: CZ
Inventors: Altmann@Josef
Original assignee: Altmann@Josef
Priority date: 2006-12-01
Filing date: 2006-12-01
Publication date: 2013-04-24
Also published as: CZ2006755A3; US7474186B2; US20080127714A1; EP1950774A2; EP1950774A3

Abstract

Resení se týká zpusobu kvantitativního merení produkce nebo spotreby plynu, zejména provozního merení produkce nebo spotreby plynu ve výkonových transformátorech. Resení se týká také zarízení k provádení tohoto zpusobu. Zpusob kvantitativního merení probíhá ve dvou krocích. Nejprve je zjisten prutok oleje jako nosice vsech plynu mezi nádobou (10) transformátoru (1) a konzervátorem (11) pomocí dynamické zmeny koncentrace kalibracního plynu v olejové náplni (12) nádoby (10) transformátoru (1), pricemz známý objem olejové náplne (12) nádoby (10) transformátoru (1) je vyuzit jako dobre definovatelná kapacita, ve které dochází k pozadované dynamické zmene. Pozadovaná zmena koncentrace kalibracního plynu v olejové náplni (12) muze být pritom dosazena dvema základními zpusoby postupu: Je-li pouzit jako kalibracní plyn dusík N, který je vzdy v olejové náplni prítomen, je olejová nápln (12) vyvakuována a následne se zmerí casová zmena prirozeného zpetného sycení olejové náplne (12) dusíkem ze vzdusného okolí. Druhý postup pouzívá nuceného sycení olejové náplne transformátoru kalibracním plynem, který za normálních okolností není v této olejové náplni obsazen. Kalibracní plyn je nucene zaveden do olejové náplne konzervátoru (11) a následne je zmeren nárust jeho koncentrace v olejové náplni (12) nádoby (10) transformátoru (1). Ze zmereného gradientu zmeny koncentrace kalibracního plynu v olejové náplni (12) a hodnot koncentrací kalibracního plynu jak v olejové náplni (12) nádoby (10) tak v olejové náplni konzervátoru (11) je pak urcen objemový tok oleje mezi obema nádobami (10). Pomocí známé hodnoty prutoku oleje mezi nádobou (10) transformátoru (1

Description

(57) Anotace:

Řešení se týká způsobu kvantitativního měření produkce nebo spotřeby plynů, zejména provozního měfení produkce nebo spotřeby plynů ve výkonových transformátorech. Řešení se týká tató zařízení k provádění tohoto způsobu. Způsob kvantitativního měření probíhá ve dvou krocích. Nejprveje zjištěn průtok olejej ako nosiče všech plynů mezi nádobou (10) t ransfo imátoru (1) a konzervátorem (11) pomoc í dynamické změny koncentrace kal ibračního plynu v olejové náplni (12) nádoby (10) transformátoru (1), přičemž známý objem olejové náplně (12) nádoby (10) transformátoru (1) je využit jako dobře definovatelná kapacit a, ve které dochází k požadované dynamické změně. Požadovaná změna koncentrace kalibračního plynu v olejové náplni (12) může být přitom dosažena dvěma základními způsoby postupu:

Je4 i použit jako kalibrační plyn dusík N, kterýje vždy v olejové náplni přítomen, je olejová náplň (12) vy vakuována a následně se změn casovázměna přirozeného zpětného sycení olejové náplně (12) dusí kem ze vzdušného okolí. Druhý postup používá nuceného sycení olej ové náplně transformátoru lalibračním plynem, který zanormálních okolností není v této olejové náplni obsažen. Kalibrační plyn je nucené zaveden do olej ové náplně konzervátoru (11) a následněje změřen náiůstjeho koncentrace v olejové náplni (12) nádoby (10) transformátoru (1). Ze změřeného gradientu změny koncentrace kalibračního plynu v olejové náplni (12) a hodnot koncentrací kalibračního plynu jak v olejové náplni (12) nádoby (10) tak v olejové náplni konzervátoru (11) je pak určen objemový tok oleje mezi oběma nádobám i (10). Pomocí známé hodnoty průtoku oleje mezi nádobou (10) transformátoru (1) a konzervátorem (11) a časového sledu změřených koncentrací všech sledovaných plynů změřených

DGA analyzátorem (3) v obou nádobách (10), jsou pak kvantitativně určeny toky všech sledovaných plynů odpovídající produkci nebo spotřebě těchto plynů v nádobě (10) t ransfo rmátoru (1J

Způsob kvantitativního měření produkce nebo spotřeby plynů a zařízení k provádění tohoto způsobu

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu kvantitativního měření produkce nebo spotřeby plynů a zařízení k provádění tohoto způsobu, které je zvláště vhodné pro kvantitativní měření produkce nebo spotřeby plynů ve výkonových transformátorech a ostatních vysokonapěťových zařízeních naplněných transformátorovým olejem za jejich normálního provozu.

Dosavadní stav techniky

Stávající měření a identifikace vad spojených s produkcí nebo spotřebou plynů ve výkonových transformátorech je prováděno tzv. DGA metodou (Diluted Gas Analysis method). Tato metoda využívá skutečnosti, že plyny které v transformátoru vznikají nebojsou do transformátoru přiváděny za vzdušného okolí, se za normálních okolností zcela rozpouštějí v jeho olejové náplni. Pokud chceme zjistit, zdaje daný plyn v transformátoru přítomen a v jaké koncentraci, postačí odebrat z olejové náplně tohoto stroje vzorek oleje, daný plyn, spolu s dalšími plyny, z oleje vytěsnit a zavést směs plynů do DGA analyzátoru. Výstupem analyzátoru je pak relativně velmi přesné měření hodnoty obsahu vybraných plynů, které daný olej obsahuje.

Na tento krok pak navazuje diagnostická procedura, která z absolutní hodnoty změřených plynů a z jejich poměrného zastoupení, identifikuje zdroje plynů a určuje na základě koncentrace daného plynu v oleji a následně i rozsah vady v daném transformátoru. V praxi se ovšem ukazuje, že tato diagnostika vad tj. zdrojů rozkladných plynů a plynů produkovaných při oxidačním stárnutí oleje a celulózových materiálů u transformátorů, má vážné nedostatky.

Základním nedostatkem dnešní diagnostiky vad transformátoru, resp. intenzity jeho oxidačního stárnutí je chybný popis a chápání samotného pohybu plynů v olejové náplni transformátoru.

Tento pohyb je možno popsat pro většinu plynů jednoduchou hydraulickou analogií.

Olejovou náplň nádoby transformátoru je možno myšlenkově nahradit nádobou, do které plyn z dané vady natéká a současně také tento plyn nádobu opouští (v realitě se plyn z vady rozpouští v olejové náplni a současně v oleji rozpuštěný plyn je vynášen proudem oleje z nádoby transformátoru do konzervátoru a odtud difúzí uniká do vzdušného okolí). Koncentrace plynu v olejové náplni transformátoru pak tedy není dána pouze intenzitou nátoku nebo výtoku daného plynu (tj. množstvím plynu, který daná vada transformátoru produkuje nebo spotřebovává), ale také intenzitou výtoku nebo tj. množstvím daného plynu, která nádobu opouští nebo do nádoby natéká (množstvím plynu které, opouští nádobu transformátoru a uniká do vzdušného okolí nebo natéká ze vzdušného okolí do této nádoby). Z této analogie je již dobře patrný fundamentální nedostatek dnešního diagnostického postupu. Zatímco obsah sledovaného plynu v oleji je možno pomocí DGA analyzátoru zjistit relativně velmi přesně, nelze za zhruba ustálených podmínek, za kterých se dnešní měření provádí, žádným jednoduchým způsobem z této naměřené hodnoty zjistit, kolik plynu do nádoby transformátoru natéká a vytéká, ani co způsobilo případný nárůst nebo pokles takto naměřené hodnoty. Velikost vady, která daný plyn produkuje (nebo spotřebovává) tedy nelze kvantifikovat a dokonce nelze ani jednoznačně a spolehlivě určit, zda se daná vada zmenšuje nebo zvětšuje.

Vysoká koncentrace plynu v olejové náplni nádoby transformátoru totiž může být stejně dobře způsobena vysokým nátokem plynu z dané vady do olejové náplně nádoby transformátoru, stejně tak jako sníženým odvodem plynu z nádoby transformátoru do okolí. Jinými slovy - vlastní měření koncentrace plynů v oleji nám nepodává, a ani principiálně nemůže podat, žádnou skuteč- 1 CZ 303753 B6 ně relevantní informaci, vyjádřenou v obvyklých objemových nebo hmotových jednotkách, jak o velikosti vady v transformátoru tak o její případné změně. Totéž platí o intenzitě oxidačního stárnutí oleje a celulózy, kterou chceme v transformátoru zjistit.

Dnešní praxe tento nedostatek stávající diagnostiky obchází tím, že výtok plynů z nádoby transformátoru do okolí považuje a-priori za konstantní a diagnostický závěr opírá o srovnání současných a dříve naměřených hodnot koncentrace jednotlivých plynů v oleji. Pokud obsah plynu v oleji stoupá, dnešní diagnostika tento nárůst jednoznačně spojuje s vyšší produkcí daného plynu v nádobě transformátoru a naopak pokud klesá, je předpokládáno, že produkce plynu danou vadou poklesla.

Tento předpoklad je chybný, protože odvod plynů z nádoby transformátoru není konstantní, aleje zprostředkován zejména proměnným průtokem oleje mezi nádobou transformátoru a konzervátorem. Průtok oleje je řízen jednak časovou změnou teploty olejové náplně transformátoru (průtok mezi nádobou transformátoru a konzervátorem je dán dilatací olejové náplně) ajednak teplotním rozdílem mezi teplotou olejové náplně a okolí, který ovlivňuje stálý průtok oleje mezi nádobou transformátoru a konzervátorem v rámci termosifonového efektu.

Pokud dojde ke změně teploty transformátoru, způsobu jeho zatěžování nebo změně teploty okolí atd. okamžitě také dojde ke změně průtoku oleje mezi nádobou transformátoru a konzervátoru a následně i změně koncentrací všech plynů, které jsou v olejové náplni nádoby transformátoru rozpuštěny, ačkoliv vlastní produkce daného plynu se nemusí měnit. Relativní malá vada v transformátoru pak může při nízkém odvodu plynu z nádoby transformátoru způsobit značný nárůst koncentrace daného plynu v nádobě stroje a bude následně diagnostikována jako velká vada a naopak relativně velká vada může při intenzivním odvodu plynu z této nádoby způsobit malý nárůst koncentrace a následně bude interpretována jako malá vada.

Dnešní DGA navíc není principiálně schopna kvantifikovat ani průtok oleje mezi nádobou stroje a konzervátorem a proto také není schopna kvalifikovat množství plynu, které je mezi oběma nádobami olejem transportováno.

Standardně pojatá interpretace měření pak nevyhnutelně produkuje celou řadu více či méně paradoxních závěrů o stavu sledovaného transformátoru.

Tato diagnostická metoda má tedy nejméně tři zcela základní nedostatky:

> nerespektuje fyzikální realitu měřeného systému a při jeho měření používá apriorní předpoklad konstantního odvodu / přívodu plynů ze systému, který je obecně nesprávný a navíc není tento apriorní předpoklad nijak kvantitativně ověřován > není schopna posoudit velikost vady standardním tj. kvantitativním měřením, které nám poskytuje skutečně relevantní informaci tím, že udává, kolik daného plynu v čase daná vada produkuje > není schopna jednoznačně rozlišit, zdaje naměřené zvýšení nebo snížení obsahu specifického plynu způsobeno zvětšením nebo zmenšením dané vady nebo naopak zmenšením resp. zvětšením odvodu / přívodu plynu z / do nádoby transformátoru.

Podstata vynálezu

Uvedené nedostatky podstatně omezuje způsob kvantitativního měření produkce nebo spotřeby plynů a zařízení pro provádění tohoto způsobu podle vynálezu, který využívá k diagnostice vad výkonových transformátorů pomocí DGA odlišného fyzikálního přístupu. Nový způsob kvantitativního měření je založen na následujících předpokladech:

. 5 .

o olejová náplň nádoby transformátoru, jejíž objem můžeme přesně určit, je využita jako měřicí kapacita, jejíž dynamické chování můžeme přesně fyzikálně a matematicky popsat o skutečný průtok oleje mezi konzervátorem a nádobou transformátoru je možno změřit tím, že nejprve olejovou náplň nádoby transformátoru nejprve zbavíme nebo nasytíme kalibračním plynem a následně budeme sledovat nárůst (nebo pokles) obsahu tohoto plynu rozpuštěného jak v olejové náplni nádoby transformátoru, tak konzervátoru.

o toky všech plynů do / z nádoby transformátoru je možno určit:

o ze známého průtoku oleje mezi nádobou transformátoru a konzervátorem o změřením koncentrace všech relevantních plynů jak v nádobě transformátoru, tak v konzervátoru o změřením gradientu nárůstu (nebo poklesu) daných plynů v této nádobě.

Pro dosažení dostatečné dynamické odezvy v koncentraci kalibračního plynu a tím i požadované přesnosti měření je pak použita:

> vakuace olejové náplně nádoby transformátoru - náplň je nejprve vyvakuována tj. zbavena kalibračního plynu (a všech ostatních plynů), které jsou v ní rozpuštěny, a pak je vakuový separátor plynů vypnut a počíná vlastní měření dynamické odezvy tj. sycení zkoumaného systému kalibračním plynem (obvykle dusíkem) a ostatními plyny z konzervátoru > zavedení vhodného kalibračního plynu do konzervátoru tak, aby bylo dosaženo rychlého nárůstu obsahu kalibračního plynu v olejové náplni konzervátoru a následně postupného nárůstu obsahu tohoto plynu v olejové náplni nádoby transformátoru.

Kalibrační plyn (K.) se přitom musí v transformátoru chovat jako inertní plyn (nesmí být v této soustavě ani produkován ani spotřebováván) a dynamiku změny jeho koncentrace v nádobě transformátoru o objemu oleje V_n je proto možno popsat jednoduchou diferenciální rovnicí:

(1) V_n . dC_K,n / dt = V_o . (C_K,kon _ Ck,„) kde:

V_n známý objem oleje v nádobě transformátoru dC_K „ / dt saturační gradient kalibračního plynu (K) v olejové náplni nádoby transformátoru v₀ objemový tok oleje mezi konzervátorem a nádobou stroje

CYkon obsah kalibračního plynu v olejové náplni konzervátoru

Ck,„ obsah kalibračního plynu v olejové náplni nádoby transformátoru dt časový přírůstek

Ze změřené změny koncentrace kalibračního plynu jak v nádobě Ck,„ a v konzervátoru CYkon, je pak možno pomocí jednoduchého matematického modelu určit saturační gradient dCi<,n! dt kalibračního plynu v nádobě transformátoru viz obr. 1. na kterém jsou ukázány časové změny koncentrace kalibračního plynu změřené jak v nádobě transformátoru, tak v jeho konzervátoru.

Objemový tok oleje mezi nádobou a konzervátorem je pak možno jednoduše vypočítat výrazem:

- J CZ 303753 B6 (2)v₀ V_n.(dC_K,„/dt)/(C_K,_k0„-C_K,_n)

Jinými slovy, zjistily jsme jaký objemový tok oleje v₀ je nezbytný k tomu, aby:

o ve známé kapacitě tj. objemu oleje v nádobě transformátoru V_n o při změřeném koncentračním rozdílu obsahu kalibračního C_Kko„ - C_K>n mezi konzervátorem a nádobou transformátoru, o došlo ke změřené časové změně obsahu kalibračního plynu dC_K,_n / dt v nádobě transformátoru.

Následné určení produkce plynu X danou vadou v nádobě transformátoru je pak již snadné, protože každý jednotlivý plyn X se v olejové náplni nádoby transformátoru chová tak, jakoby byl v této náplni sám a dynamiku změny koncentrace tohoto plynu tedy můžeme popsat diferenciální rovnicí:

(3) Vn . dCx_>n / dt - v_o . (Cx _kon - Cx,_n) + V_X protože opět známe pro daný plyn X časový průběh jeho koncentrací jak v nádobě tak, v konzervátoru, jsme opět schopni určit jeho gradient dC_{X n} / dt a tok plynu v_x z vady produkující plyn X je tedy dán výrazem:

(4) v_x = V_n. dC_{X n} / dt - v₀. (C_x,_kon - C_x,n) kde:

v_x objemový tok plynu X produkovaného v nádobě transformátoru dC_{x n} / dt gradient nárůstu koncentrace plynu X v nádobě transformátoru v₀ zjištěný objemový tok oleje který protéká mezi konzervátorem a nádobou stroje

Cx,_kon obsah plynu X měřený v olejové náplni konzervátoru

C_{x n} obsah plynu X v měřený olejové náplni nádoby transformátoru

Stejně jednoduše lze zjistit i spotřebu daného plynu v nádobě transformátoru. S ohledem na oxidační stárnutí transformátoru nás zajímá pouze spotřeba kyslíku (02) a dynamiku tohoto procesu můžeme popsat výrazem (5):

(5) V_n . dCo2,n / dt = V_o (Co2,_kon — Co2,n) — V02 a protože známe průtok oleje v₀ mezi nádobou transformátoru a konzervátorem je objemová spotřeba kyslíku v nádobě transformátoru dána výrazem:

(6) Vq₂ — V_o . (Co2_lkon Č-O2,n) V_n dCo₂,n ! dt

Vq2 objemový tok kyslíku spotřebovávaného v nádobě transformátoru dCo2,_n / dt gradient nárůstu koncentrace kyslíku v nádobě transformátoru v₀ objemový tok oleje který protéká mezi konzervátorem a nádobou stroje

Co2,_kOn obsah kyslíku měřený v olejové náplni konzervátoru

Co2.n obsah plynu kyslíku v měřený olejové náplni nádoby transformátoru

-4CZ 303753 B6

Výhodou způsobu kvantitativního měření produkce nebo spotřeby plynů podle vynálezu je zejména skutečnost, že tento způsob měření nám skutečně poskytuje relevantní kvantitativní představu o velikosti vad, které v daném transformátoru existují.

Další výhodou tohoto způsobu měření je pak možnost zpětné kalibrace měření, která byla získána standardní metodikou, respektive odhalení a vyloučení možných chybných diagnostických závěrů které byly na základě této metody učiněny.

Další podstatnou výhodou tohoto způsobu je pak skutečnost, že toto měření můžeme provádět kdykoliv za normálního provozu transformátoru a bez jeho větších úprav.

Objasnění výkresů

Obr. 1 Dynamika změny obsahu kalibračního plynu rozpuštěného v olejové náplni nádoby transformátoru a konzervátoru, kde křivka n znázorňuje změřený obsah kalibračního plynu v olejové náplni nádoby transformátoru a křivka k znázorňuje změřený obsah kalibračního plynu rozpuštěného v olejové náplni konzervátoru.

Obr. 2 Zařízení, s jehož pomocí je realizováno měření založené na vyvakuování olejové náplně nádoby transformátoru.

Obr. 3 Zařízení, s jehož pomocí je realizováno měření založené na řízením jednorázovém sycení olejové náplně nádoby transformátoru kalibračním plynem.

Příklady uskutečnění vynálezu

První příklad praktické realizace způsobu kvantitativního měření produkce nebo spotřeby plynu podle vynálezu je znázorněn na obr. 2, na kterém je znázorněno zařízení, s jehož pomocí je realizováno měření založené na vyvakuování olejové náplně nádoby transformátoru.

Zařízení sestává z vakuového separátoru 2, DGA analyzátoru 3, hydraulického přepínače 4 a řídicího počítače 5 připojené k měřenému transformátoru 1.

Transformátor 1 zde sestává z nádoby 10, ve které je umístěna jeho aktivní část sestávající z magnetického obvodu 100 a vinutí 101, vnořená do olejové náplně 12 nádoby 10, ke které je shora spádovým potrubím 111 připojen konzervátor 11, z jehož horní části je jednak vyvedeno v obrázku nezakreslené vzduchové potrubí propojující konzervátor 11 s okolní atmosférou a jednak je v jeho horní části situována zátka 112. Do boku nádoby 10 transformátoru 1 je současně zabudován horní odběrový kohoutek 16, střední odběrový kohoutek 15 a spodní odběrový kohoutek 14.

Vlastní hydraulické propojení transformátoru 1 s vakuovým separátorem 2 je jednak provedeno sacím potrubím 21, které je vyústěno ze středního odběrového kohoutku 15 a zaústěno do horní části vakuového separátoru 2 a jednak výtlačným potrubím 22 které vychází z levé strany vakuového separátoru 2 a je spojeno se spodním odběrovým kohoutkem 14. Hydraulické propojení transformátoru 1 s DGA analyzátorem 3 je provedeno jednak pomocí prvního odběrového potrubí 31, kteréje připojeno na horní odběrový kohoutek J_6 a svým druhým koncem připojeno na hydraulický přepínač 4, jehož otočný volič 40 je v tomto případě natočen o 90° ve směru hodinových ručiček vůči poloze zakreslené v obr. 2 a propojuje první odběrové potrubí 31, spojovacím potrubím 34 s DGA analyzátorem 3, a jednak pomocí druhého odběrového potrubí 32, jehož horní část je zaústěna do spodní části konzervátoru 11, prochází zátkou 112 a spodní část tohoto potrubí je shora zavedena do hydraulického přepínače 4 jehož otočný volič 40, v tomto druhém případě, v poloze zakreslené v obrázku 2, propojuje dlouhé odběrové potrubí 32, spojo- 3 CZ 303753 B6 vacím potrubím 34 s DGA analyzátorem 3, zatímco DGA analyzátor 3 je dále propojen vratným potrubím 33 s olejovou náplní J_2 nádoby K) tak, že vratné potrubí 33 je vyústěno do výtlačného potrubí 22 vakuového separátoru 2 před spodní odběrový kohoutek 14.

Elektrické propojení vakuového separátoru 2. DGA analyzátoru 3, hydraulického přepínače 4 a řídicího počítače 5 je v zařízení podle vynálezu zajištěno soustavou propojovacích elektrických vedení.

Řídicí počítač 5 je spojen s DGA analyzátorem 3 jednak přenosovým vedením 35 a jednak prvním řídicím vedením 53. Řídicí počítač 5 je pak dále propojen druhým řídicím vedením 54 s hydraulickým přepínačem 4 a dále třetím řídicím vedením 52 s vakuovým separátorem 2 a současně je také řídicí počítač 5 komunikační linkou 50 připojen k nezakreslenému nadřazenému počítači.

Činnost zařízení podle vynálezu probíhá v dvou základních krocích, nejprve je v prvním kroku olejová náplň 12 nádoby 10 transformátoru 1 vakuovým separátorem 2 zbavena kalibračního plynu a ostatních plynů, které jsou v ní rozpuštěny. Ve druhém krokuje, po vypnutí vakuového separátoru 2, olejová náplň E2 nádoby j_0 transformátoru 1 spontánně znovu nasycena kalibračním plynem (zde dusíkem N) a dalšími plyny. Celý proces je sledován, řízen a vyhodnocován řídicím počítačem na základě hodnot získaných DGA analyzátorem 3.

Po hydraulickém připojení soustavy vakuového separátoru 2 a hydraulického přepínače 4 a DGA analyzátoru 3 k transformátoru 1 a následném elektrickém propojení všech zmíněných prvků s řídicím počítačem 5 a případně také propojení řídicího počítače 5 s nadřazeným počítačem, je celé zařízení podle vynálezu, včetně všech propojovacích potrubí, pokynem řídicího počítače 5 nejprve vyvakuováno vakuovým separátorem 2 tak, aby byla zcela vyloučena možnost zavlečení nebo vtlačení vzduchových bublin do olejové náplně 12 nádoby 10 transformátoru E

Pak je postupně vakuový separátor uveden do standardního režimu, při kterém olej z olejové náplně 12 nádoby 10 transformátoru i protéká středním odběrovým kohoutkem j_5 a sacím potrubím 21 do vakuového separátoru 2, kde je zbaven rozpuštěných plynů a z vakuového separátoru 2 je odplyněný olej vytlačován výtlačným potrubím 22 a spodním odběrovým kohoutkem f4 zpět do olejové náplně 12 transformátoru i.

Současně je olej z konzervátoru 11 nasáván druhým odběrovým potrubím 32, protéká hydraulickým přepínačem 4 a propojovacím potrubím 34 do DGA analyzátoru 3, kde je měřena koncentrace kalibračního plynu a dalších sledovaných plynů a olej z DGA analyzátoru 3 vtlačován vratným potrubím 33 do výtlačného potrubí 22 a spolu s olejem přiváděným k vakuovému separátoru 2 je spodním odběrovým kohoutkem 14 zaváděn zpět do olejové náplně 12 transformátoru

i.

Informace o změřené koncentraci kalibračního plynu a dalších plynů v olejové náplni konzervátoru Η. je přitom přenosovým vedením 35 zaváděna z DGA analyzátoru 3 do řídicího počítače 5 a případně také komunikační linkou 50 také do nezakresleného vzdáleného počítače.

Řídicí počítač 5 přitom po předem naprogramovaných časových intervalech mění povelem zaslaným druhým řídicím vedením 54 do hydraulického přepínače 4 polohu jeho hydraulického voliče 40 tak, že střídavým otáčením otočného voliče 40 ve směru a proti hodinovým ručičkám, natéká do DGA analyzátoru 3 střídavě olej z olejové náplně 12 nádoby 10 transformátoru i a olej z konzervátoru 11.

Vakuace olejové náplně 12 nádoby Π) transformátoru i pak pokračuje tak dlouho, dokud rozdíl koncentrací kalibračního plynu (zde dusíku) mezi olejovou náplní 12 nádoby 10 a olejem v konzervátoru 11 nedosáhne hodnoty, která v následujícím saturační fázi zaručí požadovanou přesnost měření.

-6CZ 303753 B6

Pak je povelem řídicího počítače 5 vypnut třetím řídicím vedením 52 vakuový separátor 2 a celé zařízení podle vynálezu přejde do další, saturační, fáze, ve které je olejová náplň 12 transformátoru i a sycena kalibračním plynem a ostatními sledovanými plyny.

Řídicí počítač 5 ve zvolených časových intervalech opět přepíná hydraulický přepínač 4 tak, aby do DGA analyzátoru 3 střídavě natékal olej z olejové náplně 12 nádoby j_0 transformátoru i a konzervátoru 11 a výsledky všech měření jsou z DGA analyzátoru 3 přenášeny přenosovým vedením 35 zpět do řídicího počítače 5.

Řídicí počítač 5 pak změřené koncentrace kalibračního plynu jak v olejové náplni ]2 tak v konzervátoru 11 transformátoru I průběžně porovnává a současně z nich vypočítává průtok oleje mezi konzervátorem 11 a nádobou 10 transformátoru i a zajišťuje dosaženou přesnost měření všech sledovaných plynů porovnáním s matematickým modelem. Dosažená úroveň evaluace je komunikační linkou 50 také z řídicího počítače 5 přenášena do nezakresleného vzdáleného počítače k případné kontrole.

V okamžiku kdy je dosaženo požadované přesnosti měření je vlastní měření ukončeno a řídicí počítač 5 automaticky provede kvantitativní určení toků všech měřených plynů do / z olejové náplně 12 nádoby 10 transformátoru i.

Pokud není v daném časovém intervalu dosaženo požadované přesnosti, řídicí počítač 5 na tuto skutečnost upozorní nadřazené pracoviště a provede nové měření tj. znovu vyvakuuje olejovou náplň 12 transformátoru i a provede nový výpočet toků všech měřených plynů.

Druhý příklad praktické realizace způsobu kvantitativního měření produkce nebo spotřeby plynu podle vynálezu je znázorněn na obr. 3, na kterém je zařízení, s jehož pomocí je realizováno měření založené na řízeném jednorázovém sycení olejové náplně nádoby 10 transformátoru I kalibračním plynem.

Na obr. 3 je příkladné provedení zařízení, které sestává z tlakové lahve 6 se stlačeným kalibračním plynem, DGA analyzátoru 3, hydraulického přepínače 4 a řídicího počítače 5 připojené k měřenému transformátoru E

Vlastní uspořádání měřeného výkonového transformátoru I je zde zcela identické s prvním příkladem praktického provedení zařízení, které je patrné z obr. 2, s jedinou výjimkou. Tu představuje zaústění plynové potrubí 61 kalibračního plynu do homí části konzervátoru TL Hydraulické propojení transformátoru 1 s DGA analyzátorem 3 je provedeno jednak pomocí prvního odběrového potrubí 31, které je připojeno na homí odběrový kohoutek 16 a svým druhým koncem připojeno na hydraulický přepínač 4, jehož otočný volič 40 je v tomto případně natočen o 90° ve směru hodinových ručiček vůči poloze zakreslené v obr. 2 a propojuje první odběrové potrubí 31, spojovacím potrubím 34 s DGA analyzátorem 3, a jednak pomocí druhého odběrového potrubí 32, jehož homí část je zaústěna do spodní části konzervátoru 11, prochází zátkou 112 a spodní část tohoto potrubí je shora zavedena do hydraulického přepínače 4 jehož otočný volič 40, v tomto druhém případě, v poloze zakreslené v obrázku 2, propojuje druhé odběrové potrubí 32, spojovacím potrubím 34 s DGA analyzátorem 3, zatímco DGA analyzátor je dále propojen vratným potrubím 33a spodním odběrovým kohoutkem _14 s olejovou náplní 12 transformátoru L

Propojení tlakové lahve 6 s transformátorem i, je provedeno plynovým potrubím 61, které je vyvedeno ze servoventilu 60 umístěného na tlakové láhvi 6 a prochází zátkou 112 aje vyústěno nad hladinu oleje v konzervátoru 11.

Elektrické propojení DGA analyzátoru 3, hydraulické přepínače 4, řídicího počítače 5 a servoventilu 60 je v zařízení podle vynálezu zajištěno soustavou propojovacích elektrických vedení.

-7CZ 303753 B6

Řídicí počítač 5 je spojen s DGA analyzátorem 3 jednak přenosovým vedením 35 a jednak prvním řídicím vedením 53. Řídicí počítač 5 je pak dále propojen druhým řídicím vedením 54 s hydraulickým přepínačem 4 a dále třetím řídicím vedením 52 se servoventilem 60 a současně je také řídicí počítač 5 komunikační linkou 50 připojen k nezakreslenému nadřazenému počítači.

Činnost druhého praktického provedení zařízení podle vynálezu probíhá kdykoliv za normálního provozu transformátoru I a na rozdíl od prvního praktického příkladu, není třeba vyvakuovat olejovou náplň J_2 transformátoru I.

Pokynem řídicího počítače 5 přeneseným třetím řídicím vedením 52, je otevřen servoventil 60 na tlakové láhvi 6 a kalibrační plyn natéká z tlakové lahve 6, plynovým potrubím 61 nad hladinu oleje v konzervátoru 11, difunduje za mírného přetlaku do olejové náplně konzervátoru 11 a následně je spolu s ostatními plyny odváděn mimo konzervátor _H standardním, v obr. 3 nezakresleným, propojovacím potrubím kterém spojuje vnitřní prostor konzervátoru se vzdušným okolím.

Koncentrace kalibračního plynu nad hladinou oleje v konzervátoru 11 tímto způsobem postupně vzrůstá a část kalibračního plynu se rozpouští v jeho olejové náplni. Průtokem oleje ve spojovacím potrubí mezi konzervátorem J_1 a nádobou 10 postupně roste koncentrace kalibračního plynu v olejové náplni 12 transformátoru 1. Celý proces je opět sledován, řízen a vyhodnocován řídicím počítačem 5 na základě hodnot měřených DGA analyzátorem 3.

Informace o změřené koncentraci kalibračního plynu a dalších plynů v olejové náplni konzervátoru Uje přitom přenosovým vedením 35 zaváděna z DGA analyzátoru 3 do řídicího počítače 5 a případně také komunikační linkou 50 také do nezakresleného vzdáleného počítače.

Řídicí počítač 5 přitom po předem naprogramovaných časových intervalech mění povelem zaslaným druhým řídicím vedením 54 do hydraulického přepínače 4 polohu jeho otočného voliče 40 tak, že střídavým otáčením otočného voliče 40 ve směru a proti hodinovým ručičkám, natéká do DGA analyzátoru 3 střídavě olej z olejové náplně 12 nádoby 10 transformátoru 1 a olej z konzervátoru 11.

Vakuace olejové náplně 12 nádoby 10 transformátoru 1 pak pokračuje tak dlouho, dokud rozdíl koncentrací kalibračního plynu mezi olejovou náplní 12 nádoby J.0 a olejem v konzervátoru H nedosáhne hodnoty, která zaručí požadovanou přesnost měření. Řídicí počítač 5 pak změřené koncentrace kalibračního plynu jak v olejové náplni 12 tak v konzervátoru 11 transformátoru 1 průběžně porovnává a současně z nich vypočítává průtok oleje mezi konzervátorem 11 a nádobou 10 transformátoru 1 a zajišťuje dosaženou přesnost měření všech sledovaných plynů. Výsledky měření ajejich vyhodnocení jsou komunikační linkou 50 také z řídicího počítače 5 přenášeny do nezakresleného vzdáleného počítače k případné kontrole.

V okamžiku kdy je dosaženo požadované přesnosti měření je vlastní měření ukončeno a řídicí počítač 5 automaticky provede kvantitativní určení toků všech měřených plynů z/do olejové náplně 12 nádoby 10 transformátoru 1 a vypne uzavřením servoventilu 60 přívod kalibračního plynu do konzervátoru 11.

Kalibrační plyn následně spontánně uniká zpět do atmosféry a jeho koncentrace jak v olejové náplni 12 transformátoru 1, tak v olejové náplni konzervátoru 11 postupně poklesne, až na stopové koncentrace které zde panovaly před zahájením měření.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Způsob kvantitativního měření produkce nebo spotřeby plynů ve výkonových transformátorech, vyznačující se tím, že koncentrace všech relevantních plynů je průběžně měřena DGA analyzátorem (3) jak v olejové náplni (12) nádoby (10) transformátoru (1), tak v olejové náplni (12) konzervátoru (11) a jako měřicí kapacita se využívá známý objem olejové náplně (12) nádoby (10) transformátoru (1), přičemž průtok oleje mezi nádobou (10) transformátoru (1) a konzervátorem (11) je měřen pomocí dynamické odezvy na změnu přívodu nebo odvodu kalibračního plynu z/do olejové náplně (12) nádoby (10) transformátoru (1).
2. Způsob kvantitativního měření podle nároku 1, vyznačující se tím, že požadovaná dynamická změna koncentrace kalibračního plynu, který je již v oleji obsažen, je dosažena tím, že olejová náplň (12) nádoby (10) transformátoru (1) je nejprve dostatečně zbavena plynů, kteréjsou v ní rozpuštěny.
3. Způsob kvantitativního měření podle nároku 1, vyznačující se tím, že požadovaná dynamická změna koncentrace kalibračního plynu v olejové náplni (12) nádoby (10) transformátoru (1) je dosažena nuceným přívodem kalibračního plynu do olejové náplně (12) transformátoru (1).
4. Způsob kvantitativního měření podle některého z nároků 1, 2 a 3, vyznačující se tím, že pro určení průtoku oleje mezi olejovou náplní (12) nádoby (10) transformátoru (1) a konzervátorem (11) je využita jak změřená časová změna koncentrace kalibračního plynu ve známém objemu olejové náplně (12) nádoby (10) transformátoru (1), tak změřený rozdíl koncentrací kalibračního plynu v olejové náplni (12) nádoby (10) transformátoru (1) a konzervátoru (11).
5. Způsob kvantitativního měření podle některého z nároků laž4, vyznačující se tím, že pomocí zjištěného průtoku oleje mezi nádobou (10) transformátoru (1) a konzervátorem (11) a časového sledu změřených koncentrací všech sledovaných plynů změřených DGA analyzátorem (3) v obou nádobách (10), jsou kvantitativně určeny toky všech sledovaných plynů odpovídající produkci nebo spotřebě těchto plynů v nádobě (10) transformátoru (1).
6. Zařízení k provádění způsobu kvantitativního měření produkce nebo spotřeby plynů ve výkonových transformátorech, podle některého z nároků 1 až 5, které obsahuje vakuový separátor (2), DGA analyzátor (3), hydraulický přepínače (4), řídicí počítač (5) připojený k měřenému transformátoru (1), soustavu potrubí (111), (21), (22), (31), (32), (33), (34) a elektrických vedení, vyznačující se tím, že vakuový separátor (2) je k nádobě (10) transformátoru (1) jednak připojen sacím potrubím (21), jednak výtlačným potrubím (22) a jednak třetím řídicím vedením (52) také k řídicímu počítači (5), přičemž DGA analyzátor (3) je připojen pomocí spojovacího potrubí (34) k hydraulickému přepínači (4) a vratným potrubím (33) k výtlačnému potrubí (22) a prvním řídicím vedením (53) a přenosovým vedením (35) k řídicímu počítači (5), a dále je DGA analyzátor (3) prostřednictvím hydraulického přepínače (4) střídavě, v závislosti na poloze otočného voliče (40), propojen buď prvním odběrovým potrubím (31) k nádobě (10) transformátoru (1) nebo druhým odběrovým potrubím (32) ke spodní části konzervátoru (11), přičemž hydraulický přepínač (4) je připojen druhým řídicím vedením (54) k řídicímu počítači (5), který je komunikační linkou (50) připojen k nadřazenému počítači.
7. Zařízení k provádění způsobu kvantitativního měření produkce nebo spotřeby plynů ve výkonových transformátorech podle některého z nároků 1 až 5, které obsahuje tlakovou láhev (6) s kalibračním plynem, DGA analyzátor (3), hydraulický přepínač (4), řídicí počítač (5) připojený k měřenému transformátoru (1), soustavu potrubí (111), (21), (22), (31), (32), (33), (34), (61)

-9CZ 303753 B6 a elektrických vedení, vyznačující se tím, že tlaková láhev (6) je připojena plynovým potrubím (61) s vnitřním prostorem konzervátoru (11), přičemž DGA analyzátor (3) je připojen pomocí spojovacího potrubí (34) k hydraulickému přepínači (4) a vratným potrubím (33) propojen s olejovou náplní (12) a prvním řídicím vedením (53) a přenosovým vedením (35) k řídicímu počítači (5), a dáleje DGA analyzátor (3) prostřednictvím hydraulického přepínače (4) střídavě, v závislosti na poloze otočného voliče (40), buď hydraulicky propojen prvním odběrovým potrubím (31) k nádobě (10) transformátoru (1) nebo druhým odběrovým potrubím (32) ke spodní části konzervátoru (11), přičemž hydraulický přepínač (4) je připojen druhým řídicím vedením (54) k řídicímu počítači (5), který je komunikační linkou (50) připojen k nadřazenému počítači.