Concentration analysis of gases formed in mineral oil, natural ester, and synthetic ester by discharges of high energy

• Autorzy: Przybyłek P. , Gielniak J.

Identyfikatory

DOI

10.17531/ein.2018.3.12

Warianty tytułu

PL

Analiza stężeń gazów powstających na skutek oddziaływania łuku elektrycznego na olej mineralny oraz estry naturalne i syntetyczny

• Języki publikacji: EN PL

Abstrakty

EN

The paper describes physical foundations of gases generation in different electroinsulating liquids. The authors reviewed literature concerning the analysis of gases generated in these liquids as a result of discharges of low energy. The main purpose of the research was to compare gases formed in mineral oil, natural ester, and synthetic ester resulting from discharges of high energy, which has not been studied so far. The comparison was done both in terms of gases composition and their concentration. The purpose of the research was to give an answer to the question: which of the analysed liquids ensure higher operation safety if there is a discharge of high energy in the insulating system.

PL

W pracy opisano podstawy fizyczne związane z powstawaniem gazów w różnych cieczach elektroizolacyjnych. Dokonano przeglądu literatury dotyczącego analizy gazów generowanych w tych cieczach w wyniku wyładowań zupełnych. Głównym celem badań było porównanie gazów powstających w oleju mineralnym, estrze naturalnym oraz estrze syntetycznym w wyniku oddziaływania na te ciecze wyładowań zupełnych o bardzo dużej energii, co dotychczas nie było przedmiotem badań. Porównania dokonano zarówno pod kątem składu gazów jak i ich stężenia. Wyniki badań miały przede wszystkim dać odpowiedź na pytanie: która z analizowanych cieczy charakteryzuje się większym bezpieczeństwem eksploatacji w sytuacji wystąpienia w układzie izolacyjnym wysokoenergetycznego wyładowania zupełnego.

Słowa kluczowe

EN

transformer; diagnostics; mineral oil; natural ester; synthetic ester; electric arc; discharge of high energy; gases; gas chromatography

PL

transformator; diagnostyka; olej mineralny; ester naturalny; ester syntetyczny; łuk elektryczny; wyładowania zupełne; gazy; chromatografia gazowa

• Wydawca: Polskie Naukowo-Techniczne Towarzystwo Eksploatacyjne
• Czasopismo: Eksploatacja i Niezawodność
• Rocznik: 2018
• Tom: Vol. 20, no. 3
• Strony: 435--442
• Opis fizyczny: Bibliogr. 23 poz., rys. kolor.

Twórcy

autor

Przybyłek P.

• Institute of Electric Power Engineering Poznan University of Technology ul. Piotrowo 3a, 60-965 Poznań, Poland

autor

Gielniak J.

• Institute of Electric Power Engineering Poznan University of Technology ul. Piotrowo 3a, 60-965 Poznań, Poland

Bibliografia

• 1. Cigre Brochure 436, Experience in service with new insulating liquids, 2010.
• 2. Dombek G. Wykorzystanie alternatywnych cieczy elektroizolacyjnych w kontekście minimalizacji zagrożenia pożarowego transformatorów energetycznych, Przegląd Naukowo-Metodyczny. Edukacja dla Bezpieczeństwa 2016; 30(1): 857–865.
• 3. Dombek G, Nadolny Z. Liquid kind, temperature, moisture, and ageing as an operating parameters conditioning reliability of transformer cooling system. Eksploatacja i Niezawodnosc – Maintenance and Reliability 2016; 18 (3): 413–417, https://doi.org/10.17531/ein.2016.3.13.
• 4. Dombek G, Nadolny Z. Thermal properties of a mixture of synthetic and natural esters in terms of their application in high voltage power transformers. Eksploatacja i Niezawodnosc – Maintenance and Reliability 2017; 19 (1): 62–67, https://doi.org/10.17531/ein.2017.1.9.
• 5. Eberhardt R, Wieser B, Lick W, Muhr H M, Pukel G, Schwarz R, Baumann F. Dissolved gas analysis investigations on ester liquids after breakdown. In proc of: IEEE International Conference on Dielectric Liquids 2011, https://doi.org/10.1109/ICDL.2011.6015447.
• 6. FIST 3-30 Transformer maintenance. US Department of the Interior Bureau of Reclamation; 2000.
• 7. Gielniak J, Graczkowski A, Gubanski S, et al. Influence of thermal ageing on dielectric response of oil-paper insulation. Materials Science-Poland 2009; 27(4/2): 1199–1205.
• 8. Gielniak J, Graczkowski A, Moscicka-Grzesiak H. Does the Degree of Cellulose Polymerization Affect the Dielectric Response? IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation 2011; 18(5): 1647-1650, https://doi.org/10.1109/TDEI.2011.6032835.
• 9. Hanson D, Li K, Plascencia J, Beauchemin C, Claiborne C, Cherry D, Frimpong G, Luksich J, Lemm A, Martin R. Understanding dissolved gas analysis of ester: an updated review of gas generated in ester liquid by stray gassing, thermal decomposition and electrical discharge. In proc. of: Electrical Insulation Conference (EIC) 2016: 138–144, https://doi.org/10.1109/EIC.2016.7548611.
• 10. IEEE Std. C57.104-1991, Guide for the interpretation of gases generated in oil immersed transformers, 1992, https://doi.org/10.1109/IEEESTD.1992.106973.
• 11. IEEE Std. C57.155, IEEE Guide for Interpretation of Gases Generated in Natural Ester and Synthetic Ester-Immersed Transformers; 2014, https://doi.org/10.1109/IEEESTD.2014.6966710.
• 12. Jovalekic M, Vukovic D, Tenbohlen S. Dissolved gas analysis of alternative dielectric fluids under thermal and electrical stress. In proc of: IEEE International Conference on Dielectric Liquids 2011, https://doi.org/10.1109/ICDL.2011.6015457.
• 13. Longva K. Natural ester distribution transformers; improved reliability and environmental safety. Nordic Insulation Symposium 2005: 293–295.
• 14. Oommen T V. Vegetable oils for liquid – filed transformers. IEEE Electrical Insulation Magazine 2002; 18(1): 6-11, https://doi.org/10.1109/57.981322
• 15. Perrier C, Marugan M, Saravolac M, Beroual A. DGA comparison between ester and mineral oils. In proc of: International Conference on Dielectric Liquids 2011, ttps://doi.org/10.1109/ICDL.2011.6015411.
• 16. Piotrowski T.DGA: od defektu do diagnozy. W materiałach V Konferencji Naukowo-Technicznej Transformatory Energetyczne i Specjalne: Przyszłość i Środowisko 2004; 221–226.
• 17. IEC 60599, Mineral oil-filled electrical equipment in service - Guidance on the interpretation of dissolved and free gases analysis, 2015.
• 18. PN-EN 61100, Klasyfikacja cieczy elektroizolacyjnych według temperatury palenia i dolnej wartości opałowej, 2007.
• 19. Przybyłek P, Siodła K. Application of capacitive sensor for measuring water content in electro-insulating liquids. Eksploatacja i Niezawodnosc – Maintenance and Reliability 2016; 18 (2): 181–185, https://doi.org/10.17531/ein.2016.2.4
• 20. Przybylek P. Water saturation limit of insulating liquids and hygroscopicity of cellulose in aspect of moisture determination in oil-paper insulation. IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation 2016; 23(3): 1886–1893, https://doi.org/10.1109/TDEI.2016.005627.
• 21. Rapp K J, Luksich J. Application of Natural Ester Insulating Liquids in Power Transformers. In proc of: My Transfo 2014 Conference; 2014.
• 22. TJ|H2b Analytical Services, Inc., Understanding Dissolved Gas Analysis of Ester fluids-Part 2 Thermal Decomposition of Ester Fluids; 2012.
• 23. U-Khan I, Wang Z, Cotton I, Northcote S. Dissolved gas analysis of alternative fluids for power transformers. IEEE Electrical Insulation Magazine 2007; 23(5), 5–14, https://doi.org/10.1109/MEI.2007.4318269.