TOGAS Analysis System with manual sampling Nexis GC-2030TOGAS3 GC-2014TOGAS3

Význam tématu

Měření stopových plynů rozpuštěných v transformátorovém oleji je klíčové pro včasnou detekci degradace izolantu a možných poruch v elektroenergetických zařízeních.
Analýza TOGAS (Transformer Oil Gas Analysis System) umožňuje identifikovat a kvantifikovat H2, O2, N2, CH4, CO, CO2 a lehké uhlovodíky, což významně přispívá k prevenci havárií a optimalizaci údržby.

Cíle a přehled studie

Cílem bylo vyvinout jednoduchou a efektivní metodu pro ruční odběr vzorku a přepínání ventilů při analýze TOGAS na chromatografu Shimadzu GC-2030/GC-2014.
Metoda kombinuje separaci plynů ve třech hlavních kolonách, detekci pomocí TCD, PDHID a FID s metanizérem a umožňuje kompletní analýzu během 16 minut.

Použitá metodika

Princip metody spočívá v následujících krocích:

• Ruční vzorkování a přepínání ventilů pro řízený tok plynných složek.
• Skupinová separace: H2, CH4 a permanentní plyny proti dalším uhlovodíkům.
• Detekce H2, CH4 a CO pomocí plameno-ionizačního vodíkového ionizačního detektoru (PDHID).
• Stanovení O2 a N2 pomocí termokonduktivního detektoru (TCD).
• Přeměna CO2 na CH4 metanizérem a detekce FID pro zvýšení citlivosti.

Použitá instrumentace

• Chromatograf Shimadzu GC-2030 nebo GC-2014 s třemi ventily a čtyřmi plněnými kolunami (P-N, MS-13X, P-T).
• Detektory: TCD, PDHID a FID s metanizérem.
• Volitelný headspace injektor pro přímé vzorkování plynných fází.
• Software LabSolutions GC pro řízení analýzy a zpracování dat.

Hlavní výsledky a diskuse

Metoda dosahuje rozlišení jednotlivých plynů během jednoho běhu do 16 minut.
Typické chromatogramy potvrzují jasné oddělení:

• PDHID: detekce H2 kolem 2 min, CH4 a CO před 10 min.
• FID: sled uhlovodíků C2 až i-C4H10 v rozsahu 4–20 min.
• TCD: analýza O2 a N2 v krátkém čase do 8 min.

Rozsah měřitelných koncentrací se pohybuje od 0,1 ppm (H2, CH4, CO) do desítek tisíc ppm (O2, N2), což pokrývá jak stopové, tak vyšší hladiny plynů.

Přínosy a praktické využití metody

• Rychlá a komplexní analýza plynných složek v izolantech.
• Vysoká citlivost detekce zejména pro CO2 díky metanizéru.
• Možnost integrace s headspace systémem pro automatizaci odběru.
• Využití v preventivní údržbě, QA/QC laboratořích a průmyslové diagnostice.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Automatizace odběru a on-line monitoring rozpuštěných plynů.
• Integrace s hmotnostní spektrometrií pro rozšíření spektra analyzovaných sloučenin.
• Vývoj miniaturizovaných systémů pro polní měření a vzdálený dohled.
• Využití umělé inteligence pro prediktivní analýzu trendů a údržby.

Závěr

Navržená metoda založená na ručním vzorkování a přepínání ventilů poskytuje rychlou, citlivou a spolehlivou analýzu klíčových plynů v transformátorovém oleji. Díky kombinaci tří detektorů a metanizéru je dosaženo komplexního pokrytí od stopových až po vyšší koncentrace, což významně zvyšuje bezpečnost a efektivitu údržby elektrických zařízení.

Reference

• ASTM D3612C Standard Test Method for Analysis of Gases in Transformer and Related Dielectric Oils by Gas Chromatography.
• Shimadzu Corporation, SGC-ADS-0034A System Gas Chromatograph TOGAS Analysis System with manual sampling, First Edition November 2017.