در - تجزیه و تحلیل عمق آزمایش DGA: چشم چشم انداز تشخیص گسل ترانسفورماتور

 

1. اصل اساسی تست DGA: زنجیره منطقی از "تولید گاز" به "تشخیص"

سیستم عایق یک ترانسفورماتور عمدتاً از روغن معدنی (یا مایعات عایق سازگار با محیط زیست مانند FR3) و مواد عایق جامد (به عنوان مثال ، مقاله عایق) تشکیل شده است. در حین کار عادی ، عایق ها به آرامی سن می کنند و مقدار کمتری از گاز را تولید می کنند. با این حال ، هنگامی که گسلهایی مانندتخلیه قوس ، ترشحات جزئی و گرمای بیش از حددر داخل ترانسفورماتور رخ می دهد ، انرژی زیاد در نقطه گسل تجزیه روغن عایق و عایق جامد را تسریع می کند و گازهای مشخصه را تولید می کند. بیشتر این گازها در روغن عایق حل می شوند ، در حالی که مقدار کمی در حالت رایگان در روغن یا محفظه گاز تجهیزات وجود دارد.

منطق اصلی آزمون DGA شامل فرآیندی ازجمع آوری نمونه روغن → جداسازی گاز → تجزیه و تحلیل کروماتوگرافیبرای تشخیص کمی انواع و غلظت گازهای محلول در روغن. سپس ، با ترکیب رابطه مربوطه بین گازها و انواع گسل ، این امر را به وجود می آورد که آیا گسلهایی در داخل ترانسفورماتور و ماهیت گسلها وجود دارد. در اصل ، حالت گسل را از طریق "اثر انگشت گاز" بازیابی می کند.

 

2. هسته های مورد تجزیه و تحلیل هسته در آزمون DGA و گسل های مربوطه آنها

انواع گسل های مختلف به دلیل تغییر در شدت انرژی و دمای کار ، انواع گاز و نسبت های مختلف را به طور قابل توجهی متفاوت تولید می کنند. طبق استانداردهای بین المللی (به عنوان مثال ، IEC 60599) و شیوه های صنعت ، آزمایش DGA بر 7 گاز مشخصه زیر متمرکز است و روابط مربوط به آنها با انواع گسل در جدول زیر نشان داده شده است:

نام گاز	نماد شیمیایی	انواع اصلی گسل	توضیحات اصلی ویژگی
هیدروژن	H₂	تخلیه جزئی ، قوس انرژی کم-	محصول اصلی ترک خوردگی مولکول روغن ناشی از تخلیه جزئی
متان	چرند	گسل حرارتی دما کم - (<300℃)	محصول اولیه تجزیه بیش از حد روغن ، با نسبت بالایی در دماهای پایین
ایتان	C₂H₆	گسل حرارتی دما کم - (<300℃)	همراه با متان ، به طور مشترک نشانگر گرم شدن بیش از حد دما {{0}
وابسته به اتیلن	C₂H₄	High-temperature thermal fault (>700 درجه)	گاز مشخصه از - تجزیه عمق روغن در دماهای بالا
استیلن	C₂H₂	بالا - تخلیه قوس انرژی	فقط در زیر خطای انرژی - مانند قوس تولید می شود. "گاز هشدار دهنده گسل"
مونوکسید کربن	هم	تجزیه حرارتی کاغذ عایق	شاخص اصلی پیری یا گرمای بیش از حد عایق جامد (کاغذ)
دی اکسید کربن	همکار	پیری یا گرمای بیش از حد عایق	همراه با CO ؛ نسبت CO/CO₂ می تواند درجه پیری مقاله عایق را تعیین کند

به عنوان مثال ، اگر غلظتاستیلن (ج₂H₂)در نتیجه DGA به طور قابل توجهی افزایش می یابد ، معمولاً یک قوس انرژی- بالا (به عنوان مثال ، مدار کوتاه سیم پیچ) را در داخل ترانسفورماتور نشان می دهد. اگر نسبتاتیلن (ج₂H₄)برجسته است ، ممکن است یک گسل گرمای بیش از حد درجه حرارت بالا {{0} بالا باشد که توسط چند-} نقطه پایه هسته آهن ایجاد می شود.

 

3.1 روش تجزیه و تحلیل غلظت گاز منفرد: قضاوت اساسی آستانه

این روش تعیین می کند که آیا با مقایسه غلظت گاز اندازه گیری شده با آن ناهنجاری وجود داردارزش هشدار استاندارد(در استانداردهایی مانند IEC 60599 و GB/T 7252-2017 مشخص شده است). به عنوان مثال:

در روغن عایق یک ترانسفورماتور تازه راه اندازی شده ، غلظت استیلن (C₂H₂) باید نزدیک به 0 باشد. در صورت تشخیص C₂H₂ ، لازم است نسبت به خطرات احتمالی گسل باقی مانده در طول تولید کارخانه هوشیار باشد.

برای ترانسفورماتور سرویس - ، اگر غلظت مونوکسید کربن (CO) به طور مداوم از 300 میکرولیتر در لیتر فراتر رود ، وضعیت پیری کاغذ عایق باید در ترکیب با Co₂ مورد تجزیه و تحلیل قرار گیرد.

 

3.2 روش تجزیه و تحلیل نسبت گاز: تقسیم نوع گسل

گسل های مختلف ترکیبات مختلف گاز را ایجاد می کنند. با محاسبه نسبت گازهای مشخصه (به عنوان مثال ، c₂h₂/c₂h₄ ، ch₄/h₂ ، c₂h₄/c₂h₆) ، انواع گسل را می توان تقسیم کرد. روابط مربوطه بین نسبت های مشترک و گسلها به شرح زیر است (به IEC 60599 مراجعه کنید):

نوع گسل	C₂H₂/C₂H₄ (استیلن/اتیلن)	چاک₄/H₂ (متان/هیدروژن)	C₂H₄/C₂H₆ (اتیلن/اتان)
عمل عادی	<0.1	0.1-1.0	<1
ترشح جزئی	<0.1	>1	<1
گسل حرارتی دمای پایین - دما (<300℃)	<0.1	0.1-1.0	<1
High-Temperature Thermal Fault (>700 درجه)	0.1-1.0	0.1-1.0	>3
بالا - تخلیه قوس انرژی	>1	<0.1	>3

به عنوان مثال ، اگر نسبت ها شرایط "c₂h₂/c₂h₄> 1 و c₂h₄/c₂h₆> 3" را برآورده سازد ، می توان آن را به عنوان یک گسل قوس انرژی بالا- تأیید کرد. تشخیص استیلن در ترانسفورماتور MVA در سند 2 ، همراه با عدم وجود علائم فلش قوس بصری ، نشان می دهد که ممکن است یک قوس پنهان باشد (به عنوان مثال ، توسعه تخلیه جزئی در داخل سیم پیچ).

 

3.3 روش مثلث Duval: تشخیص گرافیکی بصری

پیشنهاد شده توسط Hydro -} موسسه تحقیقاتی کبک در کانادا ، این روش از درصد حجم استفاده می کندمتان (ch₄) ، اتیلن (ج₂H₄) ، و استیلن (ج₂H₂)به عنوان سه راس یک مثلث. پس از محاسبه نسبت هر گاز ، موقعیت را در نمودار مثلث قرار می دهد و نوع گسل را با توجه به منطقه در حال سقوط قضاوت می کند. این روش بسیار بصری است و می تواند به طور موثری بین "گسل های حرارتی" و "گسل های تخلیه" تمایز قائل شود ، و حتی سطح دمای بیش از حد گرم را تقسیم می کند (دمای 2 {2} دمای T1 ، متوسط ​​{4}} دمای T2 ، درجه حرارت بالا 6} دمای T3).

بخش اصلی مثلث Duval به شرح زیر است:

منطقه D1: تخلیه جزئی ؛ منطقه D2: قوس انرژی - ؛

منطقه T1: پایین- گرمای بیش از حد دما (<300℃); Area T2: Medium-temperature overheating (300-700℃); Area T3: High-temperature overheating (>700 درجه) ؛

منطقه DT: گسل ترکیبی از قوس + گسل حرارتی.

 

3.4 روش نسبت راجرز: طبقه بندی گسل مهندسی

این روش به طور مشترک توسط CEGB و IEEE انگلستان ، یک ماتریس طبقه بندی گسل را بر اساس سه مجموعه نسبت گاز (CH₄/H₂ ، C₂H₄/C₂H₆ ، C₂H₂/C₂H₄) ایجاد می کند و برای تشخیص سریع نیروگاه های کوچک و متوسط ​​{0}} Sized مناسب است. در مقایسه با روش نسبت IEC ، روش راجرز می تواند با دقت بیشتری بین "قوسهای انرژی-}" و "بالا- گرمای درجه حرارت" تمایز قائل شود ، و مستند 1 ذکر می کند که از آن به طور گسترده در سیستم قدرت آمریکای شمالی استفاده می شود.

 

3.5 IEC 60599 روش تشخیصی: فرایند استاندارد جامع

به عنوان یک استاندارد پذیرفته شده بین المللی ، IEC 60599 به یک روش واحد متکی نیست بلکه یک روند مرحله سه- را اتخاذ می کند "آستانه غلظت → تجزیه و تحلیل نسبت → تأیید روند":

ابتدا بررسی کنید که آیا غلظت یک گاز منفرد بیش از استاندارد است (به عنوان مثال ، استیلن> 5 میکرولیتر در لیتر نیاز به هوشیاری دارد).

سپس ، نوع گسل را از طریق تجزیه و تحلیل نسبت گاز قضاوت کنید.

سرانجام ، تأیید کنید که آیا با ترکیب داده های روند 3-6 ماه (به عنوان مثال ، نرخ رشد ماهانه غلظت گاز> 10 ٪) گسل در حال توسعه است.

این روش دقت و عملی را متعادل می کند و مبنای اصلی تشخیصی در صنعت قدرت جهانی است.

 

4.1 تشخیص و بومی سازی نوع گسل

این کاربرد اصلی DGA است. هنگامی که یک ناهنجاری در ترانسفورماتور رخ می دهد (به عنوان مثال ، افزایش دمای روغن ، افزایش نویز) یا گاز بیش از استاندارد در طی آزمایش معمول است ، تجزیه و تحلیل DGA می تواند به سرعت ماهیت گسل را شناسایی کند (به عنوان مثال ، "قوس" یا "گرمای بیش از حد") و دستورالعمل هایی را برای نگهداری سایت 5 {5} فراهم می کند. به عنوان مثال ، نتیجه DGA از ترانسفورماتور MVA در سند 2 (استیلن + بالا {9} گاز غلظت) مستقیماً از تصمیم "توصیه نمی شود- راه اندازی" برای جلوگیری از گسترش تقصیر پشتیبانی می کند.

 

4.2 هشدار گسل اولیه (تجزیه و تحلیل روند)

با نظارت بر داده های DGA برای مدت طولانی و تجزیه و تحلیل روند تغییر غلظت گاز ، خطرات احتمالی را می توان در "مرحله جنینی" گسل تشخیص داد:

افزایش آهستهدر غلظت گاز (به عنوان مثال ، افزایش ماهانه 5 ٪ در CO): معمولاً به دلیل پیری عایق ، نیاز به نظارت بیشتر دارد.

افزایش سریعدر غلظت گاز (به عنوان مثال ، 10 میکرولیتر در لیتر استیلن جدید در یک روز شناسایی شده است): یک گسل ناگهانی را نشان می دهد و نیاز به خاموش کردن اضطراری دارد.

ظاهر ناگهانیاز گاز جدید (به عنوان مثال ، هیچ C₂H₂ قبلاً تشخیص داده نشده است ، اما در یک آزمایش خاص تشخیص داده می شود): ممکن است نشانگر وقوع یک گسل جدید باشد (به عنوان مثال ، تجزیه عایق سیم پیچ).

 

4.3 آزمایش معمول و تأیید کارخانه (الزامات اصلی در سند 3)

طبق IEC 60076-1 و الزامات موجود در سند 3 ، آزمایش DGA باید قبل از ترک ترانسفورماتور از کارخانه ، پس از تزریق روغن جدید یا بعد از تعمیرات اساسی ، انجام شود:

قبل از آزمایش: تأیید کنید که آیا روغن جدید واجد شرایط است (به عنوان مثال ، هیچ استیلن ، رطوبت کم).

پس از آزمایش: داده های کروماتوگرافی را قبل و بعد از آزمایش مقایسه کنید تا تأیید کنید که هیچ خطری پنهان داخلی در طول آزمایش وجود ندارد (به عنوان مثال ، تخلیه جزئی ناشی از تست ولتاژ تحمل).

مثال: سند 3 به وضوح نیاز به "عدم طبیعی در تجزیه و تحلیل کروماتوگرافی نفتی پس از تست عایق" ندارد تا اطمینان حاصل شود که وضعیت روغن و تجهیزات ترانسفورماتور به کاربر واجد شرایط است.

 

4.4 پشتیبانی از تصمیم گیری برای نگهداری

بر اساس نتیجه DGA ، یک استراتژی تعمیر و نگهداری متمایز می تواند تدوین شود:

داده های DGA عادی: انجام نگهداری روتین طبق برنامه ریزی.

ناهنجاری جزئی (به عنوان مثال ، ردیابی ch₄): چرخه نظارت را کوتاه کنید (به عنوان مثال ، از هر 3 ماه تا یک بار در ماه).

ناهنجاری شدید (به عنوان مثال ، بیش از حد c₂h₂): برای جلوگیری از آسیب تجهیزات یا تصادفات شبکه برق ، بلافاصله برای نگهداری خاموش شوید.

 

5. سیستم های استاندارد داخلی و بین المللی برای تست DGA

استاندارد سازی آزمون DGA به راهنمایی استانداردهای معتبر متکی است. کشورها/مناطق مختلف بر اساس ویژگی های شبکه های برق آنها ، استانداردهای تطبیقی ​​را تدوین کرده اند. سیستم های استاندارد اصلی در جدول زیر نشان داده شده است:

نام/روش استاندارد	تدوین سازمان/منبع	محتوای اصلی	سناریوی کاربرد
IEC 60599	کمیسیون بین المللی الکتروتکنیک (IEC)	محدودیت غلظت گاز و روشهای نسبت را با تأکید بر تجزیه و تحلیل روند مشخص می کند	در سطح جهانی قابل اجرا ، مناسب برای روغن های مختلف - ترانسفورماتورهای غوطه ور
IEEE C57.104-2019	انستیتوی مهندسان برق و الکترونیک (IEEE)	مقادیر هشدار گاز را تعیین می کند ، و روش نسبت راجرز را برجسته می کند	بازارهای آمریکای شمالی و بین المللی با تمرکز بر نظارت بر روند
روش مثلث Duval	هیدرو - کبک ، کانادا	تشخیص گرافیکی بر اساس ch₄/c₂h₄/c₂h₂	طبقه بندی دقیق گسلهای پیچیده (به عنوان مثال ، گسل های ترکیبی)
GB/T 7252-2017	اداره استاندارد سازی چین	روشهای IEC و IEEE را با هم تطبیق با شبکه برق چین ادغام می کند	ترانسفورماتورها در چین ، با تأکید بر تجزیه و تحلیل CO/CO₂ برای عایق بندی مقاله
JEC-0101-2001	انستیتوی مهندسان برق ژاپن (IEEJ)	مقادیر دقیق زنگ خطر گاز ، سازگار با محیط های رطوبت بالا {0}	شبکه برق در ژاپن ، با تمرکز بر داوری پیری مقاله عایق

یک نیاز متداول این استانداردها این است کهبه یک روش واحد اعتماد نکنید بلکه با ترکیب چندین روش تجزیه و تحلیل و در شرایط کار سایت - (به عنوان مثال ، رطوبت محیط ، بار تجهیزات) یک قضاوت جامع اعتماد نکنید..

 

6.1 Non- تشخیص مزاحم ، به قطع برق لازم نیست

نمونه گیری DGA فقط به استخراج 50 {2} 100 میلی لیتر نمونه روغن از شیر نمونه گیری روغن ترانسفورماتور ، بدون جدا کردن تجهیزات یا قطع برق (به جز موارد خاص) نیاز دارد. این امر می تواند در طول عملکرد عادی تجهیزات تکمیل شود ، و این باعث کاهش ضرر قطع برق می شود-این به ویژه برای کاربران صنعتی و شرکت های شبکه برق بسیار مهم است.

 

6.2 هشدار گسل اولیه ، جلوگیری از خطرات پیش از این

معمولاً چندین هفته تا ماه طول می کشد تا یک تقصیر از "بالقوه" به "شیوع" توسعه یابد. DGA می تواند گازهای مشخصه را هنگام کم بودن انرژی گسل تشخیص دهد (به عنوان مثال ، H₂ تولید شده توسط تخلیه جزئی) ، که یک دوره هشدار اولیه را چندین برابر بیشتر از "نظارت بر دمای روغن" و "مشاهده رنگ روغن" فراهم می کند و زمان لازم برای نگهداری را فراهم می کند.

 

6.3 پوشش انواع مختلف گسل ، تشخیص جامع

این که آیا این یک گسل الکتریکی (قوس ، تخلیه جزئی) است ، یک گسل حرارتی (دمای پایین {0} ، درجه حرارت بالا- گرمای بیش از حد) یا حتی پیری عایق جامد ، DGA می تواند از طریق ترکیبات گاز مشخصه به پوشش برسد. در حالی که آزمایش های دیگر (به عنوان مثال ، تست مقاومت به عایق) فقط می توانند حالت عایق کلی را منعکس کنند و نمی توانند انواع گسل خاص را پیدا کنند.

 

در آینده ، با توسعه اینترنت اشیاء و فناوری هوش مصنوعی ، آزمایش DGA به سمت جهت "حرکت می کند"آنلاین واقعی - مانیتورینگ زمان + تشخیص هوشمند AI": واقعی - داده های بنزین از طریق دستگاه های جمع آوری روغن آنلاین منتقل می شوند و از مدل های یادگیری ماشین برای شناسایی خودکار انواع گسل و روندهای توسعه ، بهبود بیشتر کارآیی و دقت استفاده می شود. با این وجود ، مهم نیست که این فناوری چگونه است که" منطق همبستگی بر اساس گازهای مشخصه "، روش DGA را نشان می دهد (EGRATATIO ANALYSINAL SETALAGIONS (EGRATIO ANALYSINATION SESATINE STAIDE STEALY (EGRATIO ANALYSINATION) کارآیی و پرسنل تعمیر و نگهداری.

برای صنعت برق ، پیوستن به آزمون DGA ، به دنبال استانداردهای بین المللی/ملی (به عنوان مثال ، IEC 60599 ، GB/T 7252- 2017) ، و ایجاد یک پایگاه داده روند طولانی مدت اقدامات اصلی برای اطمینان از عملکرد ایمن ترانسفورماتورها و کاهش خطر عدم وجود تغییرات شبکه برق است.