V - hloubková analýza testu DGA: Perspektivní oko pro diagnostiku poruch transformátoru

 

1. Základní princip testu DGA: Logický řetězec od „generování plynu“ do „diagnózy“

Izolační systém transformátoru se skládá hlavně z minerálního oleje (nebo ekologicky šetrných izolačních tekutin, jako je FR3) a pevných izolačních materiálů (např. Izolační papír). Během normálního provozu stárnou izolační materiály pomalu a produkují stopové množství plynu; Když však chyby jakoVypouštění oblouku, částečný výtok a přehřátíVyskytují se uvnitř transformátoru, vysoká energie v bodě poruchy urychluje rozklad izolačního oleje a pevné izolace a vytváří charakteristické plyny. Většina z těchto plynů se rozpouští v izolačním oleji, zatímco malé množství existuje ve volném stavu v oleji nebo v plynové komoře zařízení.

Hlavní logika testu DGA zahrnuje procesSběr vzorků oleje → Separace plynu → Chromatografická analýzaKvantitativně detekovat typy a koncentrace rozpuštěných plynů v oleji. Poté kombinací odpovídajícího vztahu mezi plyny a typy poruch vyvolává, zda jsou uvnitř transformátoru chyby a povaha poruch. V zásadě obnovuje stav poruchy prostřednictvím „plynového otisku“.

 

2. jádro analyzované plyny v testu DGA a jejich odpovídající chyby

Různé typy poruch vytvářejí výrazně odlišné typy a proporce plynu v důsledku změn intenzity energie a provozní teploty. Podle mezinárodních standardů (např. IEC 60599) a průmyslových praktik se test DGA zaměřuje na následujících 7 charakteristických plynů a jejich odpovídající vztahy s typy poruch jsou uvedeny v tabulce níže:

Název plynu	Chemický symbol	Hlavní typy poruch	Klíčový popis funkce
Vodík	H₂	Částečný výboj, nízký - Energy Arc	Hlavní produkt praskání molekuly oleje způsobený částečným výbojem
Metan	Ch₄	Nízká - teplotní tepelná porucha (<300℃)	První produkt rozkladu přehřátí oleje s vysokým podílem při nízkých teplotách
Etan	C₂H₆	Nízká - teplotní tepelná porucha (<300℃)	Generováno společně s metanem, což společně označuje nízké přehřátí teploty -
Ethylen	C₂H₄	High-temperature thermal fault (>700 stupňů)	Charakteristický plyn z - hloubkového rozkladu oleje při vysokých teplotách
Acetylén	C₂H₂	Vysoký - Vypuštění energetického oblouku	Generováno pouze pod vysokým - energetickým poruch, jako jsou Arcs; „Varovný plyn pro chybu“
Oxid uhelnatý	CO	Tepelný rozklad izolačního papíru	Hlavní indikátor stárnutí nebo přehřátí pevné izolace (papír)
Oxid uhličitý	Co₂	Stárnutí nebo přehřátí izolačního papíru	Generováno společně s CO; Poměr CO/CO₂ může určit stupeň stárnutí izolačního papíru

Například pokud koncentraceacetylen (c₂H₂)Ve výsledku DGA se výrazně zvyšuje, obvykle označuje vysoký - energetický oblouk (např. Krátce navíjející zkrat) uvnitř transformátoru; Pokud je podílEthylen (c₂H₄)je prominentní, může to být vysoká - přehřátí poruchy způsobené multi - bodem uzemnění železného jádra.

 

3.1 Metoda analýzy koncentrace jednoho plynu: Úsudek základního prahu

Tato metoda určuje, zda existuje abnormalita porovnáním měřené koncentrace plynu sStandardní varovná hodnota(uvedeno ve standardech, jako je IEC 60599 a GB/T 7252-2017). Například:

V izolačním oleji nově zadaného transformátoru by koncentrace acetylenu (C₂H₂) měla být blízko 0; Pokud je detekován C₂H₂, je nutné být ostražitý na potenciální rizika poruch zbývající během výroby továrny.

Pokud jde o transformátor servisního transformátoru v -, pokud koncentrace oxidu uhelnatého (CO) nepřetržitě přesahuje 300 μl/l, měl by být stav stárnutí izolačního papíru analyzován v kombinaci s CO₂.

 

3.2 Metoda analýzy poměru plynu: Rozdělení typu poruchy

Různé poruchy generují různé kombinace plynu. Výpočtem poměrů charakteristických plynů (např. C₂H₂/C₂H₄, CH₄/H₂, C₂H₄/C₂H₆) mohou být typy poruch dále rozděleny. Odpovídající vztahy mezi běžnými poměry a poruchami jsou následující (viz IEC 60599):

Typ poruchy	C₂H₂/C₂H₄ (acetylen/ethylen)	Ch₄/H₂ (metan/vodík)	C₂H₄/C₂H₆ (ethylen/ethane)
Normální provoz	<0.1	0.1-1.0	<1
Částečný výboj	<0.1	>1	<1
Nízká - teplotní tepelná porucha (<300℃)	<0.1	0.1-1.0	<1
High-Temperature Thermal Fault (>700 stupňů)	0.1-1.0	0.1-1.0	>3
Vysoký - Vypuštění energetického oblouku	>1	<0.1	>3

Například, pokud poměry splňují podmínky "c₂h₂/c₂h₄> 1 a c₂h₄/c₂h₆> 3", lze jej potvrdit jako vysoká - Energy Arc porucha; Detekce acetylenu v transformátoru MVA v dokumentu 2 v kombinaci s nepřítomností vizuálních obloukových zábleskových značek naznačuje, že to může být skrytý oblouk (např. Vývoj částečného vypouštění uvnitř vinutí).

 

3.3 Metoda trojúhelníku Duval: Intuitivní grafická diagnóza

Tato metoda navržená hydro - Quebec Research Institution v Kanadě používá procenta objemuMetan (ch₄), ethylen (c₂H₄) a acetylen (c₂H₂)jako tři vrcholy trojúhelníku. Po výpočtu podílu každého plynu lokalizuje polohu v diagramu trojúhelníku a posuzuje typ poruchy podle padající oblasti. Tato metoda je vysoce intuitivní a může efektivně rozlišovat mezi „tepelnými poruchami“ a „poruchami vypouštění“ a dokonce rozdělit úrovně přehřátí teploty (nízká - teplota T1, střední - teplota T2, vysokou - teploty T3).

Divize hlavní oblasti trojúhelníku Duval je následující:

Oblast D1: Částečné vypouštění; Oblast d2: vysoká - Energy Arc;

Oblast T1: Nízká - Přehřátí teploty (<300℃); Area T2: Medium-temperature overheating (300-700℃); Area T3: High-temperature overheating (>700 stupňů);

Oblast DT: Kombinovaná porucha ARC + Tepelná porucha.

 

3.4 Metoda poměru Rogers: Klasifikace inženýrských poruch

Tato metoda, která byla navržena společně britským CEGB a IEEE, vytváří matici klasifikace poruch založenou na třech sadách poměrů plynu (CH₄/H₂, C₂H₄/C₂H₆, C₂H₂/C₂H₄) a je vhodná pro rychlou diagnostiku malých a středních - výkonových transformátorů. Ve srovnání s metodou poměru IEC může metoda Rogers přesněji rozlišovat mezi "nízkým - energetickým obloukem" a "High - teplota přehřátí" a dokumentovat 1 zmiňuje, že je široce používán v severoamerickém energetickém systému.

 

3.5 IEC 60599 Diagnostická metoda: Komplexní standardní proces

Jako mezinárodně přijímaný standard se IEC 60599 nespoléhá na jednu metodu, ale přijímá tři - krokový proces "Prahová hodnota koncentrace → Analýza poměru → Ověření trendu":

Nejprve zkontrolujte, zda koncentrace jednoho plynu přesahuje standard (např. Acetylen> 5 μl/l vyžaduje bdělost);

Poté posouďte typ poruchy prostřednictvím analýzy poměru plynu;

Nakonec ověřte, zda se porucha vyvíjí kombinací údajů o trendech 3-6 měsíců (např. Měsíční míra růstu koncentrace plynu> 10%).

Tato metoda vyrovnává přesnost a praktičnost a je hlavním diagnostickým základem v globálním energetickém průmyslu.

 

4.1 Diagnóza a lokalizace typu poruchy

Toto je základní aplikace DGA. Když dojde k abnormalitě v transformátoru (např. Zvýšená teplota oleje, zvýšený hluk) nebo plyn překročí standard během rutinního testování, může analýza DGA rychle identifikovat povahu poruchy (např. „Oblouk“ nebo „přehřátí“) a poskytnout pokyny pro -. Například DGA výsledek transformátoru MVA v dokumentu 2 (acetylen + vysoký - koncentrační plyn) přímo podporuje rozhodnutí „nedoporučování opětovného uvedení do provozu“, aby se zabránilo rozšíření chyby.

 

4.2 Varování předčasného poruchy (analýza trendů)

Sledováním dat DGA po dlouhou dobu a analýzou trendu změny koncentrace plynu může být potenciální rizika detekována v „embryonálním stádiu“ poruchy:

Pomalé zvýšenípři koncentraci plynu (např. Měsíční nárůst o 5% v CO): obvykle kvůli stárnutí izolace, vyžadující zvýšené monitorování;

Rychlé zvýšenípři koncentraci plynu (např. 10 μl/l nový acetylen detekovaný za jeden den): naznačuje náhlou poruchu, což vyžaduje nouzové vypnutí;

Náhlý vzhlednového plynu (např. Ne detekovaný C₂H₂ předtím, ale detekován v určitém testu): může naznačovat výskyt nové poruchy (např. Rozpad izolace vinutí).

 

4.3 Rutinní testování a ověření továrny (klíčové požadavky v dokumentu 3)

Podle IEC 60076-1 a požadavků v dokumentu 3 by měl být test DGA proveden dříve, než transformátor opustí továrnu, po nové injekci oleje nebo po přepracování:

Před testem: Ověřte, zda je nový olej kvalifikován (např. Acetylen, nízká vlhkost);

Po testu: Porovnejte chromatografická data před a po zkoušce, abyste potvrdili, že během testu nedochází k žádným vnitřním skrytým nebezpečím (např. Částečné vypouštění způsobené odoláním napěťového testu);

Příklad: Dokument 3 jasně vyžaduje „žádnou abnormalitu v olejové chromatografické analýze po izolačním testu“, aby se zajistilo, že stav transformátoru a zařízení dodávaného uživateli je kvalifikován.

 

4.4 Podpora rozhodování o údržbě

Na základě výsledku DGA lze formulovat diferencovanou strategii údržby:

Normální data DGA: Provádějte rutinní údržbu podle plánu;

Mírná abnormalita (např. Trace CH₄): Zkráťte monitorovací cyklus (např. Od jednou za 3 měsíce do jednou měsíčně);

Těžká abnormalita (např. Nadměrná C₂H₂): Okamžitě se vypněte pro údržbu, abyste se zabránili poškození zařízení nebo nehodám napájecí sítě.

 

5. Domácí a mezinárodní standardní systémy pro test DGA

Standardizace testu DGA závisí na vedení autoritativních standardů. Různé země/regiony formulovaly adaptivní standardy na základě charakteristik jejich energetických sítí. Základní standardní systémy jsou uvedeny v tabulce níže:

Standardní jméno/metoda	Formulace organizace/zdroje	Základní obsah	Scénář aplikace
IEC 60599	Mezinárodní elektrotechnická komise (IEC)	Určuje limity koncentrace plynu a metody poměru a zdůrazňuje analýzu trendů	Globálně použitelné, vhodné pro různé oleje - ponořené transformátory
IEEE C57.104-2019	Ústav inženýrů elektrotechniky a elektroniky (IEEE)	Nastavuje varovné hodnoty plynu a zdůrazňuje metodu poměru Rogers	Severoamerické a mezinárodní trhy se zaměřením na sledování trendů
Metoda Duval Triangle	Hydro - Quebec, Kanada	Grafická diagnóza založená na CH₄/C₂H₄/C₂H₂	Přesná klasifikace složitých poruch (např. Kombinované poruchy)
GB/T 7252-2017	Standardizační správa Číny	Integruje metody IEC a IEEE a přizpůsobuje se čínské energetické mřížce	Transformátory v Číně, zdůrazňující analýzu CO/CO₂ pro izolační papír
JEC-0101-2001	Japonský ústav Electrical Engineers (IEEJ)	Přísné hodnoty alarmu s plynem, přizpůsobení se prostředí vysoko -	Power Grid v Japonsku se zaměřením na stárnoucí úsudek izolačního papíru

Běžným požadavkem těchto standardů jeNespoléhat se na jednu metodu, ale na komplexní úsudek kombinováním více metod analýzy a na - pracovní podmínky na webu (např. Okolní vlhkost, zatížení vybavení).

 

6.1 non - Intruzivní detekce, není nutný žádný výpadku napájení

Vzorkování DGA vyžaduje pouze extrakci 50 - 100 ml vzorku oleje z vzorkovacího ventilu transformátoru, aniž by se rozebírala zařízení nebo snížila energii (s výjimkou zvláštních případů). Může být dokončen během normálního provozu zařízení, výrazně snížení ztráty výpadku energie-to je zvláště důležité pro průmyslové uživatele a společnosti napájecí sítě.

 

6.2 Varování z včasného zavinění, předem zabránění nebezpečí

Obvykle trvá několik týdnů až měsíců, než se chyba vyvine z „potenciálu“ na „ohnisko“. DGA může detekovat charakteristické plyny, když je poruchová energie nízká (např. H₂ generované částečným výbojem), které poskytuje období včasného varování několikrát delší než tradiční „sledování teploty oleje“ a „pozorování barev oleje“, což umožňuje čas na údržbu.

 

6.3 Pokrytí více typů poruch, komplexní diagnóza

Ať už se jedná o elektrickou poruchu (oblouk, částečný výboj), tepelná porucha (nízká - teplota, vysoká - přehřátí teploty) nebo dokonce pevné izolační stárnutí, může DGA dosáhnout pokrytí charakteristickými kombinacemi plynu; Zatímco jiné testy (např. Test izolační rezistence) mohou odrážet pouze celkový stav izolace a nemohou najít specifické typy poruch.

 

V budoucnu, s vývojem internetu věcí a technologie umělé inteligence, se test DGA posune směrem k směru “Online real - Monitorování času + inteligentní diagnóza AI": Reálné - Údaje o čase plynu budou přenášeny prostřednictvím online zařízení pro sběr vzorků oleje a modely strojového učení se používají k automatickému identifikaci typů poruch a vývojových trendů, což dále zlepšuje diagnostickou účinnost a přesnost. dovednost pro provoz a personál údržby.

Pro energetický průmysl, připevnění důležitosti k testu DGA, podle mezinárodních/národních standardů (např. IEC 60599, GB/T 7252 - 2017) a stanovení dlouhodobé databáze trendů je klíčovým měřítkem, aby byla zajištěna bezpečná provoz transformátorů a snížila riziko energetických mřížků.