Анализ растворенных газов (DGA) для обеспечения надежности силовых трансформаторов

(Нажмите на изображение, чтобы узнать больше.)

Силовые трансформаторы — это бьющееся сердце нашей глобальной электрической сети. Если один из них выходит из строя, последствия-начиная от повсеместных отключений электроэнергии и дорогостоящего аварийного ремонта до серьезных угроз безопасности-огромны. Из-за этого,предотвращение выхода из строя силового трансформатора с помощью диагностики маслаявляется главным приоритетом для менеджеров коммунальных предприятий и групп технического обслуживания по всему миру.

В основе этой профилактической стратегии лежитсиловой трансформатор для анализа растворенного газа (DGA)тест. Думайте об этом как о комплексном анализе крови вашего трансформатора. Он способен диагностировать внутренние, невидимые проблемы задолго до того, как они перерастут в катастрофические сбои. Давайте углубимся в то, как работает DGA, что говорят нам данные и почему это незаменимый инструмент для обеспечения надежности сети.

Внутри трансформатора,-наполненного жидкостью, основным источником энергии является сочетание минерального масла высокой степени очистки и целлюлозной бумаги.электрическая изоляциясистема. При нормальных условиях повседневной--дневной эксплуатации эти органические материалы со временем медленно разлагаются, выделяя в резервуар микроскопические следовые количества газов.

Однако при возникновении аномальных тепловых или электрических неисправностей скорость этой деградации резко возрастает, образуя особые газы, которые растворяются непосредственно в окружающем масле.

Правильныйанализ растворенных газов dgaвключает в себя тщательное извлечение этих растворенных газов из физической пробы нефти и точное измерение их концентрации в частях на миллион (ppm). Выполняя регулярные, рутинныеанализ масла, инженеры объекта могут точно определитьранние признаки разрушения изоляциии планируйте профилактическое обслуживание, а не реагируйте на внезапные отключения.

Аварийные газы действуют как высоконадежныеиндикаторы деградации изоляционной жидкости. Конкретный тип иОбщий объем выделяемого газа напрямую коррелирует с конкретным типом напряжения или неисправности, возникающей внутри оборудования. Используя передовыегазовая хроматография для обслуживания подстанцийЛаборатории могут разделять, идентифицировать и количественно определять эти микроскопические пузырьки газа с невероятной точностью.

Вот практическое объяснение того, что обычно обозначают конкретные газы:

Водород (H2):Этот газ обычно связан с частичным разрядом или коронным разрядом (электрическими неисправностями низкой-энергии) и часто является первым газом, который появляется, когда трансформатор начинает испытывать нагрузку.

Метан (CH4) и этан (C2H6):Присутствие этих газов обычно указывает наПричины тепловых неисправностей минерального масла. Чаще всего они связаны с перегревом масла при низких и средних-температурах.

Этилен (C2H4):Это явный признак серьезных тепловых неисправностей, обычно связанных с перегревом при очень высоких-температурах (часто выше 500 градусов).

Ацетилен (C2H2):Это, пожалуй, самый важный газ, требующий мониторинга. Если вам когда-нибудь интереснокак обнаружить внутреннюю дугу в трансформаторах, внимательно следите за количеством ацетилена.Значение высокого уровня ацетилена в маслепочти всегда приводит к активной электрической дуге-высокой энергии. Даже следы ацетилена требуют немедленного расследования.

Окись углерода (CO) и двуокись углерода (CO2):Хотя при нормальном старении образуются эти газы, резкие выбросы указывают на опасную термическую деградацию целлюлозной (бумажной) изоляции.

Мониторинг горючих газов

При оценке общей безопасности оборудования инженеры должны строго следить заобщая концентрация горючих газов(ТГКЦ). Этот показатель объединяет объемы водорода, метана, этана, этилена, ацетилена и окиси углерода. Превышение установленногопределы горючих газов для электрооборудованияозначает очень опасное скопление потенциально взрывоопасных газов, что обычно требует немедленного обесточивания-и внутреннего осмотра устройства.

Результаты DGA, по сути, настолько хороши, насколько хорош физический образец масла, который вы берете. Неправильные привычки отбора проб могут случайно привести к попаданию атмосферного воздуха или влаги из окружающей среды, что полностью исказит результат.диагностические данные.

Строго следуяПередовой опыт процедуры отбора проб трансформаторного маслане является-оборотом. Техники всегда должны использовать чистые герметичные стеклянные шприцы. Пробоотборный клапан необходимо тщательно промыть перед забором окончательного объема масла, при этом необходимо уделить особое внимание тому, чтобы в шприце не осталось пузырьков воздуха. Наконец, образцы необходимо хранить вдали от прямых солнечных лучей и незамедлительно доставлять в испытательную лабораторию.

Сегодня операторы сетей обычно балансируют две основные методологии тестирования:

Онлайн-мониторинг DGA и лабораторное тестирование:Традиционное лабораторное тестирование отличается высокой точностью и обеспечивает полный спектр газового профиля (обычно тестирование 7–9 различных газов), но обычно оно проводится только раз в год или раз в-годовой период. И наоборот, онлайн-мониторы DGA постоянно устанавливаются непосредственно на клапан трансформатора, обеспечивая непрерывные-данные в режиме реального времени по нескольким ключевым индикаторным газам (например, водороду и влаге). Для трансформаторов-критического, высокого-напряжения или быстро стареющих трансформаторов сочетание непрерывного онлайн-мониторинга с рутинными детальными лабораторными испытаниями обеспечивает максимальную защиту.

Получение концентраций газа из лаборатории – это только первый шаг; правильноинтерпретация результатов испытаний трансформаторного маслаименно здесь в игру вступает настоящий инженерный опыт. К счастью, в отрасли созданы надежные механизмы, помогающие управляющим активами разобраться в данных.

Руководство по интерпретации IEEE C57.104является широко принятым золотым стандартом в Северной Америке. В самых последних редакциях данного руководства содержатся четкие рекомендации по состоянию, основанные на исторических нормах 90-го процентиля с учетом возраста трансформатора и ограничений по конкретному объему газа.

При обнаружении активных неисправностей специалисты полагаются на методы диагностики, чтобы точно определить характер проблемы. Обычная дискуссия среди инженеров по надежности связана сМетод треугольника Дюваля и коэффициента Роджерса:

Метод коэффициента Роджерса:Этот классический метод использует структурированный ряд соотношений газов (например, CH4/H2, C2H6/CH4) для классификации неисправностей по конкретным группам. Несмотря на свою историческую популярность, основным недостатком является то, что иногда он может давать «неразрешенные» диагнозы, когда конкретные коэффициенты просто не вписываются ни в одну определенную категорию неисправностей.

Треугольник Дюваля:Этот визуальный метод, разработанный исследователем Мишелем Дювалем, отображает относительные проценты метана, этилена и ацетилена на треугольной диаграмме. Сегодня этот метод стал предпочтительным во всем мире, поскольку он невероятно точен при определении типа неисправности и, в отличие от методов соотношения, позволяетвсегдаобеспечивает точную диагностику неисправности.

Критическая важность тенденций

Однократное повышение содержания газа, безусловно, является тревожным сигналом, носкорость измененияМежду тестами зачастую гораздо более важный показатель.Расчет объемов газогенерации в энергосистемах(измеряется в ppm в день или ppm в месяц) помогает менеджерам активов определить, активна ли неисправность в данный момент и ухудшается ли она. Медленное, стабильное увеличение может с комфортом позволить отложить плановое обслуживание, тогда как внезапный, резкий скачок диктует аварийное отключение, чтобы предотвратить катастрофический сбой.

Чтобы обеспечить максимальную отдачу от программы тестирования жидкостей, включите в свой рабочий процесс эти практические советы:

Установите базовый уровень:Всегда выполняйте DGA-тестирование на-новом, недавно перенесенном или недавно отремонтированном трансформаторе, чтобы установить надежный базовый уровень для будущего сравнения.

Будьте последовательны:Постарайтесь использовать одну и ту же сертифицированную лабораторию для всех ваших испытаний, чтобы свести к минимуму естественные различия в испытательном оборудовании, калибровке и методологии.

Отслеживайте свои тенденции:Не просматривайте отчеты DGA в вакууме. Всегда графически отображайте свои исторические данные. Визуализация кривой значительно облегчает обнаружение тонких, но опасных отклонений.

Комбинируйте диагностические инструменты:Для комплексной оценки состояния здоровья сопоставьте результаты DGA с другими стандартными тестами, такими как анализ влажности, тестирование на фуран (для оценки деградации бумаги) и расширенное электрическое тестирование.

Силовые трансформаторы представляют собой огромные капиталовложения как для коммунальных предприятий, так и для частных предприятий, поэтому их бесперебойная и надежная работа абсолютно-не подлежит обсуждению. Внедрение строгой программы тестирования DGA, несомненно, является наиболее экономичным-эффективным и точным способом «заглянуть внутрь резервуара», не отключая устройство от сети.

Глубоко понимая науку, лежащую в основе образования аварийного газа, строго придерживаясь передовых методов отбора проб и разумно интерпретируя данные в соответствии с установленными отраслевыми рекомендациями, вы можете успешно предотвратить катастрофические сбои. Будьте активны при диагностике масла, и ваши трансформаторы вознаградят вас десятилетиями безопасной, эффективной и надежной службы.

Свяжитесь сейчас