Dalam - analisis kedalaman tes DGA: Mata Perspektif untuk Diagnosis Kesalahan Transformer

 

1. Prinsip dasar tes DGA: rantai logis dari "generasi gas" hingga "diagnosis"

Sistem isolasi transformator terutama terdiri dari minyak mineral (atau cairan isolasi ramah lingkungan seperti FR3) dan bahan isolasi padat (misalnya, kertas isolasi). Selama operasi normal, bahan isolasi menua secara perlahan dan menghasilkan jumlah jejak gas; Namun, saat kesalahan sepertipelepasan busur, pelepasan parsial, dan overheatingterjadi di dalam transformator, energi tinggi pada titik patahan mempercepat dekomposisi minyak isolasi dan isolasi padat, menghasilkan gas karakteristik. Sebagian besar gas ini larut dalam minyak isolasi, sementara sejumlah kecil ada dalam keadaan bebas dalam minyak atau ruang gas peralatan.

Logika inti dari uji DGA melibatkan prosesPengumpulan Sampel Minyak → Pemisahan Gas → Analisis Kromatografiuntuk secara kuantitatif mendeteksi jenis dan konsentrasi gas terlarut dalam minyak. Kemudian, dengan menggabungkan hubungan yang sesuai antara gas dan tipe kesalahan, itu menyimpulkan apakah ada kesalahan di dalam transformator dan sifat kesalahan. Pada dasarnya, ia mengembalikan keadaan kesalahan melalui "sidik jari gas".

 

2. Gas yang dianalisis inti dalam uji DGA dan kesalahannya yang sesuai

Jenis kesalahan yang berbeda menghasilkan jenis dan proporsi gas yang berbeda secara signifikan karena variasi intensitas energi dan suhu operasi. Menurut Standar Internasional (misalnya, IEC 60599) dan praktik industri, uji DGA berfokus pada 7 gas karakteristik berikut, dan hubungan yang sesuai dengan jenis kesalahan ditunjukkan pada tabel di bawah ini:

Nama Gas	Simbol kimia	Tipe kesalahan utama	Deskripsi Fitur Utama
Hidrogen	H₂	Pelepasan parsial, rendah - arc energi	Produk utama retak molekul minyak yang disebabkan oleh pelepasan parsial
Metana	Ch₄	Rendah - suhu termal kesalahan (<300℃)	Produk awal dekomposisi overheating minyak, dengan proporsi tinggi pada suhu rendah
Ethane	C₂H₆	Rendah - suhu termal kesalahan (<300℃)	Dihasilkan bersama dengan metana, secara bersama -sama menunjukkan rendah - suhu overheating
Etilen	C₂H₄	High-temperature thermal fault (>700 derajat)	Gas Karakteristik dari dalam - dekomposisi kedalaman minyak pada suhu tinggi
Asetilen	C₂H₂	High - Discharge Energy Arc	Hanya dihasilkan di bawah kesalahan energi - tinggi seperti busur; "Gas peringatan kesalahan"
Karbon monoksida	BERSAMA	Dekomposisi termal kertas isolasi	Indikator utama penuaan atau overheating isolasi padat (kertas)
Karbon dioksida	Co₂	Penuaan atau overheating kertas isolasi	Dihasilkan bersama dengan CO; Rasio CO/CO₂ dapat menentukan tingkat penuaan kertas isolasi

Misalnya, jika konsentrasiasetilena (c₂H₂)Dalam hasil DGA meningkat secara signifikan, biasanya menunjukkan busur energi - yang tinggi (misalnya, sirkuit pendek berliku) di dalam transformator; Jika proporsiEthylene (c₂H₄)menonjol, mungkin merupakan kesalahan overheating suhu - yang tinggi yang disebabkan oleh multi - landasan titik dari inti besi.

 

3.1 Metode Analisis Konsentrasi Gas Tunggal: Penilaian Ambang Dasar

Metode ini menentukan apakah ada kelainan dengan membandingkan konsentrasi gas yang diukur dengannilai peringatan standar(Ditentukan dalam standar seperti IEC 60599 dan GB/T 7252-2017). Misalnya:

Dalam minyak isolasi dari transformator yang baru ditugaskan, konsentrasi asetilena (C₂H₂) harus mendekati 0; Jika C₂H dideteksi, perlu waspada terhadap potensi bahaya kesalahan yang tersisa selama produksi pabrik.

Untuk transformator layanan in -, jika konsentrasi karbon monoksida (CO) terus menerus melebihi 300 μl/L, keadaan penuaan kertas isolasi harus dianalisis dalam kombinasi dengan CO₂.

 

3.2 Metode Analisis Rasio Gas: Subdivisi Jenis Kesalahan

Kesalahan yang berbeda menghasilkan kombinasi gas yang berbeda. Dengan menghitung rasio gas karakteristik (misalnya, C₂H₂/C₂H₄, CH₄/H₂, C₂H₄/C₂H₆), jenis kesalahan dapat dibagi lagi. Hubungan yang sesuai antara rasio umum dan kesalahan adalah sebagai berikut (lihat IEC 60599):

Tipe kesalahan	C₂H₂/C₂H₄ (asetilena/etilen)	Ch₄/H₂ (metana/hidrogen)	C₂H₄/C₂H₆ (Ethylene/Ethane)
Operasi normal	<0.1	0.1-1.0	<1
Pelepasan parsial	<0.1	>1	<1
Rendah - suhu termal kesalahan (<300℃)	<0.1	0.1-1.0	<1
High-Temperature Thermal Fault (>700 derajat)	0.1-1.0	0.1-1.0	>3
High - Discharge Energy Arc	>1	<0.1	>3

Misalnya, jika rasio memenuhi kondisi "c₂h₂/c₂h₄> 1 dan c₂h₄/c₂h₆> 3", itu dapat dikonfirmasi sebagai kesalahan busur energi- tinggi; Deteksi asetilena dalam transformator MVA dalam Dokumen 2, dikombinasikan dengan tidak adanya tanda flash busur visual, menunjukkan bahwa itu mungkin busur tersembunyi (misalnya, pengembangan pelepasan parsial di dalam belitan).

 

3.3 Metode Duval Segitiga: Diagnosis Grafis Intuitif

Diusulkan oleh Hydro - Lembaga Penelitian Quebec di Kanada, metode ini menggunakan persentase volume darimetana (ch₄), etilen (c₂H₄), dan asetilena (c₂H₂)sebagai tiga simpul segitiga. Setelah menghitung proporsi masing -masing gas, ia menempatkan posisi dalam diagram segitiga dan menilai jenis kesalahan sesuai dengan area jatuh. Metode ini sangat intuitif dan dapat secara efektif membedakan antara "kesalahan termal" dan "kesalahan pelepasan", dan bahkan membagi tingkat suhu yang terlalu panas (rendah - suhu T1, medium - suhu T2, tinggi - suhu T3).

Divisi area inti dari Duval Triangle adalah sebagai berikut:

Area D1: pelepasan parsial; Area d2: tinggi - arc energi;

Area T1: rendah - suhu overheating (<300℃); Area T2: Medium-temperature overheating (300-700℃); Area T3: High-temperature overheating (>700 derajat);

Area DT: Gabungan kesalahan ARC + PERTAMA TERMAL.

 

3.4 Metode Rasio Rogers: Klasifikasi Kesalahan Rekayasa

Diusulkan bersama oleh CEGB dan IEEE Inggris, metode ini menetapkan matriks klasifikasi kesalahan berdasarkan tiga set rasio gas (CH₄/H₂, C₂H₄/C₂H₆, C₂H₂/C₂H₄), dan cocok untuk diagnosis cepat transformasi daya kecil dan menengah {-. Dibandingkan dengan metode rasio IEC, metode Rogers dapat lebih akurat membedakan antara "-} energi busur" dan "tinggi - overheating suhu", dan dokumen 1 menyebutkan bahwa itu banyak digunakan dalam sistem tenaga Amerika Utara.

 

3.5 IEC 60599 Metode Diagnostik: Proses Standar Komprehensif

Sebagai standar yang diterima secara internasional, IEC 60599 tidak bergantung pada metode tunggal tetapi mengadopsi proses tiga - langkah "Ambang Konsentrasi → Analisis Rasio → Verifikasi Tren":

Pertama, periksa apakah konsentrasi gas tunggal melebihi standar (misalnya, asetilena> 5 μl/L membutuhkan kewaspadaan);

Kemudian, menilai jenis kesalahan melalui analisis rasio gas;

Akhirnya, verifikasi apakah kesalahan berkembang dengan menggabungkan data tren 3-6 bulan (misalnya, tingkat pertumbuhan bulanan konsentrasi gas> 10%).

Metode ini menyeimbangkan keakuratan dan kepraktisan dan merupakan dasar diagnostik utama dalam industri listrik global.

 

4.1 Diagnosis dan lokalisasi jenis kesalahan

Ini adalah aplikasi inti DGA. Ketika kelainan terjadi pada transformator (misalnya, peningkatan suhu oli, peningkatan kebisingan) atau gas melebihi standar selama pengujian rutin, analisis DGA dapat dengan cepat mengidentifikasi sifat kesalahan (misalnya, "busur" atau "terlalu panas") dan memberikan arah untuk pemeliharaan lokasi -. Sebagai contoh, hasil DGA dari transformator MVA dalam dokumen 2 (asetilena + tinggi - gas konsentrasi) secara langsung mendukung keputusan "tidak merekomendasikan re - commissioning" untuk mencegah kesalahan berkembang.

 

4.2 Peringatan kesalahan awal (analisis tren)

Dengan memantau data DGA untuk waktu yang lama dan menganalisis tren perubahan konsentrasi gas, potensi bahaya dapat dideteksi dalam "tahap embrionik" kesalahan:

Peningkatan lambatdalam konsentrasi gas (misalnya, peningkatan bulanan 5% di CO): biasanya karena penuaan isolasi, membutuhkan peningkatan pemantauan;

Peningkatan cepatdalam konsentrasi gas (misalnya, 10 μl/L asetilena baru yang terdeteksi dalam satu hari): menunjukkan kesalahan mendadak, membutuhkan penutupan darurat;

Penampilan mendadakgas baru (misalnya, tidak ada C₂H yang terdeteksi sebelumnya, tetapi terdeteksi dalam tes tertentu): dapat menunjukkan terjadinya kesalahan baru (misalnya, kerusakan isolasi belitan).

 

4.3 Pengujian Rutin dan Verifikasi Pabrik (Persyaratan Utama dalam Dokumen 3)

Menurut IEC 60076-1 dan persyaratan dalam dokumen 3, tes DGA harus dilakukan sebelum transformator meninggalkan pabrik, setelah injeksi minyak baru, atau setelah perbaikan:

Sebelum tes: verifikasi apakah minyak baru memenuhi syarat (misalnya, tidak ada asetilena, kelembaban rendah);

Setelah tes: Bandingkan data kromatografi sebelum dan sesudah tes untuk mengkonfirmasi bahwa tidak ada bahaya tersembunyi internal selama pengujian (misalnya, pelepasan parsial yang disebabkan oleh uji tegangan yang tahan);

Contoh: Dokumen 3 jelas memerlukan "tidak ada kelainan dalam analisis kromatografi minyak setelah tes isolasi" untuk memastikan bahwa status oli dan peralatan transformator yang dikirimkan kepada pengguna memenuhi syarat.

 

4.4 Dukungan Keputusan Pemeliharaan

Berdasarkan hasil DGA, strategi pemeliharaan yang berbeda dapat dirumuskan:

Data DGA Normal: Melakukan pemeliharaan rutin seperti yang direncanakan;

Kelainan sedikit (misalnya, jejak ch₄): mempersingkat siklus pemantauan (misalnya, dari setiap 3 bulan hingga sebulan sekali);

Abnormalitas yang parah (misalnya, C₂H₂ yang berlebihan): Matikan untuk pemeliharaan segera untuk menghindari kerusakan peralatan atau kecelakaan jaringan listrik.

 

5. Sistem Standar Domestik dan Internasional untuk Tes DGA

Standarisasi tes DGA bergantung pada bimbingan standar otoritatif. Negara/wilayah yang berbeda telah merumuskan standar adaptif berdasarkan karakteristik jaringan listrik mereka. Sistem standar inti ditampilkan dalam tabel di bawah ini:

Nama/metode standar	Merumuskan organisasi/sumber	Konten inti	Skenario Aplikasi
IEC 60599	Komisi Elektroteknik Internasional (IEC)	Menentukan batas konsentrasi gas dan metode rasio, menekankan analisis tren	Berlaku secara global, cocok untuk berbagai minyak - Transformer yang direndam
IEEE C57.104-2019	Institut Insinyur Listrik dan Elektronik (IEEE)	Menetapkan nilai peringatan gas, menyoroti metode rasio Rogers	Pasar Amerika Utara dan Internasional, fokus pada pemantauan tren
Metode Duval Triangle	Hydro - Quebec, Kanada	Diagnosis grafis berdasarkan ch₄/c₂h₄/c₂h₂	Klasifikasi yang akurat dari kesalahan kompleks (misalnya, kesalahan gabungan)
GB/T 7252-2017	Administrasi Standardisasi Tiongkok	Mengintegrasikan metode IEC dan IEEE, beradaptasi dengan jaringan listrik China	Transformers di Cina, menekankan analisis CO/CO₂ untuk kertas isolasi
JEC-0101-2001	Institut Insinyur Listrik Jepang (IEEJ)	Nilai alarm gas yang ketat, beradaptasi dengan lingkungan kelembaban - tinggi	Power Grid di Jepang, fokus pada penilaian penilaian kertas isolasi

Persyaratan umum dari standar -standar ini adalah untuktidak mengandalkan metode tunggal tetapi untuk membuat penilaian komprehensif dengan menggabungkan beberapa metode analisis dan pada - kondisi kerja situs (misalnya, kelembaban ambien, beban peralatan).

 

6.1 non - Deteksi intrusif, tidak diperlukan pemadaman listrik

Pengambilan sampel DGA hanya perlu mengekstraksi 50 - 100 ml sampel oli dari katup pengambilan sampel oli transformator, tanpa membongkar peralatan atau memotong daya (kecuali untuk kasus khusus). Ini dapat diselesaikan selama operasi normal peralatan, sangat mengurangi kerugian pemadaman listrik-ini sangat penting bagi pengguna industri dan perusahaan listrik.

 

6.2 Peringatan kesalahan awal, mencegah bahaya terlebih dahulu

Biasanya dibutuhkan beberapa minggu hingga berbulan -bulan karena kesalahan berkembang dari "potensial" menjadi "wabah". DGA dapat mendeteksi gas karakteristik ketika energi sesar rendah (misalnya, H₂ dihasilkan oleh pelepasan parsial), yang menyediakan periode peringatan dini beberapa kali lebih lama dari "pemantauan suhu minyak" tradisional dan "pengamatan warna minyak", memberikan waktu untuk pemeliharaan.

 

6.3 Meliputi banyak jenis kesalahan, diagnosis komprehensif

Apakah itu kesalahan listrik (busur, pelepasan parsial), kesalahan termal (suhu rendah -, tinggi - overheating suhu), atau bahkan penuaan isolasi padat, DGA dapat mencapai cakupan melalui kombinasi gas karakteristik; Sementara tes lain (misalnya, uji resistensi isolasi) hanya dapat mencerminkan keadaan isolasi keseluruhan dan tidak dapat menemukan tipe kesalahan tertentu.

 

Di masa depan, dengan pengembangan Internet of Things dan Teknologi Kecerdasan Buatan, Tes DGA akan bergerak ke arah "Online Real - Pemantauan Waktu + AI Diagnosis Cerdas: Real - data gas waktu akan ditransmisikan melalui perangkat pengumpulan sampel minyak online, dan model pembelajaran mesin akan digunakan untuk secara otomatis mengidentifikasi jenis kesalahan dan tren pengembangan, lebih lanjut meningkatkan efisiensi dan akurasi diagnostik. personel operasi dan pemeliharaan.

Untuk industri listrik, melampaui pentingnya tes DGA, mengikuti standar internasional/nasional (misalnya, IEC 60599, GB/T 7252 - 2017), dan membangun basis data tren jangka panjang adalah langkah-langkah utama untuk memastikan operasi transformator yang aman dan mengurangi risiko kecelakaan listrik.