آزمایش خون ترانسفورماتور: آنچه را تجزیه و تحلیل گازهای محلول نشان می دهد

مقدمه - چیست و چه کاربردی دارد (برای مبتدیان)

تصور کنید ماشین شما می تواند با زمزمه کردن روغنش به شما هشدار دهد که در شرف خراب شدن است. ترانسفورماتور قدرت دقیقاً این کار را انجام می دهد. بیشتر ترانسفورماتورهای بزرگ در روغن معدنی غوطه ور می شوند که آنها را خنک و عایق می کند. هنگامی که چیزی در داخل شروع به اشتباه می کند - یک نقطه داغ، یک جرقه یا عایق کاغذی در حال فروپاشی - روغن و عایق به آرامی به حباب های کوچک گاز تبدیل می شوند. تجزیه و تحلیل گاز محلول یا DGA، آزمایش معمول آزمایشگاهی است که نمونه ای از آن روغن را می کشد و آن گازهای محلول را اندازه گیری می کند. این در واقع یک آزمایش خون برای ترانسفورماتور است: یک سیستم ارزان قیمت و هشدار اولیه که می‌تواند یک خطای در حال توسعه را ماه‌ها یا سال‌ها قبل از اینکه هر چیزی به‌طور مشهودی از کار بیفتد، علامت‌گذاری کند.

اصل و گازهای هفت گانه (برای مهندسان)

DGA بر یک واقعیت فیزیکی ساده استوار است: انرژی های خطای مختلف روغن و کاغذ سلولز را به مخلوط های گازی مختلف تجزیه می کنند. IEEE C57.104-2019 و IEC 60599:2022 تفسیر را مدون می کنند. هفت گاز ردیابی می شوند:

• هیدروژن (H2) - تخلیه جزئی و فعالیت الکتریکی کم انرژی. تقریباً در هر عیب وجود دارد.

• متان (CH4) و اتان (C2H6) - خطاهای حرارتی در دمای پایین (زیر حدود 300 درجه سانتیگراد).

• اتیلن (C2H4) - گرمای بیش از حد در دمای بالاتر (تقریباً 300-700 درجه سانتیگراد و بالاتر).

• استیلن (C2H2) - نشانگر قوس. فقط در دمای قوس، بسیار بالاتر از 700 درجه سانتیگراد تشکیل می شود.

• مونوکسید کربن (CO) و دی اکسید کربن (CO2) - تجزیه عایق کاغذ (سلولز)، بخشی که در میدان قابل تعویض نیست.

هیچ گاز واحدی حکم نیست. تفسیر بر روی نسبت ها و روندها کار می کند. روش نسبت IEC 60599 از C2H2/C2H4، CH4/H2 و C2H4/C2H6 برای طبقه بندی خطاها به شش دسته - PD (تخلیه جزئی)، D1/D2 (تخلیه یا قوس الکتریکی)، و T1/T (T1/T) استفاده می کند. مثلث دوال درصدهای نسبی CH4، C2H4 و C2H2 را در هفت ناحیه تشخیصی رسم می کند.

اخطارهای انتخابی و مهندسی: نمونه از یک شیر اختصاصی با فضای اصلی صفر، زیرا یک حباب هوا باعث جعل خواندن هیدروژن می شود. محفظه تعویض شیر در بار را به طور جداگانه نمونه برداری کنید، زیرا مخلوط کردن آن با مخزن اصلی نتیجه را باطل می کند. و وزن نرخ تولید گاز (تغییر ppm در طول زمان) بسیار بالاتر از هر مقدار مطلق است. واحد جوانی که اتیلن آن در یک ماه دو برابر می شود، ضروری است حتی اگر هر عدد زیر استاندارد جدول منتشر شده باشد.

مثال کاربردی

یک ترانسفورماتور شبکه 20 MVA با خط پایه هیدروژن پایدار 30 ppm برای سالها در نظر بگیرید. یک نمونه جدید 120 پی پی ام هیدروژن، استیلن در 8 پی پی ام و مونوکسید کربن را نشان می دهد. با نسبت های IEC و مناطق Duval، این الگو به تخلیه کم انرژی (D1) با درگیری احتمالی کاغذ - نه پیری طبیعی اشاره دارد. مهندس آزمایش تخلیه جزئی و نمونه های پیگیری هفتگی را به جای انتظار برای سفر بوخهولتز برنامه ریزی می کند. رله Buchholz که گاز را در منبع جمع‌آوری می‌کند و هشدارهای مربوط به انباشت گاز سبک یا حرکت در یک موج سریع نفت را می‌دهد، پشتیبان سریع است. DGA یک تشخیص دقیق است که به شما می گوید چه نوع عیب در حال شکل گیری است.

تصور اشتباه رایج / واقعیت جالب

افسانه: "روغن ترانسفورماتور فقط برای خنک کردن و عایق کاری است." در واقع، روغن همچنین یک وسیله تشخیصی است - گازهای محلول آن، اولین و حساس ترین سیگنال مشکل داخلی هستند، مدتها قبل از اینکه رله عمل کند.

واقعیت جالب: استیلن به قدری مخصوص قوس‌بندی است که هر خوانش پایدار بالاتر از ردیابی (تقریباً بیش از 1 ppm) به‌عنوان قابل توجه تلقی می‌شود. یک جرقه داخلی تنها چند هفته قبل از ظاهر شدن هر گونه علامت خارجی، علامت شیمیایی خود را در روغن باقی می گذارد.