I - dybdeanalyse av DGA -testen: Perspektivøye for transformatorfeildiagnose

 

1. Grunnleggende prinsipp for DGA -test: Den logiske kjeden fra "gassgenerering" til "diagnose"

Isolasjonssystemet til en transformator består hovedsakelig av mineralolje (eller miljøvennlig isolasjonsvæsker som FR3) og faste isolasjonsmaterialer (f.eks. Isolasjonspapir). Under normal drift blir isolerende materialer sakte og produserer spormengder av gass; Imidlertid når feil som sombueutladning, delvis utslipp og overopphetingForekommer inne i transformatoren, den høye energien ved feilpunktet akselererer nedbrytningen av isolasjonsolje og fast isolasjon, og genererer karakteristiske gasser. De fleste av disse gassene oppløses i isolasjonsoljen, mens det finnes en liten mengde i en fri tilstand i oljen eller utstyrets gasskammer.

Kjernelogikken til DGA -testen innebærer en prosess avOljeprøveinnsamling → Gassseparasjon → Kromatografisk analyseÅ kvantitativt oppdage typer og konsentrasjoner av oppløste gasser i oljen. Ved å kombinere det tilsvarende forholdet mellom gasser og feiltyper, gir det seg om det er feil inne i transformatoren og feilens natur. I hovedsak gjenoppretter den feiltilstanden gjennom "gassfingeravtrykket".

 

2. Kjerne analyserte gasser i DGA -test og deres tilsvarende feil

Ulike feiltyper produserer betydelig forskjellige gasstyper og proporsjoner på grunn av variasjoner i energiintensitet og driftstemperatur. I henhold til internasjonale standarder (f.eks, IEC 60599) og bransjepraksis, fokuserer DGA -testen på følgende 7 karakteristiske gasser, og deres tilsvarende forhold til feiltyper er vist i tabellen nedenfor:

Gassnavn	Kjemisk symbol	Hovedfeiltyper	Nøkkelfunksjonsbeskrivelse
Hydrogen	H₂	Delvis utslipp, lav - energibue	Hovedprodukt av oljemolekylsprekker forårsaket av delvis utladning
Metan	CH₄	Lav - temperatur termisk feil (<300℃)	Tidlig produkt av overoppheting av olje, med en høy andel ved lave temperaturer
Etan	C₂H₆	Lav - temperatur termisk feil (<300℃)	Generert sammen med metan, i fellesskap som indikerer lav - temperatur overoppheting
Etylen	C₂H₄	High-temperature thermal fault (>700 grad)	Karakteristisk gass fra i - dybde nedbrytning av olje ved høye temperaturer
Acetylen	C₂H₂	Høy - energibueutladning	Generert bare under høy - energifeil som buer; en "feilvarslingsgass"
Karbonmonoksid	Co	Termisk nedbrytning av isolerende papir	Hovedindikator på aldring eller overoppheting av fast isolasjon (papir)
Karbondioksid	Co₂	Aldring eller overoppheting av isolerende papir	Generert sammen med CO; CO/CO₂ -forholdet kan bestemme aldringsgraden av isolerende papir

For eksempel hvis konsentrasjonen avAcetylen (ca.₂H₂)I DGA -resultatet øker det betydelig, det indikerer vanligvis en høy - energibue (f.eks. Vikling av kortslutning) inne i transformatoren; Hvis andelen avetylen (c₂H₄)er fremtredende, det kan være en høy - Temperaturoveropphetingsfeil forårsaket av multi - punkt for jording av jernkjernen.

 

3.1 Enkelt gasskonsentrasjonsanalyse Metode: Grunnleggende terskel skjønn

Denne metoden avgjør om det er en unormalitet ved å sammenligne den målte gasskonsentrasjonen medStandard advarselsverdi(spesifisert i standarder som IEC 60599 og GB/T 7252-2017). For eksempel:

I isolasjonsoljen til en nyoppdraget transformator, bør konsentrasjonen av acetylen (C₂h₂) være nær 0; Hvis C₂h₂ blir oppdaget, er det nødvendig å være våken for potensielle feilfarer som gjenstår under fabrikkproduksjonen.

For en i - tjenestetransformator, hvis konsentrasjonen av karbonmonoksid (CO) kontinuerlig overstiger 300 μL/L, bør aldringstilstanden til isolasjonspapiret analyseres i kombinasjon med CO₂.

 

3.2 Gassforholdsanalysemetode: Feiltype underavdeling

Ulike feil genererer forskjellige gasskombinasjoner. Ved å beregne forholdet mellom karakteristiske gasser (f.eks. C₂h₂/C₂h₄, CH₄/H₂, C₂h₄/C₂h₆), kan feiltyper videre deles inn. De tilsvarende sammenhengene mellom vanlige forhold og feil er som følger (se IEC 60599):

Feiltype	C₂H₂/C₂H₄ (acetylen/etylen)	Ch₄/H₂ (metan/hydrogen)	C₂H₄/C₂H₆ (etylen/etan)
Normal drift	<0.1	0.1-1.0	<1
Delvis utslipp	<0.1	>1	<1
Lav - temperatur termisk feil (<300℃)	<0.1	0.1-1.0	<1
High-Temperature Thermal Fault (>700 grad)	0.1-1.0	0.1-1.0	>3
Høy - energibueutladning	>1	<0.1	>3

For eksempel, hvis forholdstallene oppfyller forholdene til "C₂h₂/C₂h₄> 1 og C₂h₄/C₂h₆> 3", kan det bekreftes som en høy - energibuefeil; Deteksjonen av acetylen i MVA -transformatoren i dokument 2, kombinert med fravær av visuelle lysbue -blitz -tegn, antyder at det kan være en skjult bue (f.eks. Utviklingen av delvis utslipp inne i viklingen).

 

3.3 Duval Triangle Method: Intuitiv grafisk diagnose

Foreslått av Hydro - Quebec Research Institution i Canada, bruker denne metoden volumprosentene avmetan (kap₄), etylen (ca.₂H₄), og acetylen (C₂H₂)som de tre toppunktene til en trekant. Etter å ha beregnet andelen av hver gass, lokaliserer den posisjonen i trekantskjemaet og dømmer feiltypen i henhold til det fallende området. Denne metoden er svært intuitiv og kan effektivt skille mellom "termiske feil" og "utladningsfeil", og til og med dele ut overopphetingstemperaturnivåene (lav - temperatur T1, medium - temperatur T2, høy - temperatur T3).

Kjerneområdet for Duval -trekanten er som følger:

Område D1: delvis utslipp; Område D2: Høy - energibue;

Område T1: lav - temperaturoveroppheting (<300℃); Area T2: Medium-temperature overheating (300-700℃); Area T3: High-temperature overheating (>700 grad);

Område DT: Kombinert feil av ARC + termisk feil.

 

3.4 Rogers Ratio Method: Engineering Fault Classification

Denne metoden er foreslått av Storbritannias CEGB og IEEE, og etablerer en feilklassifiseringsmatrise basert på tre sett med gassforhold (CH₄/H₂, C₂h₄/C₂h₆, C₂h₂/C₂h₄), og er egnet for rask diagnose av små og middels - størrelse kraft. Sammenlignet med IEC -forholdsmetoden, kan Rogers -metoden mer nøyaktig skille mellom "lav - energibuer" og "høy - temperaturoveroppheting", og dokument 1 nevner at det er mye brukt i det nordamerikanske kraftsystemet.

 

3.5 IEC 60599 Diagnostisk metode: Omfattende standardprosess

Som en internasjonalt akseptert standard, er IEC 60599 ikke avhengige av en enkelt metode, men vedtar en tre - trinnprosess av "Konsentrasjonsterskel → Ratioanalyse → Trendverifisering":

Først må du sjekke om konsentrasjonen av en enkelt gass overstiger standarden (f.eks. Acetylen> 5 μL/L krever årvåkenhet);

Døm deretter feiltypen gjennom gassforholdsanalyse;

Til slutt, bekreft om feilen utvikler seg ved å kombinere trenddata på 3-6 måneder (f.eks. Den månedlige vekstraten for gasskonsentrasjon> 10%).

Denne metoden balanserer nøyaktighet og praktisk og er det mainstream diagnostiske grunnlaget i den globale kraftindustrien.

 

4.1 Feiltype Diagnose og lokalisering

Dette er kjerneapplikasjonen til DGA. Når en abnormitet oppstår i transformatoren (f.eks. Økt oljetemperatur, økt støy) eller gass overstiger standarden under rutinemessig testing, kan DGA -analyse raskt identifisere arten av feilen (f.eks. "Arc" eller "overoppheting") og gi veibeskrivelse for på - vedlikehold av nettstedet. For eksempel støtter DGA -resultatet av MVA -transformatoren i dokument 2 (acetylen + høy - konsentrasjonsgass) direkte beslutningen om å "ikke anbefale re - igangkjøring" for å forhindre at feilen utvides.

 

4.2 Tidlig feilvarsel (Trendanalyse)

Ved å overvåke DGA -data i lang tid og analysere endringstrenden med gasskonsentrasjon, kan potensielle farer oppdages i det "embryonale stadiet" av feilen:

Langsom økningi gasskonsentrasjon (f.eks. Månedlig økning på 5% i CO): vanligvis på grunn av aldring av isolasjon, noe som krever økt overvåking;

Rask økningi gasskonsentrasjon (f.eks. 10 ul/L nytt acetylen påvist på en dag): indikerer en plutselig feil, som krever nødstøting;

Plutselig utseendeav ny gass (f.eks. Ingen C₂h₂ oppdaget før, men oppdaget i en viss test): kan indikere forekomsten av en ny feil (f.eks. Isolasjonsfordeling av viklingen).

 

4.3 Rutinemessig testing og verifisering av fabrikk (viktige krav i dokument 3)

I følge IEC 60076-1 og kravene i dokument 3, bør DGA-testen gjennomføres før transformatoren forlater fabrikken, etter ny oljeinjeksjon, eller etter overhaling:

Før testen: Kontroller om den nye oljen er kvalifisert (f.eks. Ingen acetylen, lav fuktighet);

Etter testen: Sammenlign de kromatografiske dataene før og etter testen for å bekrefte at det ikke er noen interne skjulte farer under testen (f.eks. Delvis utladning forårsaket av motstandsspenningstest);

Eksempel: Dokument 3 krever tydelig at "ingen abnormitet i oljekromatografisk analyse etter isolasjonstest" for å sikre at transformatorolje og utstyrsstatus levert til brukeren er kvalifisert.

 

4.4 Støtte for vedlikeholdsbeslutning

Basert på DGA -resultatet, kan en differensiert vedlikeholdsstrategi formuleres:

Normale DGA -data: Gjennomfør rutinemessig vedlikehold som planlagt;

Lett abnormalitet (f.eks. Spor CH₄): Forkort overvåkningssyklusen (f.eks. Fra en gang hver tredje måned til en gang i måneden);

Alvorlig abnormitet (f.eks. For mye C₂h₂): Slå av vedlikehold umiddelbart for å unngå utstyrsskader eller strømnettulykker.

 

5. TOMISKE OG INTERNASJONALE STANDARDSYSTEMER FOR DGA TEST

Standardiseringen av DGA -testen er avhengig av veiledning av autoritative standarder. Ulike land/regioner har formulerte adaptive standarder basert på egenskapene til deres kraftnett. Kjernestandardsystemene er vist i tabellen nedenfor:

Standardnavn/metode	Formulerende organisasjon/kilde	Kjerneinnhold	Applikasjonsscenario
IEC 60599	International Electrotechnical Commission (IEC)	Spesifiserer gasskonsentrasjonsgrenser og forholdsmetoder, med vekt på trendanalyse	Globalt anvendelig, egnet for forskjellige olje - fordypet transformatorer
IEEE C57.104-2019	Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE)	Angir gassvarselverdier, og fremhever Rogers Ratio Method	Nordamerikanske og internasjonale markeder, med fokus på trendovervåking
Duval Triangle Method	Hydro - Quebec, Canada	Grafisk diagnose basert på CH₄/C₂h₄/C₂h₂	Nøyaktig klassifisering av komplekse feil (f.eks. Kombinerte feil)
GB/T 7252-2017	Standardisering av Kina	Integrerer IEC og IEEE -metoder, tilpasser seg Kinas kraftnett	Transformatorer i Kina, med vekt på CO/CO₂ -analyse for isolasjonspapir
JEC-0101-2001	Institute of Electrical Engineers of Japan (IEEJ)	Strenge gassalarmverdier, tilpasning til høye - fuktighetsmiljøer	Kraftnett i Japan, med fokus på aldrende skjønn av isolerende papir

Et vanlig krav i disse standardene er åikke stole på en enkelt metode, men for å gjøre en omfattende skjønn ved å kombinere flere analysemetoder og på - nettstedets arbeidsforhold (f.eks..

 

6.1 Ikke - påtrengende deteksjon, ingen strømbrudd kreves

DGA -prøvetaking krever bare å trekke ut 50 - 100 ml oljeprøve fra transformatorens oljeprøvetakingsventil, uten å demontere utstyret eller kutte av strømmen (bortsett fra spesielle tilfeller). Det kan fullføres under normal drift av utstyret, og reduserer tap av strømbrudd-dette er spesielt viktig for industrielle brukere og strømnettselskaper.

 

6.2 Advarsel om tidlig feil, og forhindrer farer på forhånd

Det tar vanligvis flere uker til måneder for en feil å utvikle seg fra "potensial" til "utbrudd". DGA kan oppdage karakteristiske gasser når feilenergien er lav (f.eks. H₂ generert ved delvis utladning), som gir en tidlig varslingsperiode flere ganger lengre enn tradisjonell "oljetemperaturovervåking" og "oljefargeobservasjon", noe som gir tid til vedlikehold.

 

6.3 som dekker flere feiltyper, omfattende diagnose

Enten det er en elektrisk feil (bue, delvis utladning), en termisk feil (lav - temperatur, høy - temperaturoveroppheting), eller til og med fast isolasjon, kan DGA oppnå dekning gjennom karakteristiske gasskombinasjoner; Mens andre tester (f.eks, kan isolasjonsmotstandstest) bare gjenspeile den generelle isolasjonstilstanden og ikke kan finne spesifikke feiltyper.

 

I fremtiden, med utviklingen av Internet of Things and Artificial Intelligence Technology, vil DGA -testen bevege seg mot retningen av "Online ekte - Tidsovervåking + AI Intelligent diagnose": Real - Tidsgassdata vil bli overført gjennom online oljeprøveinnsamlingsenheter, og maskinlæringsmodeller vil bli brukt til å automatisk identifisere feiltyper og utviklingstrender, noe som ytterligere forbedrer diagnostisk effektivitet og nøyaktighet. Imidlertid, uansett hvordan teknologien utvikler seg," feilkorrelasjonslogisk basert på karakteristiske gasser "forblir kjernen i dga, og masten -relasjons -analysen. er fremdeles en essensiell ferdighet for kraftdrift og vedlikeholdspersonell.

For kraftindustrien, knytter viktigheten til DGA-testen, etter internasjonale/nasjonale standarder (f.eks. IEC 60599, GB/T 7252 - 2017), og etablering av en langsiktig trenddatabase er viktige tiltak for å sikre sikker drift av transformatorer og redusere risikoen for strømgrut-aksid.