Регулярные осмотры и мониторинг состояния крайне важны, но не все методы обеспечивают необходимый уровень понимания для раннего выявления проблем. Для высоковольтных трансформаторов наиболее надежным и широко распространенным диагностическим инструментом является анализ растворенных газов (DGA). Анализируя газы, растворенные в трансформаторном изоляционном масле, DGA выявляет скрытые электрические и тепловые неисправности задолго до того, как они станут видимыми или приведут к повреждению поверхности.

В этой статье рассматривается, как работает DGA, типы проблем, которые он обнаруживает, и почему он является краеугольным камнем профилактического обслуживания HT-трансформаторов.

Почему одних проверок недостаточно

Традиционные методы осмотра и внешние методы, такие как инфракрасная термография, полезны, но они ограничены обнаружением видимых или поверхностных проблем. Трансформатор может выглядеть нормально снаружи, но внутри уже наблюдается серьёзная деградация.

Например, пробой изоляции может привести к выделению газов без немедленных внешних проявлений. Аналогично, частичные разряды внутри обмоток или дуговые разряды в масле могут оставаться незаметными до тех пор, пока неисправность не перерастёт в серьёзную аварию. К моменту появления нагрева поверхности или физических изменений повреждения часто уже обширны.

В этом превосходство DGA. Вместо того, чтобы ждать внешних признаков, он смотрит непосредственно на химические признаки внутри трансформаторного масла, предлагая раннее и точное указание на внутренние проблемы.

Что такое анализ растворенных газов (DGA)?

DGA — это лабораторный метод диагностики, позволяющий анализировать газы, растворенные в трансформаторном изоляционном масле. При разрушении изоляционных материалов или масла под действием электрических или термических напряжений выделяются газы в измеряемых концентрациях. Идентифицируя эти газы и интерпретируя их соотношение, инженеры могут определить тип неисправности, возникшей в трансформаторе.

Процесс включает в себя отбор пробы масла, извлечение растворенных газов и их анализ методом газовой хроматографии. Результаты затем сравниваются с международными стандартами, такими как IEC 60599 или IEEE C57.104, что позволяет экспертам классифицировать состояние трансформатора и рекомендовать корректирующие действия.

Сигнатуры неисправностей в DGA

Различные газы соответствуют различным состояниям неисправности, что делает DGA эффективным диагностическим «отпечатком пальца» состояния трансформатора:

• Водород (H₂):Часто связано с частичным разрядом или коронным разрядом.

• Метан (CH₄) и этан (C₂H₆):Связано с небольшим перегревом масла или изоляции.

• Этилен (C₂H₄): Указывает на высокотемпературный перегрев обмоток или проводников.

• Ацетилен (C₂H₂): Убедительные доказательства искрения или сильного электрического разряда.

• Оксид углерода (CO) и диоксид углерода (CO₂): Укажите на деградацию целлюлозной изоляции, такой как бумага или картон.

Анализируя не только наличие этих газов, но и их относительные пропорции, бригады по техническому обслуживанию могут различать безвредные процессы старения и опасные развивающиеся неисправности.

Почему DGA необходим

Главное преимущество DGA заключается в его способности обнаруживать неисправности на ранней стадии. В отличие от внешнего осмотра, он даёт возможность напрямую оценить внутреннее состояние трансформатора. Поскольку метод не требует вскрытия, он не требует отключения или демонтажа, что делает его практичным даже для трансформаторов, которые должны работать непрерывно.

Этот метод также обеспечивает комплексный охват, выявляя проблемы, связанные с температурой, электричеством и изоляцией, за один тест. Он подкреплен десятилетиями отраслевого применения и стандартизации, что обеспечивает единообразие и сопоставимость результатов на всех объектах по всему миру. Для управляющих активами это означает снижение рисков, увеличение срока службы трансформаторов и значительную экономию средств за счет предотвращения незапланированных отказов.

Когда следует проводить DGA

Анализ растворенного газа (DGA) наиболее эффективен при регулярном проведении в рамках программы мониторинга состояния. Многие операторы планируют проводить анализ ежегодно или дважды в год для выявления достоверных тенденций. Анализ также следует проводить после нестандартных рабочих событий, таких как системные сбои, удары молнии или резкие скачки нагрузки, поскольку они могут спровоцировать образование газа внутри трансформатора.

Отслеживание динамики результатов с течением времени особенно ценно. Один тест даёт полезную информацию, но долгосрочное наблюдение позволяет определить, стабильна ли концентрация газа, постепенно растёт или резко возрастает. Этот анализ тенденций позволяет операторам принимать меры в нужный момент — до того, как развивающаяся неисправность перерастёт в критическую.

Дополнительные методы

Хотя DGA является основным методом диагностики высоковольтных трансформаторов, он не используется изолированно. Для полной оценки состояния трансформатора его часто комбинируют с другими испытаниями. Инфракрасная термография позволяет выявить перегрев внешних компонентов, таких как вводы или радиаторы. Измерение сопротивления обмоток позволяет обнаружить незначительные изменения состояния проводника. Анализ на фураны позволяет оценить деградацию целлюлозной изоляции, а измерение содержания влаги позволяет оценить наличие воды в масле, которая снижает электрическую прочность диэлектрика.

В совокупности эти методы образуют комплексную стратегию технического обслуживания, в основе которой лежит DGA.

Реальные приложения

DGA снова и снова доказывает свою ценность в различных отраслях промышленности и коммунальных услугах. Электроэнергетические предприятия полагаются на него для мониторинга трансформаторов на подстанциях, надежность которых не подлежит обсуждению. Промышленные предприятия используют его для защиты производственных линий от непредвиденных потерь электроэнергии. Энергетические компании применяют DGA ко всем паркам трансформаторов, чтобы расставить приоритеты в бюджетах на техническое обслуживание и продлить срок службы активов. Во многих из этих операций DGA также дополняется такими услугами, как капитальный ремонт электродвигателей, гарантируя надежную работу как трансформаторов, так и двигателей в сложных условиях.

Во всех этих случаях относительно низкая стоимость регулярного тестирования DGA меркнет по сравнению с экономией, которую оно обеспечивает — будь то за счет избежания дорогостоящей замены трансформатора или предотвращения незапланированных отключений, которые могут обойтись в миллионы долларов из-за потери производительности.

Лучшие практики для программ DGA

Чтобы максимизировать ценность DGA, компаниям следует следовать проверенным передовым практикам:

• Соблюдайте последовательность при отборе проб.Сбор нефти всегда следует осуществлять в контролируемых условиях, чтобы избежать загрязнения или потери газа.

• Доверьтесь экспертной интерпретации.Анализ концентраций и соотношений газов должен проводиться опытными специалистами, знакомыми с отраслевыми стандартами.

• Интеграция с другими диагностиками.Для получения наиболее точной картины результаты DGA следует рассматривать вместе с электрическими и термическими испытаниями.

• Отслеживайте долгосрочные тенденции.Отдельные тесты полезны, но наиболее четкое представление о состоянии трансформатора дает анализ тенденций за месяцы и годы.

• Действуйте в ответ на ранние предупреждения.Даже небольшие отклонения могут быть признаком развивающейся проблемы; своевременное вмешательство всегда экономически эффективнее экстренного ремонта.

Заключение

Высоковольтные трансформаторы являются жизненно важным оборудованием, и их выход из строя может привести к огромным финансовым и эксплуатационным потерям. Анализ растворённых газов (DGA) — наиболее эффективный метод обнаружения внутренних неисправностей до того, как они станут критическими. Он обеспечивает уровень понимания, который невозможно получить только с помощью внешнего осмотра.

Благодаря интеграции DGA в структурированную программу технического обслуживания операторы получают возможность своевременно выявлять скрытые неисправности, стратегически планировать ремонтные работы и продлевать срок службы своего наиболее ценного оборудования.