تحليل الغاز المذاب (DGA) لموثوقية محولات الطاقة

(انقر على الصورة لمعرفة المزيد.)

محولات الطاقة هي القلب النابض لشبكتنا الكهربائية العالمية. عندما يفشل أحد هذه الأجهزة، فإن العواقب-تكون هائلة، بدءًا من انقطاع التيار الكهربائي على نطاق واسع والإصلاحات الطارئة المكلفة وحتى المخاطر الشديدة على السلامة-. وبسبب هذا،منع فشل محولات الطاقة مع تشخيص الزيتتعتبر أولوية قصوى لمديري المرافق وفرق الصيانة في جميع أنحاء العالم.

في قلب هذه الاستراتيجية الوقائية هومحول الطاقة لتحليل الغاز المذاب (DGA).امتحان. فكر في الأمر كاختبار دم شامل للمحول الخاص بك. فهو يتمتع بالقدرة على تشخيص المشكلات الداخلية غير المرئية قبل فترة طويلة من تفاقمها إلى فشل كارثي. دعونا نتعمق في كيفية عمل DGA، وما تخبرنا به البيانات، ولماذا تعتبر أداة لا غنى عنها لموثوقية الشبكة.

داخل محول مملوء بالسائل-، يعمل مزيج الزيت المعدني المكرر بدرجة عالية وورق السليلوز بمثابة العامل الأساسيالعزل الكهربائينظام. في ظل ظروف التشغيل العادية-يومًا بعد يوم-، تتحلل هذه المواد العضوية ببطء بمرور الوقت، مما يؤدي إلى إطلاق كميات ضئيلة مجهرية من الغازات في الخزان.

ومع ذلك، عند حدوث أعطال حرارية أو كهربائية غير طبيعية، يتسارع معدل هذا التدهور بشكل كبير، مما ينتج غازات صدع محددة تذوب مباشرة في النفط المحيط.

مناسبتحليل الغاز المذاب dgaيتضمن استخراج هذه الغازات الذائبة بعناية من عينة زيت فيزيائية وقياس تركيزاتها بدقة في أجزاء في المليون (جزء في المليون). من خلال أداء منتظم، روتينيتحليل الزيت، يمكن لمهندسي المنشأة اكتشاف المنطقة بدقةعلامات الإنذار المبكر لانهيار العزلوجدولة الصيانة الاستباقية بدلاً من الاستجابة للانقطاع المفاجئ.

تعمل غازات الصدع بشكل موثوق للغايةمؤشرات تدهور السائل العازلة. النوع المحدد ويرتبط الحجم الإجمالي للغاز المتولد ارتباطًا مباشرًا بنوع الضغط أو الخلل الذي يحدث داخل الجهاز. من خلال الاستفادة المتقدمةكروماتوغرافيا الغاز لصيانة المحطات الفرعيةيمكن للمختبرات فصل وتحديد وقياس فقاعات الغاز المجهرية بدقة لا تصدق.

فيما يلي تفصيل عملي لما تشير إليه غازات محددة عادةً:

الهيدروجين (H2):يرتبط هذا الغاز بشكل عام بالتفريغ الجزئي أو الإكليل (أعطال كهربائية منخفضة الطاقة) وغالبًا ما يكون أول غاز يظهر عندما يبدأ المحول في التعرض للإجهاد.

الميثان (CH4) والإيثان (C2H6):ويشير وجود هذه الغازات عادةً إلى وجود هذه الغازاتأسباب الأعطال الحرارية في الزيوت المعدنية. وهي ترتبط في أغلب الأحيان بارتفاع درجة حرارة الزيت-منخفض إلى متوسط.

الإيثيلين (C2H4):يعد هذا مؤشرًا قويًا على الأعطال الحرارية الشديدة، والتي تتضمن عادةً ارتفاعًا شديدًا في درجة الحرارة-(غالبًا ما تزيد عن 500 درجة ).

الأسيتيلين (C2H2):يمكن القول أن هذا هو الغاز الأكثر أهمية الذي يجب مراقبته. إذا كنت تتساءل من أي وقت مضىكيفية اكتشاف الانحناء الداخلي في المحولات، راقب عن كثب أرقام الأسيتيلين الخاصة بك. المعنى ارتفاع مستويات الأسيتيلين في النفطيُترجم عالميًا تقريبًا إلى الانحناء الكهربائي النشط عالي الطاقة-. حتى الكميات الضئيلة من الأسيتيلين تتطلب إجراء تحقيق فوري.

أول أكسيد الكربون (CO) وثاني أكسيد الكربون (CO2):في حين أن الشيخوخة الطبيعية تنتج هذه الغازات، فإن المسامير الحادة تشير إلى التدهور الحراري الخطير لعزل السليلوز (الورق).

مراقبة الغازات القابلة للاحتراق

عند تقييم السلامة الشاملة للمعدات، يجب على المهندسين إجراء مراقبة صارمة لسلامة المعداتإجمالي تركيز الغاز القابل للاحتراق(تكجك). يجمع هذا المقياس بين أحجام الهيدروجين والميثان والإيثان والإيثيلين والأسيتيلين وأول أكسيد الكربون. تجاوز المقررحدود الغاز القابل للاحتراق للمعدات الكهربائيةيشير إلى تراكم خطير للغاية للغازات التي يحتمل أن تكون قابلة للانفجار، الأمر الذي يتطلب عادةً الإيقاف الفوري-للطاقة وإجراء فحص داخلي للوحدة.

تكون نتائج DGA الخاصة بك جيدة بشكل أساسي مثل عينة الزيت المادية التي تأخذها. يمكن أن تؤدي عادات أخذ العينات السيئة إلى إدخال هواء جوي أو رطوبة محيطة عن غير قصد، مما يؤدي إلى تحريف النتيجة تمامًاالبيانات التشخيصية.

متابعة صارمةأفضل ممارسات إجراء أخذ عينات زيت المحولاتغير-قابل للتفاوض. يجب على الفنيين دائمًا استخدام محاقن زجاجية نظيفة ومحكم الإغلاق. يجب أن يتم شطف صمام أخذ العينات بشكل مناسب قبل سحب حجم الزيت النهائي، ويجب توخي الحذر الشديد لضمان عدم وجود فقاعات هواء على الإطلاق محاصرة في المحقنة. وأخيرًا، يجب تخزين العينات بعيدًا عن أشعة الشمس المباشرة وشحنها إلى معمل الاختبار على الفور.

اليوم، يوازن مشغلو الشبكات بشكل عام بين منهجيتين أساسيتين للاختبار:

مراقبة DGA عبر الإنترنت مقابل الاختبارات المعملية:تتسم الاختبارات المعملية التقليدية بالدقة العالية وتوفر ملفًا شاملاً تمامًا للغاز (عادةً ما يتم اختباره لـ 7 إلى 9 غازات مختلفة)، ولكن عادةً ما يتم إجراؤها على أساس سنوي أو نصف سنوي فقط. وعلى العكس من ذلك، يتم تثبيت شاشات DGA عبر الإنترنت بشكل دائم مباشرة على صمام المحول، مما يوفر بيانات مستمرة في الوقت الفعلي-عن عدد قليل من الغازات المؤشرة الرئيسية (مثل الهيدروجين والرطوبة). بالنسبة للمهمات-الحرجة، أو الجهد العالي-، أو المحولات سريعة التقادم، فإن الجمع بين المراقبة المستمرة عبر الإنترنت والاختبارات المعملية التفصيلية الروتينية يوفر أقصى قدر من الحماية.

إن الحصول على تركيزات الغاز من المختبر هو مجرد خطوة أولى؛ على وجه صحيحتفسير نتائج اختبار زيت المحولاتهنا يأتي دور الخبرة الهندسية الحقيقية. ولحسن الحظ، أنشأت الصناعة أطر عمل قوية لمساعدة مديري الأصول على فهم البيانات.

الدليل التفسير IEEE C57.104هو المعيار الذهبي المقبول على نطاق واسع في أمريكا الشمالية. توفر أحدث المراجعات لهذا الدليل إرشادات واضحة للحالة بناءً على المعايير التاريخية المئوية التسعين، مع الأخذ في الاعتبار عمر المحول وحدود حجم الغاز المحددة.

عند اكتشاف أخطاء نشطة، يعتمد المتخصصون على طرق نسبة التشخيص لتحديد طبيعة المشكلة بدقة. هناك نقاش شائع بين مهندسي الموثوقية يتضمنطريقة مثلث دوفال مقابل نسبة روجرز:

طريقة نسبة روجرز:تستخدم هذه الطريقة الكلاسيكية سلسلة منظمة من نسب الغاز (على سبيل المثال، CH4/H2، C2H6/CH4) لتصنيف الأخطاء إلى مجموعات محددة. على الرغم من كونه شائعًا تاريخيًا، إلا أن العيب الرئيسي هو أنه يمكن أن يؤدي في بعض الأحيان إلى تشخيصات "غير محلولة" حيث لا تتناسب النسب المعينة ببساطة مع أي فئة خطأ محددة.

مثلث دوفال:تم تطوير هذه الطريقة المرئية من قبل الباحث ميشيل دوفال، وهي ترسم النسب المئوية النسبية للميثان والإيثيلين والأسيتيلين على مخطط مثلثي. لقد أصبحت الطريقة المفضلة عالميًا اليوم لأنها دقيقة بشكل لا يصدق في تحديد نوع الخطأ، وعلى عكس طرق النسبةدائماًيوفر تشخيصًا نهائيًا للخطأ.

الأهمية الحاسمة للاتجاه

من المؤكد أن قراءة الغاز المرتفعة هي علامة حمراء، ولكنمعدل التغييربين الاختبارات غالبًا ما يكون مقياسًا أكثر أهمية بكثير.حساب معدلات توليد الغاز في أنظمة الطاقة(يتم قياسه بجزء في المليون يوميًا أو جزء في المليون شهريًا) يساعد مديري الأصول على تحديد ما إذا كان الخطأ نشطًا حاليًا ومتدهورًا. إن الزيادة البطيئة والمستقرة قد تسمح بشكل مريح بالصيانة المؤجلة والمخطط لها، في حين أن الارتفاع المفاجئ والقوي يفرض إيقافًا طارئًا لمنع الفشل الكارثي.

لضمان حصولك على أقصى قيمة مطلقة من برنامج اختبار السوائل، قم بدمج هذه النصائح القابلة للتنفيذ في سير العمل الخاص بك:

إنشاء خط الأساس:قم دائمًا بإجراء اختبار DGA على محول جديد-أو تم نقله مؤخرًا أو تم إصلاحه حديثًا لإنشاء خط أساس سليم للمقارنة المستقبلية.

البقاء متسقة:حاول استخدام نفس المختبر المعتمد لجميع اختباراتك لتقليل الاختلافات الطبيعية في معدات الاختبار والمعايرة والمنهجية.

تتبع اتجاهاتك:لا تعرض تقارير DGA في فراغ. قم دائمًا برسم بياناتك التاريخية. إن تصور المنحنى يجعل من السهل جدًا اكتشاف الانحرافات الدقيقة والخطيرة.

الجمع بين أدوات التشخيص:للحصول على تقييم صحي شامل، قم بإقران نتائج DGA الخاصة بك مع الاختبارات الروتينية الأخرى، مثل تحليل الرطوبة، واختبار الفوران (لتقييم تدهور الورق)، والاختبار الكهربائي المتقدم.

تمثل محولات الطاقة استثمارات رأسمالية ضخمة للمرافق والصناعات الخاصة على حد سواء، مما يجعل تشغيلها الموثوق والمتواصل غير قابل للتفاوض على الإطلاق-. يعد تنفيذ برنامج اختبار DGA الصارم بلا شك الطريقة الأكثر دقة وفعالية من حيث التكلفة-"لإلقاء نظرة خاطفة على داخل الخزان" دون فصل الوحدة عن الإنترنت.

من خلال الفهم العميق للعلم وراء توليد غاز الأعطال، والالتزام الصارم بأفضل الممارسات لأخذ العينات، والتفسير الذكي للبيانات من خلال إرشادات الصناعة المعمول بها، يمكنك بنجاح منع حالات الفشل الكارثية. كن استباقيًا في تشخيص الزيت، وسوف تكافئك محولاتك بعقود من الخدمة الآمنة والفعالة والموثوقة.

اتصل الآن