什麼是溶解氣體分析(DGA):電力變壓器的“血液檢測”

什麼是溶解氣體分析(DGA):電力變壓器的“血液檢測”,Hertzinno
簡而言之:溶解氣體分析 (DGA) 測量溶解在變壓器絕緣中的故障氣體。
這是及早發現過熱、電弧和局部放電最可靠的方法,有助於電力公司避免災難性故障。

什麼是DGA?

DGA是溶解氣體分析的縮寫,全稱為油溶解氣體分析儀。它是一種診斷技術,透過測量絕緣油中溶解氣體的種類和濃度來評估油浸式電力變壓器的健康狀況。
可以把它想像成變壓器的血液檢查。就像血液檢查能揭示人體內部的狀況一樣,溶解氣體分析(DGA)無需停機或進行侵入式檢查即可揭示變壓器的內部狀況。
當變壓器出現異常運作(例如過熱、電弧或局部放電)時,絕緣油和絕緣紙就會開始劣化。
這種降解過程會產生一些特徵氣體,這些氣體能夠溶解在石油中。
透過分析這些氣體,維護工程師可以:
  • 在早期故障導致災難性故障之前將其檢測出來
  • 識別故障類型(熱故障、電氣故障或混合故障)
  • 預測剩餘壽命並規劃維修活動
  • 避免計劃外停電和代價高昂的緊急維修

為什麼美國導演協會很重要

變壓器是任何電網中最關鍵、最昂貴的設備之一。單一變壓器故障都可能造成數百萬美元的損失、長時間停電以及安全隱患。
溶解氣體分析(DGA)被廣泛認為是油浸式變壓器早期故障檢測最有效的方法。國際標準(例如IEEE C57.104和IEC 60567)提供了氣體分析的指導原則,使得DGA成為全球公認的變壓器狀態評估方法。

通常監測的關鍵氣體包括:

氣體 主故障指示器
氫氣(H₂) 電暈、局部放電、電弧
甲烷(CH₄) 低溫熱故障
乙烷 (C₂H₆) 低到中等熱故障
乙烯 (C₂H₄) 高溫熱故障
乙炔(C₂H₂) 高能量電弧
一氧化碳(CO) 纖維素(紙張)降解
二氧化碳(CO₂) 纖維素降解
氧氣(O₂) 密封完整性、油氧化
氮氣(N₂) 保護性氣體完整性

重點總結:

  • DGA檢測初期斷層失敗之前。

  • 水分加速絕緣層老化並降低介電強度。

  • 定制氣體裝置監控成本與資產重要性相符。

超越氣體:水分和定制氣體裝置的關鍵作用

雖然九種故障氣體(氫氣、甲烷、乙烷、乙烯、乙炔、一氧化碳、二氧化碳、氧氣和氮氣)構成了傳統溶解氣體分析 (DGA) 的核心,但要全面了解變壓器的健康狀況,還需要關注另外兩個方面:水分含量客製化氣體監測策略

變壓器油中水分的重要性

水分(含水量)變壓器油中的水分含量是一個關鍵參數,它直接影響絕緣性能和變壓器的使用壽命。水可以透過多種途徑進入油中:

  • 呼吸:變壓器在加熱和冷卻過程中,會透過儲氣罐或呼吸器吸入潮濕的空氣。

  • 絕緣性能下降:纖維素(紙)絕緣材料會隨著時間的推移而分解,並釋放出水作為副產品。

  • 密封失效:墊圈或密封件洩漏會導致水分滲入。

為什麼濕度很重要:

  • 降低介電強度:即使是少量水分也會顯著降低油的抗壓性。

  • 加速紙張老化:水分會加速纖維素降解,縮短變壓器的使用壽命。

  • 降低擊穿電壓:濕油更容易發生電氣擊穿,從而增加故障風險。

  • 影響氣體溶解度:水分會改變氣體在油中的溶解方式,這可能會影響溶解氣體分析(DGA)的準確性。

基於這些原因,綜合線上DGA系統通常情況下,氣體分析的同時也會進行水分測量。同時監測氣體和水分含量,可以全面了解變壓器的健康狀況。

客製化瓦斯裝置:並非所有裝置都適合所有情況

並非所有變壓器都需要監測全部九種故障氣體。取決於…變壓器類型、容量、應用和製造商規格DGA 監測策略可以根據需要進行定制,以專注於最相關的氣體。

常用監控配置

配置 監測氣體 典型應用
單氣 氫氣(H₂) 配電變壓器;基本預警
三氣(A型) H₂ + 甲烷 (CH₄) + 乙炔 (C₂H₂) 中壓工業變壓器;可偵測熱故障和電氣故障
三氣(B型) H₂ + CH₄ + 一氧化碳 (CO) 變壓器中紙張劣化是主要問題
標準六氣 H₂、CH₄、乙烯 (C₂H₄)、C₂H₂、CO、二氧化碳 (CO₂) 大多數輸電和大型配電變壓器
全光譜 全部9種氣體+水分 關鍵資產(發電機升壓裝置、併網裝置、大型GSU)

為什麼訂製氣門嘴組如此重要

  • 成本效益:監測的氣體種類越少,感測器的複雜性和前期成本就越低。

  • 應用適用性:不同類型的變壓器有不同的故障模式。

    • 配電變壓器:通常使用單一氣體(氫氣)進行監測,以進行基本故障檢測。

    • 中壓工業變壓器:三氣瓶套裝以較低的成本提供足夠的覆蓋範圍。

    • 大型輸電變壓器: 9種氣體全面監測可達到完整的診斷能力。

  • 製造商指南:有些變壓器製造商會根據變壓器的設計和材料指定特定的氣體監測裝置。

  • 基於風險的方法:高風險資產需要更全面的監控。

這種靈活性使公用事業公司和工業設施能夠擴大其監測投資與資產重要性和應用需求相符。


常見問題 (FAQ)

Q:DGA能檢測哪些氣體?
答:通常檢測的氣體包括氫氣、甲烷、乙烷、乙烯、乙炔、一氧化碳、二氧化碳、氧氣和氮氣。現代系統還能檢測水分。

Q:為什麼單氣體氫氣監測並不總是足夠?
答:氫氣可能來自非故障源,例如變壓器製造過程中鋼材的揮發,導致誤報。多氣體監測可以提供背景信息,減少誤判。

Q:DGA應該多久進行一次?
答:對於關鍵資產,建議進行持續的線上溶解氣體分析 (DGA)。對於風險較低的變壓器,每季或每年進行一次實驗室 DGA 即可。

Q:實驗室DGA和線上DGA有什麼區別?
答:實驗室DGA採用氣相層析法(GC)進行高精度抽檢。線上DGA則採用光聲光譜法(PAS)等技術進行連續即時監測,無需耗材。


接下來是什麼?

在後續文章中,我們將對主要的DGA技術進行比較—氣相層析法 (GC)、光聲光譜法 (PAS) 和紅外光譜法—並解釋為什麼增強型 PAS 能夠實現無耗材線上監控。

概括

溶解氣體分析是變壓器健康監測的基石。完整的溶解氣體分析策略不僅考慮九種故障氣體,還考慮其他因素。水分含量它在絕緣完整性方面起著至關重要的作用。此外,監測方法應根據具體變壓器的情況進行調整—從單氣體氫氣監測器用於配電變壓器全套9種氣體加水分系統用於關鍵輸電資產。

透過了解變壓器的“血液檢測”,電力公司可以從被動維修轉向真正的預測性維護,從而保護關鍵資產並確保電網可靠性。


赫茲諾的線上DGA系統(DGA900、DGA500、DGA300)利用增強型基於 MEMS 的光聲光譜技術,提供無需耗材、無需維護的連續監測,並具有靈活的氣體設定選項。
了解更多關於我們在線DGA解決方案的資訊 →

We use Cookie to improve your online experience. By continuing browsing this website, we assume you agree our use of Cookie.