Cos'è l'analisi DGA?
DGA (analisi del gas disciolto) è una tecnica diagnostica utilizzata per valutare la condizione dei trasformatori elettrici e di altre apparecchiature elettriche riempite di petrolio -. Implica l'estrazione e l'analisi dei gas disciolti nell'olio isolante per rilevare e identificare i guasti di sviluppo.
Pensalo come un "esame del sangue per un trasformatore". Proprio come un medico analizza un campione di sangue per marcatori specifici che indicano problemi di salute, un ingegnere analizza l'olio del trasformatore per gas specifici che indicano guasti interni.
Perché è importante?
L'olio del trasformatore (olio isolante) ha due scopi primari: isolamento elettrico e raffreddamento. Quando si verifica un guasto elettrico o termico interno, sollecita l'olio e l'isolamento solido (carta, pressa), causando loro di rompere e rilasciare gas specifici.
Questi gas si dissolvono nell'olio. Identificando i tipi e le quantità di questi gas, gli esperti possono:
Rileva i difetti presto, spesso molto prima che causino un fallimento catastrofico.
Diagnosticare il tipo di guasto (ad es. Arcing, surriscaldamento, scarico parziale).
Determinare la gravità del guasto.
Pianificare in modo proattivo la manutenzione, prevenire interruzioni non pianificate e risparmiare milioni di costi di riparazione/sostituzione.
Il processo di DGA
L'analisi segue un processo standardizzato:
Raccolta del campione: un piccolo campione di olio viene accuratamente disegnato dal trasformatore in una siringa o bottiglia sigillata per prevenire la perdita di gas o la contaminazione.
Estrazione del gas: i gas disciolti vengono estratti dal campione di petrolio in un laboratorio. Questo viene in genere fatto usando un vuoto o gorgogliando un gas inerte attraverso il campione (stripping).
Separazione e identificazione del gas: la miscela di gas estratta viene iniettata in un gascromatografo (GC). Il GC separa i singoli gas in base alle loro proprietà.
Quantificazione: un rivelatore all'interno della GC misura la concentrazione di ciascun gas separato, in genere in parti per milione (ppm) o microlitri per litro (µl/L).
Interpretazione: un esperto (o software diagnostico) interpreta le concentrazioni e i rapporti dei gas per diagnosticare le condizioni del trasformatore.
Gas chiave e ciò che indicano
Diversi guasti producono diversi profili di gas. I nove gas chiave monitorati sono:
| Gas chiave | Indicazione di guasto primario |
|---|---|
| Idrogeno (H₂) | Scarico parziale (corona), arco, grave surriscaldamento |
| Metano (ch₄) | Indicatore di guasto generale, spesso dalla rottura del petrolio |
| Etano (c₂h₆) | Surriscaldamento dell'energia inferiore (petrolio) |
| Etilene (C₂H₄) | Classic marker for high-temperature thermal faults (>700 gradi) in olio |
| Acetilene (C₂H₂) | L'indicatore più significativo di arco elettrici o guasti termici molto estremi |
| Monossido di carbonio (CO) | Surriscaldamento dell'isolamento di cellulosa solida (carta, legno) |
| Anidride carbonica (CO₂) | Invecchiamento generale e surriscaldamento dell'isolamento solido (meno specifico di CO) |
| Ossigeno (O₂) | Indicatore dell'integrità del sigillo e del sistema di conservazione dell'olio Salute |
| Azoto (N₂) | Usato come coperta inerte; Il suo livello è monitorato per l'integrità del sistema |
Come interpretare i risultati: metodi chiave
L'interpretazione è il passo più critico. Gli ingegneri usano diversi metodi stabiliti, spesso in combinazione:
Metodo del rapporto Rogers: utilizza rapporti di coppie di gas specifiche (EG, CH₄/H₂, C₂H₂/C₂H₄, C₂H₂/CH₄) per determinare il tipo di guasto. I rapporti vengono controllati rispetto a una tabella predefinita per classificare l'errore.
Duval Triangle: un metodo grafico molto popolare e affidabile. Le percentuali relative di tre gas chiave (CH₄, C₂H₂, C₂H₄) sono tracciate su un grafico triangolare. La zona in cui cade il punto indica il tipo di guasto più probabile (EG, PD, D1/D2 termico, T1/T2/T3 termico, arco elettrico).
Codice IEC 60599: un metodo standardizzato (dalla Commissione elettrotecnica internazionale) che utilizza sia i limiti di concentrazione del gas che i rapporti di gas per classificare i guasti in categorie come scarico parziale, surriscaldamento e arco.
Key Gas Method: A simpler method that looks at which gas is most dominant to point towards a general fault type (e.g., high CO -> paper overheating; high C₂H₂ ->arcing).
Guasti comuni identificati da DGA
Scarico parziale (PD) / Corona: Low - scarichi elettrici energetici che producono principalmente H₂ e Ch₄.
Guasti termici (surriscaldamento):
Bassa temperatura (<300°C): Produces CH₄.
Temperatura media (300 gradi - 700 grado): produce C₂H₄, C₂H₆ e CH₄.
High Temperature (>700 gradi): produce alti livelli di C₂H₄ e alcuni H₂.
Arcing elettrico: una scarica energetica alta - che produce grandi quantità di H₂ e C₂H₂, insieme a c₂H₄ significativo.
Surriscaldamento della cellulosa (carta): identificata da alti livelli di monossido di carbonio (CO) e anidride carbonica (CO₂). Viene anche analizzato il rapporto CO/CO₂.
Standard e migliori pratiche
DGA è governato da standard internazionali per garantire coerenza e accuratezza, in particolare:
ASTM D 3612 - Metodo di prova standard per l'analisi dei gas disciolti in olio isolante elettrico mediante gascromatografia.
IEC 60599 - olio minerale - apparecchiature elettriche impregnate in servizio - Guida all'interpretazione dell'analisi dei gas disciolti e liberi.
In sintesi, DGA è uno strumento di manutenzione invasivo e predittivo non - non - che è essenziale per garantire l'affidabilità e la longevità dei trasformatori di potenza critica nella rete elettrica. "Ascoltando" i gas nel petrolio, le utility possono passare dalla manutenzione reattiva alla manutenzione a propensione proattiva, condizione - basata sulla manutenzione.