Thử nghiệm DGA là gì và tại sao nó lại quan trọng?

Khi bạn quản lý máy biến áp ngâm trong dầu, dầu cách điện bên trong thùng chứa không chỉ là chất làm mát — nó là nhân chứng thầm lặng cho mọi thứ xảy ra bên trong cuộn dây và lõi. Thử nghiệm Phân tích khí hòa tan (DGA) đọc tuyên bố chứng kiến ​​đó bằng cách đo các loại và số lượng khí hòa tan trong dầu. Những khí này được tạo ra bởi các ứng suất nhiệt và điện đặt lên hệ thống cách nhiệt trong quá trình vận hành.

Nguyên lý này đã được biết đến từ năm 1928 và nó vẫn là công cụ phát hiện lỗi sớm tiết kiệm chi phí nhất dành cho các kỹ sư bảo trì. DGA quan trọng vì nó xác định các vấn đề đang phát triển — chẳng hạn như quá nhiệt, phóng điện một phần hoặc phóng điện hồ quang — trong khi chúng vẫn có thể kiểm soát được. Việc phát hiện lỗi ở giai đoạn ban đầu có thể ngăn ngừa sự cố máy biến áp thảm khốc, từ đó tránh được sự cố mất điện ngoài dự kiến, sửa chữa tốn kém và các mối nguy hiểm tiềm ẩn về an toàn. Bên cạnh một sự hoàn chỉnh Dòng sản phẩm máy biến áp ngâm dầu từ một nhà sản xuất có hệ thống kiểm soát chất lượng nghiêm ngặt, chương trình DGA vững chắc tạo thành xương sống cho mọi chiến lược quản lý tài sản chủ động.

Nhà sản xuất máy biến áp ngâm dầu, nhà máy OEM/ODM Jiangsu Dingxin Electric là nhà sản xuất máy biến áp ngâm dầu tùy chỉnh của Trung Quốc và Nhà máy máy biến áp ngâm dầu OEM/ODM,... Xem sản phẩm →

Thử nghiệm DGA hoạt động như thế nào? Nguyên tắc chính

Khoảng một phần ba hệ thống cách điện của máy biến áp ngâm trong dầu bao gồm dầu điện môi lỏng, phần còn lại là giấy xenlulo và bìa ép. Cả hai vật liệu này đều bị phân hủy dưới tác dụng của nhiệt và điện, và chúng tạo ra các loại khí đặc trưng khi chúng bị phân hủy. Các khí này - hydro, metan, ethane, ethylene, axetylen, carbon monoxide và carbon dioxide - hòa tan vào dầu ở nồng độ tỷ lệ thuận với mức độ nghiêm trọng của ứng suất.

Trong quá trình thử nghiệm DGA, một mẫu dầu được chiết từ máy biến áp và được phân tích bằng sắc ký khí. Kỹ thuật này tách hỗn hợp khí thành các thành phần riêng lẻ, cho phép xác định và định lượng chính xác từng loại khí. Cấu hình khí thu được cung cấp dấu vết về tình trạng bên trong của máy biến áp.

Bởi vì khí vẫn hòa tan trong dầu thay vì thoát ra dưới dạng bong bóng tự do (trong hầu hết các trường hợp), DGA có thể phát hiện lỗi ngay cả trong máy biến áp kín khi không thể kiểm tra bằng mắt. Điều này làm cho nó đặc biệt phù hợp với thiết bị chạy bằng dầu — trong khi máy biến áp loại khô dựa vào các phương pháp chẩn đoán khác nhau, chẳng hạn như phương pháp thử nghiệm và xử lý sự cố đối với máy biến áp loại khô , tập trung vào điện trở cách điện và nhiệt độ cuộn dây hơn là thành phần hóa học của dầu.

Các khí lỗi chính và những gì chúng tiết lộ

Mỗi loại sự cố trong máy biến áp tạo ra một tổ hợp khí riêng biệt. Hiểu các mối quan hệ này là nền tảng để diễn giải dữ liệu DGA.

• Axetylen (C₂H₂): Đây là tín hiệu cảnh báo nghiêm trọng nhất. Sự hiện diện của nó cho thấy hồ quang hoặc quá nhiệt cục bộ trên 700°C, điều kiện có thể nhanh chóng làm tan chảy vật liệu dây dẫn và cách điện cacbon hóa.
• Hydro (H₂) và metan (CH₄): Những loại khí này thường liên quan đến hiện tượng phóng điện cục bộ (corona) - hiện tượng phóng điện năng lượng thấp làm xói mòn giấy cách nhiệt theo thời gian.
• Etylen (C₂H₄) và etan (C₂H₆): Những điều này cho thấy sự phân hủy nhiệt của dầu, thường là do quá nhiệt vừa phải trong phạm vi 300°C đến 700°C.
• Cacbon monoxit (CO) và cacbon đioxit (CO₂): Những khí này đến từ sự phân hủy cellulose (giấy). Mức tăng cao cho thấy lớp cách điện quá nóng, làm tăng tốc độ lão hóa và rút ngắn tuổi thọ của máy biến áp.

Một loại khí đơn lẻ hiếm khi kể được toàn bộ câu chuyện. Giải thích DGA đáng tin cậy nhất sử dụng sự kết hợp khí. Dưới đây là tài liệu tham khảo nhanh về các mẫu lỗi phổ biến:

Cần đặc biệt chú ý tới các dạng sự cố trong máy biến áp chỉnh lưu lệch pha , trong đó dòng điện hài và chu trình nhiệt gây thêm áp lực lên hệ thống cách nhiệt, làm cho mô hình sản xuất khí trở nên phức tạp hơn.

Các phương pháp và tiêu chuẩn kiểm tra DGA

Lấy mẫu ở đâu và như thế nào

Thử nghiệm DGA có thể được thực hiện theo nhiều cách, mỗi cách đều có sự cân bằng riêng:

• Phân tích trong phòng thí nghiệm: Một kỹ thuật viên được đào tạo sẽ lấy mẫu dầu, gửi đến phòng thí nghiệm và nhận báo cáo chi tiết. Đây là phương pháp chính xác nhất và được khuyến khích theo dõi định kỳ.
• Giám sát trực tuyến: Cảm biến cố định được lắp đặt trên máy biến áp liên tục đo khí hòa tan. Điều này lý tưởng cho các đơn vị quan trọng nhưng có chi phí trả trước cao hơn.
• Thiết bị DGA di động: Máy phân tích sẵn sàng tại hiện trường cung cấp kết quả nhanh chóng tại chỗ, hữu ích cho việc sàng lọc hoặc khi tốc độ quay vòng của phòng thí nghiệm chậm.

Bất kể phương pháp nào, việc lấy mẫu thích hợp là không thể thương lượng. Thùng lấy mẫu phải sạch sẽ và kín khí. Bất kỳ sự rò rỉ nào cũng cho phép các khí hòa tan thoát ra hoặc khí trong khí quyển đi vào, cả hai điều này đều khiến kết quả trở nên vô nghĩa. Van lấy mẫu phải được làm sạch và súc rửa bằng dầu trước khi lấy mẫu để tránh ô nhiễm do ứ đọng dầu. Ngoài ra, việc xác minh mức dầu và kiểm tra rò rỉ tại điểm lấy mẫu là một phần của phương pháp thực hành tốt — bạn phải luôn xem lại quy trình nguyên nhân và nguy cơ rò rỉ dầu máy biến áp trước khi dựa vào bất kỳ chẩn đoán dựa trên dầu nào.

Hướng dẫn tiêu chuẩn

Mặc dù cộng đồng kỹ thuật nhìn chung tuân theo các tiêu chuẩn như IEC 60599 và IEEE C57.104 để giải thích và thực hành được khuyến nghị, tài liệu tham khảo có giá trị nhất cho đơn vị cụ thể của bạn là xu hướng DGA lịch sử của riêng đơn vị đó. Chúng tôi thực sự khuyên bạn nên thiết lập thử nghiệm DGA cơ bản trên các máy biến áp mới trước khi đưa chúng vào sử dụng — không phải sau nhiều tháng vận hành — để các so sánh trong tương lai theo dõi những thay đổi liên quan đến điều kiện ban đầu đó.

Khái niệm cơ bản về giải thích DGA: Tỷ lệ và phân tích xu hướng

Sau khi có báo cáo từ phòng thí nghiệm, nhiệm vụ là tách biệt quá trình lão hóa bình thường khỏi vấn đề đang phát triển. Các phương pháp giải thích phổ biến nhất bao gồm các phương pháp dựa trên tỷ lệ như Tam giác Duval và Tỷ lệ Roger, phân loại các lỗi bằng cách so sánh nồng độ tương đối của các loại khí cụ thể. Những phương pháp này là những lối tắt chẩn đoán hữu ích nhưng không phải là không thể sai lầm và nên được sử dụng cùng với các bằng chứng khác.

Quan trọng hơn bất kỳ kết quả đơn lẻ nào là tốc độ thoát khí - nồng độ khí tăng nhanh như thế nào. Một máy biến áp có mức khí ổn định ở nồng độ cao vừa phải có thể ít khẩn cấp hơn một máy biến áp có mức khí tăng gấp đôi mỗi tháng từ mức cơ bản thấp. Sự tạo khí nhanh thường báo hiệu sự suy giảm đang diễn ra cần được chú ý ngay lập tức.

Phân tích xu hướng trên nhiều mẫu, được lấy cách nhau hàng tháng hoặc hàng năm, cung cấp bức tranh rõ ràng nhất về tình trạng máy biến áp. Đối với tần suất lấy mẫu, lịch trình thực tế là:

• Máy biến áp đưa vào vận hành mới: 3 tháng một lần trong năm đầu tiên
• Máy biến áp khỏe mạnh: hàng năm
• Các thiết bị có vấn đề đã biết hoặc tải cao: 3 đến 6 tháng một lần

Khi diễn giải kết quả, hãy duy trì khung đánh giá bốn cấp - bình thường, cần chú ý, cần kiểm tra lại sớm và cần tắt máy để kiểm tra. Cách tiếp cận này ngăn chặn cả sự hoảng loạn trước những biến động nhỏ và sự tự mãn về sự suy thoái thực sự.

Những cạm bẫy DGA thường gặp và cách tránh chúng

DGA là một công cụ mạnh mẽ nhưng giá trị của nó phụ thuộc hoàn toàn vào chất lượng dữ liệu. Những lỗi phổ biến dẫn đến kết luận không chính xác, tệ hơn là không thử nghiệm gì cả vì chúng có thể dẫn đến việc bảo trì không cần thiết hoặc khiến bạn có cảm giác an toàn sai lầm.

• Khả năng ngăn chặn mẫu kém: Ống tiêm bị rò rỉ hoặc chai bịt kín kém là những lỗi đứng đầu danh sách. Đảm bảo thiết bị lấy mẫu của bạn được thiết kế cho DGA và được niêm phong đúng cách trước khi vận chuyển.
• Bỏ qua van xả nước: Rút dầu từ van mà không xả hết dầu chết trước có nghĩa là mẫu của bạn đại diện cho dầu cũ, ứ đọng chứ không phải dầu tuần hoàn đang hoạt động.
• Vận chuyển và bảo quản không đúng cách: Không được để mẫu tiếp xúc với ánh sáng mặt trời, nhiệt độ quá cao hoặc thời gian bảo quản kéo dài. Những điều kiện này làm thay đổi độ hòa tan và thành phần khí.
• Bỏ qua dữ liệu độ ẩm: Hàm lượng nước cao trong dầu có thể tạo ra hydro thông qua quá trình điện phân nước thay vì phóng điện một phần. Nếu bạn đo lượng hydro cao mà không xác nhận mức độ ẩm, bạn có thể chẩn đoán sai lỗi.
• Phân tích các kết quả đơn lẻ một cách riêng biệt: Việc đưa ra phán đoán phải luôn xem xét lịch sử của máy biến áp, thông tin tải và các thử nghiệm chẩn đoán khác.

Để đánh giá toàn diện, hãy kết hợp DGA với phân tích độ ẩm, kiểm tra độ bền điện môi và phân tích furan trong cùng một phiên lấy mẫu. Cùng với nhau, các thử nghiệm này đưa ra một bức tranh hoàn chỉnh về tình trạng dầu và độ lão hóa của lớp cách điện. Cũng nên nhớ rằng DGA chỉ là một phần của quy trình kiểm tra rộng hơn - một chương trình bảo trì và kiểm tra máy biến áp hoàn chỉnh bao gồm kiểm tra điện, kiểm tra trực quan và chụp ảnh nhiệt.

Quyết định bảo trì dựa trên kết quả DGA

Khi DGA đánh dấu sự bất thường, lộ trình tiếp theo sẽ phụ thuộc vào mức độ nghiêm trọng và tốc độ tạo khí. Đây là một khung quyết định thực tế:

• Nồng độ khí thấp, tốc độ thoát khí chậm: Tiếp tục hoạt động bình thường nhưng tăng tần suất giám sát. Lặp lại DGA trong vòng 3 đến 6 tháng để xác nhận sự ổn định.
• Nồng độ vừa phải, thoát khí vừa phải: Rút ngắn khoảng thời gian lấy mẫu xuống hàng quý và xem xét xác nhận chéo bằng các thử nghiệm điện như điện trở cách điện, điện trở cuộn dây và hệ số tổn thất điện môi.
• Nồng độ cao hoặc tốc độ thoát khí nhanh: Đặc biệt nếu axetylen xuất hiện hoặc tốc độ thoát khí tăng nhanh, hãy lập kế hoạch ngừng hoạt động để kiểm tra kỹ lưỡng. Điều này có thể liên quan đến việc kiểm tra bên trong, việc này chỉ nên được thực hiện khi máy biến áp được ngắt điện một cách an toàn.

DGA không hoạt động một mình. Nó phải được tích hợp với chương trình giám sát tình trạng tổng thể của máy biến áp, bao gồm phân tích đáp ứng tần số quét (SFRA) và theo dõi độ ẩm hòa tan. Khi một lỗi nghiêm trọng đến mức cần phải thay thế, việc lựa chọn máy biến áp tiếp theo trở nên quan trọng. Các thiết bị có hệ thống cách nhiệt vượt trội và thiết kế làm mát đã được chứng minh - chẳng hạn như những thiết bị có trong Thông số kỹ thuật máy biến áp điện ngâm dầu 35kV - thường hiển thị đường cơ sở DGA ban đầu sạch hơn và xu hướng khí dài hạn ổn định hơn. các thiết kế máy biến áp ngâm dầu bằng hợp kim vô định hình Ngoài ra còn giảm tổn thất ở lõi, giúp giảm nhiệt độ vận hành và do đó giảm ứng suất nhiệt lên lớp cách nhiệt bằng dầu và giấy - một con đường trực tiếp dẫn đến ít sự kiện tạo ra khí hơn.

Kết luận: Biến DGA thành một phần thường xuyên của việc chăm sóc máy biến áp

Thử nghiệm DGA là phương pháp chẩn đoán mang lại lợi nhuận cao nhất hiện có cho việc bảo trì máy biến áp ngâm trong dầu. Nó cho bạn biết điều gì đang xảy ra bên trong bình mà không cần mở nắp, đồng thời cho bạn thời gian để hành động trước khi một vấn đề nhỏ trở thành một lỗi nghiêm trọng.

Biến DGA thành một phần được lên lịch trong hệ thống quản lý tài sản của bạn. Thiết lập các đường cơ sở rõ ràng cho thiết bị mới, lấy mẫu theo các khoảng thời gian nhất quán và theo dõi xu hướng thay vì các điểm dữ liệu riêng biệt. Với tư cách là nhà sản xuất, chúng tôi nhấn mạnh rằng chất lượng máy biến áp bắt đầu từ nhà máy — sấy chân không cẩn thận, xử lý dầu thích hợp và kiểm soát chất lượng nghiêm ngặt tạo ra một thiết bị có hàm lượng khí ban đầu thấp và là điểm khởi đầu lành mạnh cho việc giám sát DGA. Bảo vệ khoản đầu tư đó bằng thử nghiệm có kỷ luật và máy biến áp của bạn sẽ mang lại cho bạn dịch vụ đáng tin cậy trong nhiều thập kỷ.