قم بتنزيل كتالوج منتجاتنا لعام 2025 للحصول على رسومات تفصيلية ومعايير تقنية لجميع مكونات المفاتيح الكهربائية.
احصل على الكتالوج قم بتنزيل كتالوج منتجاتنا لعام 2025 للحصول على رسومات تفصيلية ومعايير تقنية لجميع مكونات المفاتيح الكهربائية.
احصل على الكتالوج
يكتشف تحليل الغازات الذائبة (DGA) الغازات الذائبة في الزيت العازل للمحولات ويحدد كميتها لتحديد الأعطال النامية قبل حدوث عطل كارثي. عندما يتعرض زيت المحولات والعزل السليولوزي لإجهاد غير طبيعي - سواء كان ذلك بسبب ارتفاع درجة الحرارة أو الانحناء أو التفريغ الجزئي - تتفكك الروابط الجزيئية وتطلق غازات مميزة تخلق بصمة تشخيصية لمهندسي الصيانة.
في عمليات النشر الميداني عبر أكثر من 200 محول طاقة تتراوح من 35 كيلو فولت إلى 500 كيلو فولت، قدمت DGA باستمرار التحذير المبكر من الأعطال النامية - غالبًا قبل 6 إلى 18 شهرًا من اكتشاف طرق التشخيص التقليدية للأعطال. هذه المهلة الزمنية تحول الصيانة التفاعلية إلى تدخلات مخططة.
تركز الفيزياء الكامنة وراء DGA على التحلل الحراري والكهربائي للمواد العازلة. وتكسر مستويات الطاقة المختلفة الروابط الكيميائية المختلفة، وهو ما يفسر لماذا ينتج عن كل نوع من أنواع الأعطال بصمة غازية مميزة.
عند درجات حرارة أقل من 300 درجة مئوية، يولد تحلل النفط في المقام الأول الهيدروجين (H₂) والميثان (CH₄). ويؤدي نشاط التفريغ الجزئي - أي الأعطال الكهربائية منخفضة الطاقة التي تحدث في الفراغات الغازية أو في واجهات النفط والورق - إلى تكوين الهيدروجين عند درجات الحرارة المتواضعة نسبياً. وتُظهر الاختبارات التي أجريت على محولات التوزيع ذات الجهد المتوسط أن معدلات توليد الهيدروجين التي تتراوح بين 50-200 جزء في المليون/سنة تشير غالباً إلى تطور التفريغ الجزئي دون خطر حدوث عطل فوري.
ومع زيادة الإجهاد الحراري إلى 500-700 درجة مئوية، يصبح الإيثيلين (C₂H₄) هو الهيدروكربون السائد. تخلق البقع الساخنة الموضعية من التيارات الدائرية أو ممرات التبريد المسدودة أو الوصلات المتدهورة ظروفًا لتكوين الإيثيلين. عندما تتجاوز تركيزات الإيثيلين 100 جزء في المليون مع معدلات التوليد السريع، يصبح التحقيق الفوري ضروريًا.
ويتطلب الأسيتيلين (C₂H₂H) درجة حرارة قوس تتجاوز 700 درجة مئوية لتكوينه بشكل كبير. حتى التركيزات الضئيلة التي تتراوح بين 2-5 جزء في المليون تستدعي التحقيق، حيث نادرًا ما يظهر الأسيتيلين أثناء التشغيل العادي للمحول. يعمل هذا الغاز كعلامة نهائية للأعطال الكهربائية عالية الطاقة.
وينتج أول أكسيد الكربون (CO) وثاني أكسيد الكربون (CO₂) عن تحلل السليلوز في عزل الورق بدلاً من انهيار الزيت. توفر نسبة CO₂/ثاني أكسيد الكربون نظرة ثاقبة لشدة التدهور: تشير النسب التي تقل عن 3 عادةً إلى تسارع الشيخوخة التي تتطلب التدخل، بينما تشير النسب التي تزيد عن 7 إلى الشيخوخة الحرارية الطبيعية.
وتكشف مستويات الأكسجين والنيتروجين، على الرغم من أنها ليست غازات معيبة بحد ذاتها، عن سلامة الحافظة ومانع التسرب. يؤدي ارتفاع الأكسجين إلى تسريع أكسدة الزيت وتكوين الحمأة، مما يضاعف من آليات التدهور الأخرى.
يحكي كل غاز ذائب قصة محددة عن ظروف المحولات الداخلية. يتيح فهم هذه التواقيع تحديد العطل بدقة.
الهيدروجين (H₂) أشكال عند أدنى طاقات الصدع، وعادةً ما تكون أعلى من 150 درجة مئوية. تشمل المصادر الأساسية التفريغ الجزئي في الزيت أو عند واجهات الزيت والورق، وتفريغ الهالة في جيوب الغاز، والشرارة منخفضة الطاقة من الإمكانات العائمة. تُظهر الخبرة الميدانية أن البطانات الخزفية المتقادمة غالبًا ما تنتج زيادات هيدروجينية تدريجية من الهالة عند طبقات التدرج السعوي المتدهورة.
الميثان (CH₄) يشير إلى التحلل الحراري بين 150-300 درجة مئوية. تشمل المصادر الشائعة التيارات الدائرية في التصفيحات الأساسية، والمفاصل الرديئة في الأشرطة الأرضية الأساسية، وارتفاع درجة حرارة الوصلات البسيطة. نادرًا ما يشير الميثان وحده إلى مشاكل عاجلة ولكنه يستدعي المراقبة.
الإيثان (C₂H₆) تظهر عند إجهاد حراري معتدل بين 300-500 درجة مئوية. تتداخل المصادر مع الميثان ولكن بكثافة أعلى - قنوات التبريد المسدودة، وتدهور تلامس مبادل الصنبور تحت الحمل، ونقاط الحرارة الموضعية للملف.
الإيثيلين (C₂H₄) تتطلب درجات حرارة تتراوح بين 500-700 درجة مئوية، مما يشير إلى ارتفاع شديد في درجة الحرارة. تولد الموصلات شديدة السخونة والصفائح الأساسية القصيرة وتوصيلات البطانات الفاشلة إيثيلين كبير. تتطلب اتجاهات الإيثيلين المتزايدة تحقيقًا جادًا بغض النظر عن التركيز المطلق.
الأسيتيلين (C2H2) يمثل غاز الصدع الأكثر أهمية، حيث يتشكل فقط عند درجات حرارة أعلى من 700 درجة مئوية - وهي الظروف المرتبطة بصدوع القوس والتفريغات عالية الطاقة. وحتى التركيزات الضئيلة التي تتراوح بين 2 و5 جزء في المليون تبرر إجراء تحقيق، حيث نادراً ما يظهر الأسيتيلين أثناء التشغيل العادي.
أول أكسيد الكربون (CO) و ثاني أكسيد الكربون (CO₂) تشير إلى تدهور السليلوز على وجه التحديد. ينتج عن التقادم الحراري لعزل الورق كلا الغازين، حيث تشير النسبة إلى الشدة. يشير الارتفاع السريع لمستويات ثاني أكسيد الكربون - خاصةً التي تتجاوز 50 جزء في المليون/شهر - إلى تسارع تدهور الورق الذي يقصر العمر المتوقع للمحول.
الأكسجين (O₂) و النيتروجين (N₂) تشير إلى التعرض للغلاف الجوي. يجب أن تحافظ المحولات محكمة الغلق على الأكسجين أقل من 3000 جزء في المليون. يعمل الأكسجين المرتفع على تسريع الأكسدة، مما ينتج عنه منتجات ثانوية حمضية تهاجم العزل الورقي.
[رؤى الخبراء: مزالق تفسير الغازات]
- مبادلات حنفية التحميل (LTCs) ذات التلامسات القوسية التي تتشارك زيت الخزان الرئيسي تنتج الأسيتيلين أثناء التبديل العادي - تحقق دائمًا من نوع LTC قبل تفسير بيانات C₂H₂H₂
- يمكن للغازات الشاردة من أنواع معينة من النفط أن تنتج الهيدروجين والميثان دون حدوث أعطال فعلية؛ وضع خطوط أساس لأنواع معينة من النفط
- تعمل معالجة الزيت الحديثة (إزالة الغازات والتصفية) على كبح مستويات الغاز مؤقتًا، مما قد يخفي العيوب النامية
- يمكن أن يؤدي ارتفاع درجة الحرارة من مصادر خارجية (التعرض لأشعة الشمس على الخزانات المكشوفة) إلى توليد غازات حرارية لا علاقة لها بالأعطال الداخلية
هناك ثلاث طرق أساسية لتحويل تركيزات الغازات الخام إلى تشخيصات للأعطال. تقدم كل منها مزايا متميزة اعتمادًا على مدى تعقيد الخلل.
طريقة الغازات الرئيسية يوفر أسرع تقييم ميداني من خلال تحديد الغاز المنفرد الذي يُظهر أعلى تركيز أو أسرع معدل ارتفاع. يشير الهيدروجين السائد إلى تفريغ جزئي. يشير الإيثيلين السائد إلى وجود أعطال حرارية شديدة. يشير الأسيتيلين السائد إلى تقوس كهربائي. تعمل هذه الطريقة بشكل جيد مع الحالات الواضحة المعالم، لكنها تواجه صعوبات في حالات الأعطال المختلطة حيث تعمل آليات التدهور المتعددة في وقت واحد.
نسب روجرز استخدام العلاقات الرياضية بين أزواج الغازات -H₄/H₂، وC₂H₆/CH₄، وC₂H₆/CH₄، وC₂H₂/C₂H₄- لتصنيف الأعطال إلى رموز محددة مسبقًا. يقلل النهج المنهجي من ذاتية التفسير. ومع ذلك، كثيرًا ما ينتج عن نسب روجرز نتائج “عدم التشخيص” عندما تقع النسب خارج الحدود المحددة، وهو أمر شائع مع الأعطال الأولية أو المختلطة.
مثلث دوفال يرسم النسب المئوية النسبية للميثان والإيثيلين والأسيتيلين على إحداثيات مثلثة. تتوافق سبع مناطق داخل المثلث مع أنواع صدوع محددة:
وتتعامل طريقة دوفال مع الأعطال المختلطة بشكل أفضل من طرق النسب، وتشهد قبولًا واسعًا في المرافق. وتتناول التوسعات بما في ذلك مثلث دوفال 4 والمثلث 5 والبنتاغون معدات محددة مثل مغيرات صنبور الحمل والمفاعلات التحويلية.
IEEE C57.104-2019 يؤكد على مستويات التركيز المطلقة مع وضع حالة من أربعة مستويات (الحالة 1-4)، بينما IEC 60599 يركز على نسب الغاز ونطاقات التركيز النموذجية. تطبق معظم المرافق أساليب هجينة - باستخدام أساليب نسبة IEC لتحديد الأعطال مقترنة بعتبات مطلقة على غرار IEEE لإطلاق الإنذار.
| الطريقة | أفضل تطبيق | القيد الأساسي |
|---|---|---|
| مفتاح الغاز | الفحص الميداني السريع | الأخطاء المختلطة |
| نسب روجرز | التصنيف المنهجي | نتائج “عدم التشخيص” المتكررة |
| مثلث دوفال | تحديد الأعطال المختلطة | يتطلب بيانات ثلاث غازات كحد أدنى |
| IEEE C57.104 | إنذارات العتبة المطلقة | خصوصية أقل في نوع الخطأ |
| IEC 60599 | التشخيص القائم على النسبة | تتطلب خبرة في الترجمة الفورية |
نتائج DGA المختبرية لا تعني الكثير بدون مستويات إنذار مناسبة للسياق. يعكس الإطار التالي الممارسة الشائعة في المرافق العامة لمحولات الزيوت المعدنية، على الرغم من أن العتبات المحددة تختلف حسب فئة الجهد والعمر وأهمية الأصول.
| الغاز | عادي (جزء في المليون) | تحذير (جزء في المليون) | تحذير (جزء في المليون) | حرجة (جزء في المليون) |
|---|---|---|---|---|
| H₂ | <100 | 100-200 | 200-500 | >500 |
| CH₄ | <50 | 50-100 | 100-150 | >150 |
| ج₂ح₆ | <30 | 30-60 | 60-100 | >100 |
| ج₂H₄ | <50 | 50-100 | 100-200 | >200 |
| ج₂H₂ | <2 | 2-10 | 10-35 | >35 |
| ثاني أكسيد الكربون | <500 | 500-700 | 700-1,000 | >1,000 |
| CO₂ | <5,000 | 5,000-8,000 | 8,000-12,000 | >12,000 |
تمثل هذه القيم إرشادات عامة للمحولات ≤69 كيلو فولت. غالبًا ما تستخدم وحدات فئة النقل عتبات أكثر صرامة.
لا تروي التركيزات المطلقة سوى جزء من القصة. فغالبًا ما يوفر معدل توليد الغاز إنذارًا مبكرًا:
يتطلب الاتجاه فواصل زمنية ثابتة لأخذ العينات. المحولات الحرجة تستدعي عادةً أخذ العينات كل ثلاثة أشهر؛ وقد تستخدم محولات التوزيع فترات سنوية. وتبرر أجهزة مراقبة DGA عبر الإنترنت تكلفتها على الوحدات الحرجة حيث يمنع الاكتشاف المبكر الأعطال التي تبلغ قيمتها ملايين من تكاليف الاستبدال وفقدان الإنتاج.
تتطلب العتبات القياسية تعديل العتبات القياسية لـ
يستفيد المهندسون الذين يحددون مواصفات المعدات الجديدة المملوءة بالزيت من فهم أساسيات DGA عند تقييم الخيارات من مصنع محولات التوزيع. تؤثر جودة زيت خط الأساس وخيارات التصميم - فئة ارتفاع درجة حرارة اللف وكفاءة نظام التبريد ومواد العزل - بشكل مباشر على ملامح توليد الغاز على المدى الطويل.
[رؤية الخبراء: منطق الإنذار في الممارسة العملية]
- عدم إطلاق إنذارات على تجاوزات العينة الواحدة؛ تتطلب أخذ عينات تأكيدية في غضون 2-4 أسابيع
- تلتقط إنذارات معدل التغيير الأعطال سريعة التطور التي لم تتجاوز بعد العتبات المطلقة
- تطبيع الأسطول - مقارنة الوحدات الفردية بالمتوسطات السكانية - يحدد القيم المتطرفة حتى عندما تقع جميع الوحدات ضمن النطاقات “الطبيعية”
- توثيق استجابات الإنذارات ونتائجها لتحسين العتبات بناءً على الارتباط الفعلي للأعطال
تحدد جودة العينة القيمة التشخيصية. تسفر العينات الملوثة أو التي تمت معالجتها بشكل غير صحيح عن نتائج مضللة يمكن أن تؤدي إلى تدخلات غير ضرورية أو تفوت عيوبًا حقيقية.
التحضير المسبق لأخذ العينات: اغسل صمام أخذ العينات ب 200-500 مل من الزيت قبل جمع عينة التحليل. يؤدي ذلك إلى تطهير الزيت الراكد وتلوث الصمام. استخدم محاقن زجاجية مانعة لتسرب الغازات أو حاويات معدنية مصممة لأخذ عينات DGA - تسمح الحاويات البلاستيكية بتخلل الغاز.
تقليل التعرض للهواء إلى أدنى حد ممكن: أكمل عملية أخذ العينات بسرعة. يؤدي الهواء الذائب في العينة أثناء الجمع إلى رفع قراءات الأكسجين والنيتروجين بشكل مصطنع مع احتمال تخفيف تركيزات الغازات الخاطئة. املأ الحاويات بالكامل، مع التخلص من الفراغات الرأسية.
الشحن والتخزين: شحن العينات خلال 24-48 ساعة من جمعها. يسمح التخزين الممتد باستمرار تطور الغازات والتبادل الجوي. يمكن أن تؤدي درجات الحرارة القصوى أثناء الشحن إلى تغيير توازنات ذوبان الغازات.
إنشاء خط الأساس: يجب أن يكون لدى المحولات الجديدة خط أساس DGA في غضون 3-6 أشهر من بدء التشغيل. وهذا يلتقط مستويات الغاز الأولية قبل أن يتراكم إجهاد الخدمة ويوفر نقاطًا مرجعية للاتجاه المستقبلي.
تكامل المراقبة عبر الإنترنت: تحقق أجهزة مراقبة DGA المستمرة التي تستخدم التحليل الطيفي الصوتي الضوئي أو الكشف عن الموصلية الحرارية حدود كشف تتراوح بين 1-5 جزء في المليون مع دورات قياس كل ساعة أو يومية. تتفوق هذه الأنظمة في التقاط حالات الأعطال العابرة التي قد يفوتها أخذ العينات على دفعات بين الاختبارات الفصلية. يتيح التكامل مع SCADA إمكانية الإنذار الآلي وتصور الاتجاهات.
بالنسبة للمنشآت التي تدير كلاً من المحولات المملوءة بالزيت ومعدات التحويل في المراحل الأولى، فإن الانضباط التشخيصي المطلوب من أجل إدارة فعالة لمعدات التحويل المملوءة بالزيت يمتد بشكل طبيعي إلى فهم متطلبات الصيانة لأجهزة الحماية متوسطة الجهد. إن التقنيات الخالية من الزيت مثل تلك الموجودة في مصنع قواطع الدائرة الكهربائية الفراغية القضاء على مخاوف الغاز المذاب في معدات التحويل مع توفير حماية موثوقة للمحول.
نادراً ما تكون نتائج DGA قائمة بذاتها في التقييم الشامل للحالة. وتؤدي الإحالة المرجعية لبيانات الغازات مع طرق التشخيص الأخرى إلى تحسين تحديد مواقع الأعطال وقرارات التدخل.
اختبارات جودة الزيت استكمال DGA من خلال تقييم سلامة العزل من زوايا مختلفة. يؤثر محتوى الرطوبة على قوة العزل الكهربائي ويسرع من تقادم الورق - ربط الرطوبة المرتفعة مع اتجاهات ثاني أكسيد الكربون/ثاني أكسيد الكربون التي تشير إلى تدهور الورق. تكشف الحموضة (رقم التحييد) عن تراكم المنتجات الثانوية المؤكسدة. ينخفض التوتر البيني مع تدهور الزيت، ويتبع ذلك مؤشرات الإجهاد الحراري.
الاختبارات الكهربائية توطين الأعطال التي تكتشفها DGA. وتحدد قياسات مقاومة اللف مشاكل التوصيل التي تشير إليها البصمات الغازية الحرارية. يكشف اختبار معامل القدرة عن تلوث العزل أو الرطوبة. يؤكد التحقق من نسبة اللفات سلامة اللف عندما تُظهر DGA توقيعات الأعطال المحتملة بين اللفات.
التصوير الحراري أثناء التشغيل يحدد البقع الساخنة الخارجية - التوصيلات الخارجية السائبة والتوصيلات المفكوكة والمشعات المسدودة وأوجه القصور في نظام التبريد - التي تساهم في توليد الغازات الحرارية. ويؤدي ربط نتائج التصوير الحراري مع اتجاهات DGA إلى تحديد الأسباب الجذرية.
كشف التفريغ الجزئي بالموجات فوق الصوتية التحقق من صحة نتائج DGA المهيمنة على الهيدروجين من خلال تأكيد مصادر PD النشطة. يمكن للطرق الصوتية في بعض الأحيان توطين نشاط التفريغ في بعض البطانات أو مبادلات الأشرطة أو مناطق اللف.
يؤدي فهم فيزياء اكتشاف الأعطال في المحولات إلى بناء حدس تشخيصي قابل للتطبيق في جميع معدات الطاقة. المبادئ الكامنة وراء تشغيل قاطع التفريغ-فصل التلامس، وانقراض القوس، واستعادة العازل الكهربائي-تمثل تحديات تشخيصية مماثلة في معدات التحويل حيث يتم تطبيق تقنيات قياس مختلفة.
إن بناء برنامج شامل لتقييم الحالة يعني إنشاء ارتباطات بين طرق التشخيص لأسطول المحولات الخاص بك. وبمرور الوقت، تظهر أنماط: تتنبأ بعض توقيعات الغاز بشكل موثوق به بحالات شاذة محددة في الاختبارات الكهربائية، وتسبق اتجاهات معينة لجودة الزيت تغيرات توليد الغاز، وتفسر نتائج التصوير الحراري نتائج DGA المحيرة.
مرجع خارجي: IEC 60076 - معايير محولات الطاقة IEC 60076 IEC 60076
يناسب أخذ العينات السنوية معظم محولات التوزيع التي تعمل في الظروف العادية، على الرغم من أن الوحدات التي تظهر مستويات مرتفعة من الغاز أو التي تعاني من أحمال زائدة متكررة قد تستدعي المراقبة الفصلية حتى تستقر الاتجاهات.
تتفوق أجهزة الرصد عبر الإنترنت في الاتجاه المستمر والتقاط الأحداث العابرة، ولكنها عادةً ما تقيس غازات أقل من التحليل المختبري الكامل؛ وتستخدم معظم المرافق المراقبة عبر الإنترنت للوحدات الحرجة مع الحفاظ على التأكيد المختبري الدوري.
يوفر الهيدروجين التحذير المبكر من تطور المشاكل بسبب درجة حرارة تكوينه المنخفضة، على الرغم من أن الأسيتيلين - حتى عند مستويات ضئيلة - يتطلب الاستجابة الأكثر إلحاحًا لأنه يشير إلى تقوس نشط.
المحولات الأقدم تتراكم مستويات الغازات الخلفية من التقادم الحراري التراكمي؛ يجب أن يقارن التفسير القيم الحالية بالاتجاهات التاريخية الخاصة بالوحدة بدلاً من عتبات السكان العامة وحدها.
تعمل معالجة النفط (إزالة الغازات من النفط، والترشيح، والاستصلاح) على كبح مستويات الغاز المذاب مؤقتًا؛ وتؤسس عينات ما بعد المعالجة خطوط أساس جديدة، وأي زيادة سريعة في الغاز بعد ذلك قد تشير إلى أن المعالجة كشفت نشاط الصدع الذي كان مخفيًا في السابق.
تنتج سوائل الإستر الطبيعية أنماطًا مختلفة لتوليد الغازات عن الزيوت المعدنية، مع ارتفاع نسبة الغازات الشاردة بشكل عام وارتباطات مختلفة بين درجات الحرارة والغازات؛ ويتطلب التفسير إرشادات خاصة بالإستر بدلًا من عتبات الزيوت المعدنية القياسية.
يحدد DGA بشكل موثوق آليات التحلل النشط ولكن لا يمكنه التنبؤ بدقة بالعمر المتبقي؛ يوفر تحليل الفوران (قياس المنتجات الثانوية للتحلل الورقي) جنبًا إلى جنب مع اتجاه DGA تقديرًا أفضل للعمر الافتراضي من أي من الطريقتين وحدهما.
