الدليل الميداني لتفسير أنماط الغازات في DGA للمحولات الكهربائية

يُعد تحليل الغازات المذابة (DGA) الأداة التشخيصية الأساسية للكشف عن الأعطال الناشئة داخل المحولات المملوءة بالزيت قبل أن تتطور إلى عطل كارثي. يغطي هذا الدليل كيفية قراءة أنماط الغاز، وتطبيق طرق النسب، وتحديد مستويات الإجراءات، وجمع العينات الصالحة، ودمج تحليل الغازات المذابة (DGA) في برنامج صيانة منظم. كما يتناول قرارات الشراء التي تحدد ما إذا كان يمكن مراقبة المحول بطريقة فعالة من حيث التكلفة طوال عمره التشغيلي.

التشخيص السريع: نمط الغاز مقابل نوع العطل

قبل البدء في تطبيق طرق النسب أو عتبات الإجراءات، قم بمطابقة نمط الغاز السائد مع نوع الصدع المحتمل باستخدام الجدول أدناه. وهذا هو المعيار الأول الذي يتم تطبيقه عند وصول نتيجة معملية جديدة.

المبدأ الأساسي: يُعد وجود الأسيتيلين بمستويات تزيد عن 1-2 جزء في المليون داخل محول مغلق لم يُسجل فيه أي عطل كهربائي مؤخرًا المؤشر الأكثر موثوقية الذي يستدعي استجابة عاجلة، بغض النظر عن مستويات الغازات الأخرى. وغالبًا ما يكون معدل التغير هو إشارة الإنذار المبكرة؛ فقراءة غاز الميثان التي تضاعفت خلال أربعة أسابيع تنطوي على درجة إلحاح أكبر من القراءة نفسها التي ظلت مستقرة لمدة ستة أشهر.

الأدوات ومصادر القبول

قبل تفسير أي نتيجة من نتائج تحليل DGA، تأكد من أن معدات أخذ العينات والأساليب المختبرية والمعايير المرجعية تستوفي المعايير الواردة أدناه. فلا يمكن تصحيح أي عيب في العينة تحليليًا في المراحل اللاحقة.

كيفية تحديد أنواع العيوب من نسب غازات تحليل الغازات في الزيت (DGA)

تُبيّن تركيزات الغاز الخام ما هو موجود. أما نسب الغازات فتُبيّن سبب وجوده. استخدم الطرق الواردة أدناه كوسائل للتحقق المزدوج، لا كقواعد منفردة لتحديد النجاح أو الفشل.

• منطق النسب الأساسية: قارن بين أنماط الغازات القابلة للاشتعال من أجل التمييز بين التفريغ الجزئي والأعطال الحرارية وعلامات القوس الكهربائي.
• طريقة نسبة روجرز: مفيد في تحديد الأعطال الواضحة التي تقتصر على آلية واحدة، ولكنه قد يعطي نتائج غير محددة عندما تكون مستويات الغازات الرئيسية قريبة من الصفر.
• طريقة النسبة وفقًا للمعيار IEC 60599: يوفر مسار تصنيف قائم على المعايير لإعداد التقارير والمقارنة بين المختبرات.
• طريقة مثلث دوفال: وهي أكثر ملاءمة للصدوع المختلطة أو المتغيرة لأنها ترسم نمط الغاز بدلاً من الاعتماد فقط على نطاقات النسب المنفصلة.

مقارنة طرق الحساب النسبي

تطبيق النسب على قرار ميداني

عتبات اتخاذ الإجراءات: متى تتطلب نتائج تقييم المخاطر (DGA) استجابة فورية؟

لا يكون لتفسير نمط الغاز وفقًا لطريقة DGA قيمة إلا عندما يؤدي إلى اتخاذ قرار واضح. ويعكس نظام الإجراءات المتدرج الوارد أدناه إرشادات المعيار IEC 60599 وحدود المعيار IEEE C57.104 الخاصة بمحولات الطاقة ذات التصنيف 69 كيلو فولت وما فوق.

جدول الإجراءات المتدرجة

القيم المرجعية لمعيار IEEE C57.104 للمستوى 1 والمستوى 2 (جزء في المليون مذاب في الزيت المعدني)

تسلسل القرارات الميدانية

الخطوة 1 – فحص التركيزات المطلقة. إذا تجاوزت نسبة أي غاز المستوى 2، فحدد المستوى 3 قبل المتابعة. وإذا تجاوزت نسبة الأسيتيلين 35 جزء في المليون أو تضاعفت نسبة أي غاز منذ أخذ العينة الأخيرة، فحدد المستوى 4 وأوقف إجراء المزيد من التحليلات إلى حين إيقاف التشغيل.
الخطوة 2 – احسب معدل التغير. إن تجاوز معدل التلوث اليومي (ROC) 1 جزء في المليون يوميًا للأسيتيلين أو 10 أجزاء في المليون يوميًا للهيدروجين يستلزم تصنيفًا من المستوى 3 على الأقل بغض النظر عن التركيز المطلق.

الظروف التي تتجاوز الحدود القياسية

يجب تجاوز جدول المستويات القياسي في الحالات التالية: عند ظهور الأسيتيلين بشكل مفاجئ، أو تضاعف تركيز أي غاز رئيسي بين العينات، أو تزامن أحداث الترحيل مع زيادة الغاز، أو عندما يتشارك صمام التحكم في مستوى الزيت (OLTC) الزيت مع الخزان الرئيسي. وفي هذه الحالات، تكون سرعة التغير في الاتجاه وظروف التشغيل أكثر أهمية من قيمة واحدة مطلقة بالجزء في المليون.

حالة ميدانية: عطل حراري في محول ذاتي بجهد 132/33 كيلو فولت

تُظهر هذه الحالة الميدانية المُجهولة الهوية كيف يمكن لنمط تحليل المركبات الغازية (DGA) أن ينتقل من مرحلة مراقبة الاتجاهات إلى مرحلة التخطيط للتوقف عن العمل عندما ترتفع مستويات الإيثيلين والأسيتيلين معًا.

السياق الميداني: يبلغ متوسط عدد عمليات تغيير المراحل في محول ذاتي بقدرة 63 ميجا فولت أمبير، تم تشغيله في عام 2007، 28 عملية يوميًا. وقد تم أخذ عينة من الغاز المنبعث من الزيت (DGA) بعد ستة أسابيع من أخذ عينة غير مجدولة نجمت عن حالة عابرة في مرحل الحماية. وترتفع درجة حرارة الزيت بمقدار 5-8 درجات مئوية عن المعيار المرجعي للوحدة بسبب زيادة معدل الإنتاج.
تركيزات الغاز المقاسة (جزء في المليون):

التشخيص: يُعد C2H4 المكون السائد، وتزداد نسبته بمعدل 28 جزء في المليون تقريبًا في الأسبوع. وتتوافق نسبة C2H4/C2H6 البالغة 2.53 مع درجات حرارة النفط المحلية التي تزيد عن 500 درجة مئوية. وتشير نسبة C2H2/C2H4 البالغة 0.029 إلى حدوث قوس كهربائي منخفض الطاقة عند نقاط التلامس في مبدل الصمامات كعامل محتمل بالنظر إلى ارتفاع عدد عمليات التشغيل. تضع إحداثيات مثلث دوفال العينة في المنطقة T2-T3 التي تميل نحو T3. اتجاه CO ثابت نسبيًا، مما يشير إلى أن السليلوز ليس المادة الرئيسية للخلل في هذه المرحلة. هذه النتيجة هي المستوى 3: يلزم تخفيف الحمولة وإجراء التحقيق في غضون سبعة أيام.

إجراءات أخذ العينات ومعايير قبول القياس

يعتمد التفسير الدقيق لنمط غازات تحليل الغازات المتحللة (DGA) بشكل كامل على جودة عينة النفط التي تصل إلى المختبر. فالعينة المعيبة تؤدي إلى حدوث أخطاء في القياس لا يمكن لأي طريقة تحليلية تصحيحها في المراحل اللاحقة.

اختيار نقاط أخذ العينات وتطهير الأنابيب قبل أخذ العينات

قم بجمع الزيت من صمام أخذ العينات السفلي المخصص لذلك بعد إزالة الزيت الراكد من الوصلة والخرطوم. تجنب أخذ عينات من وحدة الحفاظ على الضغط فقط لأغراض تشخيص الأعطال، لأنها قد لا تعكس بشكل كافٍ الغازات الأثقل وتؤدي إلى تشويه نمط الغازات.

الضوابط الإجرائية التي تؤثر بشكل مباشر على نتائج تحليل التباين العام (DGA)

معايير قبول القياس قبل استخدام النتائج

1. فحص نسبة الأكسجين إلى النيتروجين. في المحولات ذات الخزانات المغلقة، يجب أن تتراوح نسبة الأكسجين إلى النيتروجين (O2/N2) بين 0.3 و0.5 تقريبًا. وتشير أي نسبة تزيد عن 0.5 إلى وجود تلوث بالهواء؛ لذا يجب رفض العينة وإعادة أخذها.
2. ارتباط الرطوبة. تأكد من أن نسبة الماء المذاب (بالجزء في المليون وفقًا لطريقة كارل فيشر) تتوافق مع فئة العزل وتاريخ درجات الحرارة. فوجود قيمة أعلى من مستوى تشبع الزيت عند درجة الحرارة المقاسة يشير إلى وجود خطأ جسيم في أخذ العينات أو حدوث خرق في السدادة.

دمج DGA في برنامج صيانة المحولات

إن نتيجة تحليل DGA التي لا تتضمن مسار استجابة محددًا تكون قيمتها من حيث الصيانة محدودة. ولا يصبح تفسير هذه النتيجة قابلاً للتنفيذ إلا عندما يكون جزءًا من برنامج يحدد من يقوم بمراجعة النتائج، وبأي وتيرة، ومقارنةً بأي عتبات، وبأي صلاحيات للتصعيد.

هيكل البرنامج: أربع طبقات وظيفية

منطق تحديد تردد أخذ العينات

اضبط فترة أخذ العينات التالية بناءً على كل من مستوى TDCG ومعدل التغير. يمكن الإبقاء على فترات أخذ العينات الروتينية بالنسبة لنتائج المستوى 1 المستقرة، بينما تتطلب نتائج المستوى 2 أو المستوى 3 المتزايدة فترات أقصر وتعيين مسؤولين عن التصعيد.

مستويات TDCG واستجابات البرامج

أين تفشل البرامج

ترجمة بدون سياق. إن تحليل تركيز الغاز دون الاطلاع على سجل العينات السابقة أو ملف الحمل أو عمر المحول يؤدي إلى استنتاجات غير موثوقة؛ لذا يجب أن يتوفر للمحللين سجل كامل لنتائج تحليل الغازات (DGA).
ثغرات في صلاحيات اتخاذ الإجراءات. إذا لم يتمكن المهندس الذي يفسر النتيجة من الموافقة على تخفيض الحمل أو قطع التيار، ولم يتلقَ الشخص المخول بذلك التفسير، فإن البرنامج يتعطل. يجب تحديد مسار التصعيد بشكل واضح، بما في ذلك تحديد من يتلقى التقرير وفي غضون أي فترة زمنية.

تحديد المحولات المجهزة لتقنية DGA وطلب الدعم التشخيصي من المورد

يبدأ التفسير الفعال لنمط الغاز الناتج عن تفاعل الغازات (DGA) قبل تزويد المحول بالطاقة. وتحدد قرارات الشراء في مرحلة وضع المواصفات ما إذا كان من الممكن مراقبة الوحدة بطريقة فعالة من حيث التكلفة طوال عمرها التشغيلي.

ما الذي يجب تحديده في مرحلة الشراء

موضع صمام أخذ عينات الزيت. يجب توفير صمام أخذ عينات واحد على الأقل مثبت في الجزء السفلي وصمام زيت علوي واحد، على أن يكون كلاهما مصممًا لاستخدام المحاقن أو زجاجات التفريغ دون الحاجة إلى قطع التيار الكهربائي. ويجب تجنب استخدام صمامات أخذ العينات الموجودة فوق مستوى الزيت في الأصول الحيوية نظرًا لخطر دخول الهواء.
نظام الترحيل وجمع الغاز في بوخولز. بالنسبة للوحدات التي تزيد قدرتها عن 1 ميجا فولت أمبير، يجب تحديد مرحل بوخولز مزود بغرفة تجميع غازات تسمح بالسحب باستخدام محقنة، على أن يتم تركيبه على خط الأنابيب الممتد بين الخزان ووعاء الحفظ.

تقييم القدرات التشخيصية للموردين

تزويد الوحدات الحالية بقدرة DGA

بالنسبة للمحولات الموجودة حالياً، تعتمد جدوى عملية التحديث على توفر نقطة موثوقة لأخذ عينات الزيت، وممارسات العزل الآمنة، وما إذا كان الجهاز حاسماً بدرجة كافية لتبرير المراقبة أثناء التشغيل. وعلى الأقل، يجب إضافة إجراء موثق لأخذ العينات وإجراء تحليل غازات التفكك (DGA) كخط أساس قبل الاعتماد على تفسير الاتجاهات.

مراجع هندسة XBRELE ذات الصلة

استخدم مراجع XBRELE هذه لربط القرار الميداني بالمنتج الصحيح، والاختبار، وسير عمل المشتريات: صفحة منتج XBRELE, مجموعة القواطع الكهربائية المفرغة من الهواء XBRELE, دليل تصنيفات VCB, قائمة التحقق من القبول في اتفاقية فيكتوريا كامبريدج/قائمة التحقق من القبول في اتفاقية فيكتوريا كامبريدج, ،مجموعة محولات توزيع الطاقة XBRELE.

سياق المعايير

بالنسبة لسياق الأسلوب الخارجي، قارن بين إجراء الموقع مع العام صفحة معايير IEEE C37.09 ومن ثم تطبيق دليل الشركة المصنعة للمعدات الأصلية ومواصفات المشروع الدقيقة للمعدات الموردة.

الأدوات ومصادر القبول

مثال ميداني

مثال عملي: أثناء فحص صيانة، تم قياس إحدى المراحل خارج نطاق القيم المرجعية الخاصة بالتشغيل، في حين بقيت المرحلتان الأخريان مستقرتين. قام الفريق بإعادة القياس باستخدام أسلاك تم التحقق من سلامتها، وفحص التوقيت ومسافة تحرك نقاط التلامس، واستخدم الفرق المقاس لتمييز مشكلة ضغط نقاط التلامس عن مشكلة عامة تتعلق بتنظيف السطح. تم توثيق الإجراء التصحيحي في مخطط استكشاف الأعطال وإصلاحها بحيث يمكن مقارنة العينة التالية من DGA ومذكرة الفحص وسجل الصيانة بنفس خريطة الأعطال.

الأسئلة المتكررة

ما هو الغاز الأهم الذي يجب رصده في نتائج تحليل الغازات المنبعثة من المحولات (DGA)؟

يُعد الأسيتيلين (C2H2) هو المؤشر التشخيصي الأكثر أهمية، لأنه لا يُنتج بكميات كبيرة إلا من خلال التفريغات الكهربائية عالية الطاقة. وأي اكتشاف مؤكد لمستويات تزيد عن 1-2 جزء في المليون في محول مغلق لم يسبق له أن تعرض لخلل كهربائي مؤخرًا يستدعي إجراء تحقيق.

كم مرة ينبغي إجراء فحص DGA على محول طاقة حيوي؟

ينبغي أن يتم تصنيف تردد أخذ العينات حسب درجة المخاطر بدلاً من أن يكون موحداً. وعادةً ما يتطلب المحول الجديد الذي لا يوجد له سجل أعطال أخذ عينات سنوي.

هل يمكن إجراء اختبار DGA على المحولات الجافة؟

لا. يُطبق اختبار الغازات التشخيصية (DGA) بشكل خاص على المحولات المملوءة بالزيت، لأن الغازات التشخيصية تنشأ عن التحلل الحراري والكهربائي للزيت العازل والسليلوز المشبع بالزيت.

ما الذي تشير إليه نسبة CO/CO2 المرتفعة، ومتى تصبح هذه النسبة مقلقة؟

تتوافق نسبة CO/CO₂ التي تقل عن 0.1 مع عملية الشيخوخة الطبيعية للورق. أما النسب التي تزيد عن 0.3 فتشير إلى تحلل نشط للسليلوز يتضمن آليات حرارية.

لماذا تعطي طرق النسب أحيانًا نتائج متناقضة أو غير محددة؟

تفشل طرق النسب عند انخفاض التركيزات المطلقة للغاز، لأن التباينات الطفيفة في قياسات المختبر تؤدي إلى تقلبات كبيرة في قيم النسب المحسوبة. كما تفشل هذه الطرق أيضًا عندما تنشط أنواع متعددة من الصدوع في آن واحد.

ما هي أخطاء العينات التي تؤدي في الغالب إلى إبطال صحة نتائج تحليل الغازات في الحمض (DGA)؟

أكثر ثلاثة أخطاء شيوعًا تؤدي إلى إبطال صحة النتائج هي: تلوث الهواء أثناء تعبئة المحقنة، مما يؤدي إلى انخفاض تركيزات الغازات المعيبة وارتفاع نسبة O2/N2 إلى ما يزيد عن 0.5؛ تجاوز مدة الانتظار البالغة 72 ساعة للمحاقن الزجاجية، مما يتسبب في فقدان قابل للقياس للهيدروجين؛ وسحب العينة من الجزء العلوي من الخزان أو الحافظة بدلاً من صمام التصريف السفلي، مما يؤدي إلى التقليل من تقدير غازات العطل الأثقل. يجب رفض أي نتيجة تظهر نسبة O2/N2 أعلى من 0.5 في محول ذي خزان مغلق، ويجب جمع عينة جديدة قبل اتخاذ أي قرار بشأن الصيانة.

كيف ينبغي تفسير DGA عندما يتشارك خزان OLTC النفط مع الخزان الرئيسي؟

يؤدي وجود خزان توزيع الزيت (OLTC) المتصل بالخزان الرئيسي إلى ظهور خلفية ثابتة من غاز C2H2 ناتجة عن حدوث شرارات كهربائية طبيعية أثناء تغيير المفاتيح. ويجب تحديد هذه الخلفية كخط أساس خاص بالوحدة بدلاً من مقارنتها مباشرةً بجداول IEEE أو IEC القياسية.