تحليل الغازات الذائبة (DGA) – تفسير نتائج اختبار زيت المحول

يترك كل عطل داخل محول مغمور بالزيت بصمة كيميائية. فالتسخين الموضعي والتفريغ الجزئي والتقوس، كل منها يحلل الزيت المعدني وعزل السليلوز بطريقة مختلفة، مطلقًا مزيجًا مميزًا من الغازات يذوب في الزيت. يقرأ تحليل الغازات الذائبة هذا المزيج ويحدد ما يحدث داخل الخزان المغلق دون فتحه.

وهو أكثر الاختبارات التشخيصية إفادة لمحول قيد الخدمة، وأبكر إنذار لعطل ناشئ.

الغازات الرئيسية

حدود التركيز النموذجية

يقدم معيار IEC 60599 نطاقات تركيزات الغازات الملاحظة في المحولات الخالية من أعطال معروفة. تُعتبر القيم التي تتجاوز المئين التسعين غير طبيعية وتستوجب مراقبة أدق.

معدل التغير أهم من القيمة المطلقة

محول عمل لعشرين عامًا بمستوى 120 ppm من الهيدروجين يعمل بشكل طبيعي. لكن نفس المحول الذي يُظهر 120 ppm بعد أن أظهرت عينة أُخذت قبل ثلاثة أشهر 30 ppm فقط يخبرك أن شيئًا ما قد تغيّر.

معدل توليد الغاز هو المؤشر الأكثر فائدة:

• أقل من 10% زيادة شهريًا — تقادم طبيعي، استمر في أخذ العينات الروتينية
• من 10 إلى 30% شهريًا — زد وتيرة أخذ العينات، وابدأ بتحليل الاتجاه
• أكثر من 30% شهريًا — عطل نشط، ابدأ التحقيق دون تأخير

لهذا السبب تكون نتيجة تحليل غازات ذائبة واحدة محدودة القيمة. يصبح الاختبار تشخيصيًا عندما يتوفر سجل تاريخي للمقارنة.

مثلث دوفال

يرسم مثلث دوفال ثلاثة غازات — الميثان والإيثيلين والأسيتيلين — كنسب مئوية نسبية من مجموعها، ويحدد نوع العطل من المنطقة التي تقع فيها النقطة. وهو أكثر طرق التفسير البياني استخدامًا، ومُشار إليه في معيار IEC 60599.

كيفية تحديد نقطة على المثلث

خذ تركيزات الغازات الثلاثة بوحدة ppm وعبّر عن كل منها كنسبة مئوية من مجموعها:

مثال محلول

يُظهر تقرير تحليل غازات ذائبة: CH₄ = 90 ppm، وC₂H₄ = 250 ppm، وC₂H₂ = 5 ppm.

ارتفاع الإيثيلين مع أسيتيلين ضئيل جدًا هو بصمة ارتفاع حرارة شديد دون تقوس. تشمل الأسباب المحتملة وصلة سيئة في دائرة الملف، أو تيار دوران في القلب أو الخزان، أو مجرى زيت مسدود ينتج نقطة ساخنة موضعية.

أنواع الأعطال ودلالاتها

حدود الطريقة

يعطي مثلث دوفال دائمًا تشخيصًا، سواء وُجد عطل أم لا. ولأنه لا توجد منطقة «طبيعية»، فإن محولًا سليمًا بمستويات ضئيلة من الغازات الثلاثة سيقع أيضًا في مكان ما داخل المثلث.

وينتج عن ذلك أكثر أشكال سوء استخدام الطريقة شيوعًا: تطبيقها على وحدة تكون فيها التركيزات المطلقة للغازات ضمن الحدود الطبيعية تمامًا، ثم التصرف بناءً على تشخيص لا أساس فيزيائي له.

قيود أخرى تستحق المعرفة:

• يحدد المثلث نوع العطل، وليس موقعه. فنتيجة T3 لا تميز بين نقطة ساخنة في الملف وتيار دوران في الخزان.
• ينتج عن عطلين متزامنين نقطة تقع في مكان ما بين بصمتيهما الفرديتين، وقد تقع في منطقة لا تقابل أيًا منهما.
• تختلف حدود المناطق باختلاف السوائل البديلة. تتطلب الإسترات الطبيعية والاصطناعية الحدود المعدَّلة لمثلث دوفال 3.
• تُظهر الوحدات التي يتصل فيها زيت مغير الوصلات تحت الحمل بالخزان الرئيسي ارتفاعًا في الأسيتيلين ناتجًا عن عمليات التبديل الطبيعية، وليس عن عطل.

ممارسة أخذ العينات

يؤدي أخذ العينات بشكل سيئ إلى إبطال التحليل. فالغازات محل الاهتمام مذابة في الزيت وستتسرب إذا تعرضت العينة للهواء.

• استخدم محقنة محكمة الغلق للغاز أو وعاءً محكمًا معتمدًا، ولا تستخدم أبدًا زجاجة مفتوحة
• اغسل صمام أخذ العينة قبل سحب العينة لإزالة الزيت الراكد من الأنابيب
• خذ العينة والمحول في الخدمة العادية وعند درجة حرارة مستقرة، وليس فور التغذية بالطاقة
• تخلص من جميع فقاعات الهواء داخل المحقنة — فقاعة واحدة مرئية يمكن أن تغيّر القراءة بشكل كبير
• سجّل درجة حرارة الزيت والمحيط، وحمل المحول وقت أخذ العينة
• سلّم العينة إلى المختبر فورًا واحفظها بعيدًا عن أشعة الشمس المباشرة

فترات أخذ العينات الموصى بها

ملاحظات عملية

• أنشئ خط أساس. يُعد أول تحليل غازات ذائبة على محول جديد المرجع الذي تُقيَّم بناءً عليه كل عينة لاحقة.
• استخدم المختبر نفسه دائمًا. فالتفاوت بين المختبرات على نفس العينة قد يتجاوز التغيرات التي تحاول رصدها.
• قد يعكس ظهور الأسيتيلين المفاجئ بعد عطل في الشبكة ذلك العطل نفسه وليس عيبًا داخليًا. خذ عينة أخرى بعد أن تعمل الوحدة بشكل طبيعي لفترة.
• اقرأ تحليل الغازات الذائبة جنبًا إلى جنب مع اختبارات الزيت الأخرى — محتوى الرطوبة وقوة العزل الكهربائي والحموضة والتوتر البيني. تشير الغازات إلى ما يحدث؛ بينما تشير الاختبارات الفيزيائية إلى مقدار العمر المتبقي للعزل.
• غالبًا ما يمكن ربط الأعطال الحرارية المصنّفة T1 أو T2 بالفئة الحرارية للعزل وارتفاع درجة الحرارة الملاحظ. راجع الفئات الحرارية لعزل المحولات وحدود درجة الحرارة.