Çözünmüş Gaz Analizi (DGA) – Transformatör Yağı Test Sonuçlarının Yorumlanması

Yağlı bir transformatörün içindeki her arıza kimyasal bir iz bırakır. Yerel ısınma, kısmi deşarj ve ark oluşumu, mineral yağı ve selüloz izolasyonunu her biri farklı bir şekilde parçalayarak yağda çözünen karakteristik bir gaz karışımı açığa çıkarır. Çözünmüş gaz analizi bu karışımı okur ve kazanı açmadan mühürlü bir kazanın içinde neler olduğunu belirler.

Servisteki bir transformatör için mevcut olan tek ve en bilgilendirici tanı testidir ve gelişmekte olan bir arızanın en erken uyarısıdır.

Temel Gazlar

Gaz Formül Varlığının Gösterdiği Şey
Arıza Gazları
Hidrojen H₂ Her arıza türünde üretilir. Başka bir şey olmadan yüksek H₂, kısmi deşarja işaret eder.
Metan CH₄ Yağın düşük sıcaklıkta termal ayrışması, tipik olarak 300 °C altında.
Etan C₂H₆ 150–300 °C aralığında termal arızalar.
Etilen C₂H₄ Yaklaşık 300 °C üzerinde daha yüksek sıcaklıklı termal arızalar.
Asetilen C₂H₂ Ark oluşumu. 700 °C üzerinde sıcaklıklar gerektirir — varlığı her zaman önemlidir.
Selüloz Bozunması
Karbon monoksit CO Kağıt izolasyonun aşırı ısınması veya yaşlanması.
Karbon dioksit CO₂ Normal kağıt yaşlanması; yükselen bir CO₂/CO oranı selülozun termal bozunmasını düşündürür.
Arıza Dışı Gazlar
Oksijen O₂ Hava girişi. Mühürlü bir ünitede bir sızıntıya işaret eder.
Azot N₂ Azot yastıklı ünitelerde normaldir; aksi takdirde hava girişine işaret eder.
İzlenmesi gereken gaz asetilendir. Oluşması için ark sıcaklıkları gerekir. Bir geçiş arızası yaşamamış bir transformatörde ölçülebilir herhangi bir C₂H₂, mutlak konsantrasyon ne kadar düşük görünürse görünsün, incelemeyi gerektirir.

Tipik Konsantrasyon Sınırları

IEC 60599, bilinen arızası olmayan transformatörlerde gözlemlenen gaz konsantrasyonlarının aralıklarını verir. 90. yüzdelik dilimin üzerindeki değerler anormal kabul edilir ve daha yakın izlemeyi gerektirir.

Gaz Tipik Aralık (ppm) Üzerinde İncelenmeli (ppm)
Hidrojen (H₂) 50 – 150 150
Metan (CH₄) 30 – 130 130
Etan (C₂H₆) 20 – 90 90
Etilen (C₂H₄) 60 – 280 280
Asetilen (C₂H₂) 2 – 20 20
Karbon monoksit (CO) 400 – 600 600
Karbon dioksit (CO₂) 3800 – 14000 14000
Aralıklar tasarıma ve görev tipine göre değişir. Bu değerler, kademe altı yük değiştiricisi ana kazanla iletişimde olmayan transformatörler için geçerlidir. OLTC'li üniteler, mühürlü üniteler ve serbest nefes alan üniteler farklı referans değerlerine sahiptir. En güvenilir referans, transformatörün kendi geçmişidir.

Değişim Hızı Mutlak Değerden Daha Önemlidir

Yirmi yıldır 120 ppm hidrojenle çalışan bir transformatör normal davranıyor demektir. Üç ay önce alınan bir numunede 30 ppm gösteren aynı transformatörün şimdi 120 ppm göstermesi, bir şeyin değiştiğini söyler.

Gaz üretim hızı daha kullanışlı bir göstergedir:

  • Ayda 10 %'ın altında artış — normal yaşlanma, rutin örneklemeye devam edin
  • Ayda 10 ila 30 % — örnekleme sıklığını artırın, eğilim takibine başlayın
  • Ayda 30 %'ın üzerinde — aktif arıza, gecikmeden inceleyin

Tek bir DGA sonucunun sınırlı değere sahip olmasının nedeni budur. Test, karşılaştırılacak bir geçmiş olduğunda tanısal hale gelir.

Duval Üçgeni

Duval Üçgeni, üç gazı — metan, etilen ve asetilen — toplamlarının göreli yüzdeleri olarak çizer ve noktanın hangi bölgeye düştüğünden arıza tipini okur. En yaygın kullanılan grafiksel yorumlama yöntemidir ve IEC 60599'da referans gösterilir.

D1 D2 DT T3 T2 T1 PD 100 % CH₄ 100 % C₂H₂ 100 % C₂H₄ % CH₄ % C₂H₄ % C₂H₂ PD — partial discharge D1 — low energy discharge D2 — high energy discharge DT — mixed thermal and electrical
Mineral yağ için Duval Üçgeni 1. Termal bölgeler: T1 300 °C altında, T2 300 ile 700 °C arasında, T3 700 °C üzerinde.

Bir Noktanın Çizilmesi

Üç gazın ppm cinsinden konsantrasyonlarını alın ve her birini toplamlarının yüzdesi olarak ifade edin:

%CH₄ = 100 × CH₄ / (CH₄ + C₂H₄ + C₂H₂)
%C₂H₄ ve %C₂H₂ için de benzer şekilde

Çözümlü Örnek

Bir DGA raporu CH₄ = 90 ppm, C₂H₄ = 250 ppm, C₂H₂ = 5 ppm değerlerini verir.

Toplam = 90 + 250 + 5 = 345 ppm

%CH₄ = 100 × 90 / 345 = 26 %

%C₂H₄ = 100 × 250 / 345 = 72 %

%C₂H₂ = 100 × 5 / 345 = 2 %

Bu nokta T3 bölgesine düşer — 700 °C üzerinde bir termal arıza.

Çok az asetilenle birlikte yüksek etilen, ark oluşumu olmadan şiddetli aşırı ısınmanın işaretidir. Olası nedenler arasında sargı devresinde kötü bir bağlantı, nüve veya kazanda bir dolaşım akımı ya da yerel bir sıcak nokta oluşturan tıkalı bir yağ kanalı bulunur.

Arıza Tipleri ve Anlamları

Bölge Arıza Tipi Tipik Neden ve Şiddet
PD Kısmi deşarj İzolasyondaki gaz kabarcıklarında veya boşluklarda korona. Yavaş bozunma; nem içeriğini ve yağ durumunu izleyin ve inceleyin.
D1 Düşük enerjili deşarj İzolasyon yüzeyleri boyunca kıvılcımlanma veya izleme. Karbonlaşmış yollar mevcut olabilir. İnceleme gerektirir.
D2 Yüksek enerjili deşarj Güç takibiyle birlikte ark oluşumu. Metal ergimesi ve yaygın karbonlaşma olasıdır. Ciddi — inceleme için servisten çıkarın.
T1 300 °C altında termal arıza Aşırı yükleme, kısıtlı yağ akışı veya aşırı ısınan yalıtılmış bir iletken. Kağıt renk değiştirmiş olabilir ancak karbonlaşmamıştır.
T2 300–700 °C termal arıza Sargıda yerel bir sıcak nokta veya arızalı bir bağlantı. Kağıt karbonlaşması bu aralıkta başlar.
T3 700 °C üzerinde termal arıza Şiddetli aşırı ısınma — kötü temas, nüve veya kazanda dolaşım akımı ya da kısa devre yapmış bir lamina. Hızlı inceleme gerektirir.
DT Karışık termal ve elektriksel Mekanizmaların kombinasyonu veya bir tipten diğerine evrilen bir arıza. Netleştirmek için ardışık numunelerdeki eğilimi izleyin.

Yöntemin Sınırlamaları

Duval Üçgeni, bir arıza olsun ya da olmasın her zaman bir tanı döndürür. "Normal" bir bölge olmadığından, her üç gazın da iz düzeyinde bulunduğu sağlıklı bir transformatör bile üçgende bir yere düşer.

Bu, yöntemin en yaygın yanlış kullanımını doğurur: mutlak gaz konsantrasyonları normal sınırlar içinde olan bir üniteye yöntemi uygulamak ve ardından fiziksel bir temeli olmayan bir tanıya göre hareket etmek.

Doğru sıra: önce gaz konsantrasyonlarının tipik değerleri aştığını veya anormal şekilde yükseldiğini doğrulayın. Ancak o zaman bunları üreten arıza tipini belirlemek için Duval Üçgeni'ni kullanın.

Bilinmesi gereken diğer sınırlamalar:

  • Üçgen, konumu değil arıza tipini belirler. Bir T3 sonucu, sargıdaki bir sıcak nokta ile kazandaki bir dolaşım akımı arasında ayrım yapmaz.
  • Aynı anda oluşan iki arıza, kendi bireysel işaretleri arasında bir yerde bir nokta üretir ve bu nokta ikisine de karşılık gelmeyen bir bölgeye düşebilir.
  • Bölge sınırları alternatif sıvılar için farklıdır. Doğal ve sentetik esterler, Duval Üçgeni 3'ün ayarlanmış sınırlarını gerektirir.
  • Kademe altı yük değiştiricisi yağının ana kazanla iletişimde olduğu ünitelerde, bir arızadan değil normal anahtarlama işlemlerinden kaynaklanan yükselmiş asetilen görülür.

Numune Alma Uygulaması

Kötü numune alma analizi geçersiz kılar. İlgilenilen gazlar yağda çözünmüştür ve numune havaya maruz kalırsa kaçacaktır.

  • Gaz sızdırmaz bir şırınga veya onaylı mühürlü bir kap kullanın, asla açık bir şişe kullanmayın
  • Boru tesisatındaki durgun yağı temizlemek için numuneyi almadan önce numune alma valfini yıkayın
  • Numuneyi, enerjilendirmeden hemen sonra değil, transformatör normal serviste ve kararlı sıcaklıktayken alın
  • Şırıngadaki tüm hava kabarcıklarını çıkarın — görünür bir kabarcık okumayı önemli ölçüde değiştirebilir
  • Numune alma sırasında yağ ve ortam sıcaklığını ve transformatör yüklenmesini kaydedin
  • Numuneyi derhal laboratuvara teslim edin ve doğrudan güneş ışığından uzak tutun

Önerilen Numune Alma Aralıkları

Durum Aralık
Yeni ünite, ilk yıl Devreye almadan sonra, ardından 6. ve 12. ayda
Rutin servis, gaz seviyeleri normal Yıllık
Kritik veya insansız tesis Her 6 ayda bir veya sürekli çevrimiçi izleme
Gaz seviyeleri yükselmiş ama kararlı Her 3 ayda bir
Gaz seviyeleri yükseliyor Eğilim anlaşılana kadar aylık veya daha sık
Bir geçiş arızası veya koruma işleminden sonra Hemen, ardından 24 saat sonra tekrar

Pratik Notlar

  • Bir referans değer oluşturun. Yeni bir transformatördeki ilk DGA, daha sonraki her numunenin değerlendirileceği referanstır.
  • Baştan sona aynı laboratuvarı kullanın. Aynı numune üzerindeki laboratuvarlar arası farklılık, tespit etmeye çalıştığınız değişiklikleri aşabilir.
  • Bir sistem arızasından sonra asetilenin aniden ortaya çıkması, bir iç arızadan çok o arızayı yansıtıyor olabilir. Ünite bir süre normal çalıştıktan sonra tekrar numune alın.
  • DGA'yı diğer yağ testleriyle birlikte değerlendirin — nem içeriği, dielektrik dayanım, asitlik ve arayüzey gerilimi. Gazlar neler olduğunu gösterir; fiziksel testler ise izolasyonun ne kadar ömrünün kaldığını gösterir.
  • T1 veya T2 olarak tanımlanan termal arızalar genellikle izolasyon termal sınıfı ve gözlemlenen sıcaklık artışıyla ilişkilendirilebilir. Bkz. Transformatör İzolasyon Termal Sınıfları ve Sıcaklık Limitleri.
Not: Bu makaledeki konsantrasyon sınırları ve yorumlama rehberliği, mineral yağlı transformatörler için IEC 60599'u takip eder. Bireysel dağıtım şirketi standartları ve üretici tavsiyeleri farklı eşik değerleri belirtebilir. Şüphelenilen bir arızanın tanısı, ünitenin tam servis geçmişine erişimi olan yetkin bir mühendis tarafından doğrulanmalıdır.

Ömrünün sonuna gelmiş bir transformatörü mü değiştiriyorsunuz?

DATSAN, IEC 60076'ya uygun olarak üretilen, ISO/IEC 17025'e göre rutin ve özel testlerden geçirilen 25 kVA'dan 30 MVA'ya kadar yağlı tip dağıtım ve güç transformatörleri üretmektedir. Tüm ürün yelpazesine göz atın veya birebir değişim konusunu görüşmek için mühendislik ekibimizle iletişime geçin.

Transformatör Üreticisi

DATSAN Transformatör, dünya genelinde sanayi, dağıtım şirketi ve altyapı projeleri için yağlı tip dağıtım ve güç transformatörleri üretmektedir.

1992 yılında kurulan DATSAN, 30 yılı aşkın mühendislik deneyimini modern üretim ve test kabiliyetleriyle birleştirmektedir. Ürünlerimiz IEC 60076, ANSI C57 ve ilgili uluslararası standartlara uygun olarak tasarlanmakta olup, talep üzerine Ecodesign uyumlu seçenekler sunulmaktadır.

İletişim

Datsan Elk. İnş. San. ve Tic. Ltd. Şti.

Adres: Kızıltepe Mardin Karayolu 6.km
Kızıltepe, 47400 Mardin / TÜRKİYE

Telefon : +90 (482) 215 3188
Faks : +90 (482) 215 1199