變壓器溶解氣體分析和故障識別
關於變壓器溶解氣體分析（DGA）的重要性以及如何將其用於變壓器監控、安全和維護的問題上，可以從：[IEEE C57.104 礦物油浸入式變壓器中產生的氣體說明指引南] 得一些結果。本指引為變壓器保管人提供了“解釋溶解氣體分析結果的詳細釋說”。除此之外，它還提供了：
1.變壓器中的氣體產生過程。
2.DGA的使用目的和應用。
3.DGA質量驗證和限制。
4.DGA的性能規範。
5.變壓器故障類型定義和識別。
變壓器溶解氣體分析
溶解氣體分析只是對溶解在變壓器絕緣油中的氣體進行識別、測量。隨著絕緣系統的老化或變壓器發生故障，變壓器絕緣油會產生並累積氣體。
檢測溶解氣體對於變壓器監測和評估健康至關重要。通過 DGA，可以定義到變壓器罐內的各種異常情況，例如局部放電、電弧或過熱條件。因此，DGA成為診斷變壓器健康的有力工具。
產生的氣體是有: 氫氣（H2）、甲烷（CH4）、乙烷（C2H6）、乙烯（C2H4）、乙炔（C2H2）、一氧化碳（CO）和二氧化碳（CO2）。這些氣體也被稱為“故障衍生物種”。其他氣體，如氧氣（O2）和氮氣（N2）也可能存在於絕緣液體中，但不被視為“故障衍生物種”，因為它們可能是洩漏或使用氮氣保存系統而被引入絕緣油中。然而，這些氣體在變壓器DGA分析和解釋中仍然起著重要作用。
溶解氣體分析的重要性
DGA可以幫助我們瞭解變壓器的健康情況，進而提供早期預警，減少非計劃性停機時間、運營和維護費用，並提高整個電網系統韌性，及保護社區和員工的安全性。溶解氣體的濃度為百萬分之一體積ppm表示。
從指引第18頁的氣體的組合比例圖來看，顯示了「礦物油中溶解氣體濃度的相對百分比隨溫度和故障類型而變化」。同時可以觀察到的是，氫存在於每種已知的故障類型中。
在較低溫度故障層中溶解在油中的氫百分比可能大於其他低溫故障層氣體，如甲烷（CH4）和乙烷（C2H6）。此外，在高溫斷層中，您將觀察到氫氣（H2）的相對氣體濃度增加，並趨於與乙炔（C2H2）保持同步。
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故障識別方法
指引中最有趣的是附件 D，它演譯了所有故障識別方法（關鍵氣體法、杜瓦爾三角形 1-4-5 和五邊形 2-5）。下表作了總結說明。
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使用關鍵氣體的表列，可以得到診斷識別。然而，故障識別的有效性可能在 30%-50% 之間。也就是說誤判讀也可能有50%以上。
O2/N2 的比率有助於確定變壓器是自由呼吸（開式）變壓器，還是帶有氮氣的密封裝置。C2H2/H2 比值 >3 則可確定從分接開關室到主罐是否存在洩漏或污染。
在杜瓦爾三角形時，你總會得到一個答案。重要的是三種氣體中的某一種氣體高於變壓器中該氣體的標稱值或正常值。下面是 Duval 三角形方法。
杜瓦爾的五邊形是額外的故障識別方法，將有助於加強診斷。
雖然從上面的方法可以評估液體絕緣中的溶解氣體來分析故障類型。然而測量氫氣關鍵性的早期檢測有助於避免潛在的災難性故障。氫氣是最早從絕緣油分解出來的氣體之一，可以作為潛在危險的看門狗或警報器。當它檢測到變壓器中的異常情況時，它可以提醒您情況已從正常變為異常，需要進一步檢查、確認。
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