DGA (Dissolved Gas Analysis) được công nhận là một công nghệ giám sát mạnh mẽ trong việc phát hiện các sự cố trong các thùng chứa chính của MBA và các thiết bị có chứa dầu. Việc sử dụng các dữ liệu lịch sử mở rộng thu thập được từ quá trình phân tích trong phòng thí nghiệm, cho phép phát hiện ra các lỗi chính xác, thậm chí dự đoán được các lỗi dựa trên DGA online và công nghệ này đã ngày càng có sự liên quan đến tuổi thọ của các MBA trên toàn thế giới. DGA trong phòng thí nghiệm minh họa quá cho quá trình phát triển từ thí nghiệm trong phòng tới DGA online.Trong khi các lợi ích của GC được vạch ra đi cùng với những khó khăn trong cách áp dụng trong lĩnh vực dựa trên các công cụ online. Từ đó công nghệ DGA đã được giới thiệu và cung cấp, cùng với các lợi ích quan trọng kết hợp với công nghệ hùng mạnh môi trường trạm điện đầy thử thách.

DGA CHO CÁC MBA

Các MBA cho phép truyền tải năng lượng điện hiệu quả ở điện áp cao và sử dụng điện ở mức điện áp thấp một cách thuận tiện.MBA được sử dụng kể từ những ngày đầu sản xuất và truyền tải điện năng và ngày nay đã trở nên phổ biến trên toàn thế giới- ước tính có khoảng hơn 2,000,000 MBA lớn trên toàn thế giới (>100kVA). Mặc dù hàng nghìn MBA mới đang được sản xuất mỗi năm, phần lớn các MBA trên toàn câu đã đi vào hoạt động và một tỷ lệ đáng kể trong đó đã và đang tiếp cận, thậm chí vượt xa so với tuổi thọ thiết kế của chúng. Hầu như tất cả các MBA lớn, dù cũ hay mới, đều có lõi và các cuộn dây ngâm trong dầu cùng với các kết nối điện đầu vào và đầu ra.Các cuộn dây MBA sẽ được cách điện bởi nhiều lớp giấy dầy bọc xung quanh từng phần của mỗi cuộn dây.Dầu hoạt động với vai trò tản nhiệt và cách điện trung bình.

Khi dầu hoặc giấy cách điện bị quá tải, chẳng hạn như trong điều kiện nhiệt độ cao kết hợp với lượng tải lớn và/hoặc trong điều kiện lỗi hoặc thậm chí trong điều kiện hoạt động bình thường, nó sẽ bị phá vỡ và tạo ra một loạt các sản phẩm phụ và các khí đơn giản. Các khí này ngay lập tức hòa tan vào trong dầu và sẽ ở trong dầu mãi (nếu như không thể thoát ra khỏi thiết bị thông qua breather hoặc rò rỉ).

Các khí có liên quan đến các lỗi cụ thể  là  khí H₂, CO₂, CO, C₂H_6, CH₄, C₂H₄ và C₂H₂.Chúng được gọi chung là khí chuẩn đoán.

Phân tích khí hòa tan(DGA)từ lâu đã đượccông nhận làkỹ thuật mạnh nhất trong việc phát hiện/dự đoán lỗi MBA. Nó đã đi đầu trongcác chiến lược tiến bộc ho các tiện ích giám sát trong vòng bốn thập kỷ qua. Điều nàyđã được chứng minh quarất nhiều ấn phẩm phát hànhvà rất nhiều tiêu chuẩn quốc gia cũng như quốc tế liên quan đến cách thức tiến hành DGAvà cách thức mà các kết quả được phân tích.Đối mặt với các thế hệ MBA đã cũ cộng với áp lực giảm thiểu vốn và chi phí hoạt động, DGA đã trở nên càng quan trọng hơn cho các đơn vị và các ngành công nghiệp.

LẤY MẪU DẦU BẰNG TAY VÀ DGA TRONG PHÒNG THÍ NGHIỆM

Trước đây việc thực hiện phân tích khí hòa tan trong phòng thí nghiệm gặp nhiều hạn chế là bởi tính phức tạp của các thiết bị để tách và đo các khí với trọng lượng chỉ bằng 1/1.000.000 (ppm).

Trước đây, việc tách khí thường được tiến hành bằng cách sử dụng một máy bơm chân không mạnh để khử một mẫu trong dầu trước khi phân tích- được gọi là máy bơm Toepler.Gần đây hơn, các tiêu chuẩn IEC, ASTM và các tiêu chuẩn khác đã phát hành các phương thức mô tả kỹ thuật tách khí tự động."Tách khí bằng công nghệ Headspace" hiện tại là phương pháp tiêu chuẩn trong phòng thí nghiệm bởi sự tiện lợi và sự lặp lại tuyệt vời trong giai đoạn tách khí của quá trình.

Công nghệ phát hiện khí được sử dụng trong phòng thí nghiệm được dựa trên sự tách biệt từng khí trong hỗn hợp khí. Điều này đạt được bằng cách đưa hỗn hợp khí vào một ống chứa "khí mang" và từ đó, một vài bộ dò sẽ tiến hành dò khí.

Với công nghệ sắc ký khí GC (Gas Chromatography)

có thể được thiết kế để nhạy với từngkhí chính, và trên thực tế, nó có thể được sử dụng để phân tích một loạt rất lớn, đa dạng các loại mẫu từ dầu, khí,nước và không khí bị ô nhiễm.

Mỗi GC được thiết lập cho một ứng dụng cụ thể. Một khí mang cụ thể được lựa chọn để mang mẫu khí từ điểm nó được bơm vào dọc xuống chiều dài của ống nghiệm, nơi sẽ tách các phân tử di động trong hỗn hợp để di chuyển nhanh hơn.Kỹ thuật này đòi hỏi sự kiểm soát vô cùng chặt chẽ tỷ lệ lưu lượng khí, nhiệt độ và chất lượng khí mang. Kỹ thuật này đòi hỏi phải kiểm soát rất chặt chẽ của tốc độ dòng khí, nhiệt độ và chất lượng khí vận chuyển. Đây là một kỹ thuật nhạy nhưng không ổn định mà xưa nay vẫn bị giới hạn trong môi trường phòng thí nghiệm. Điều này chủ yếu làbởi vì GC rất nhạy cảm với môi trường hay thay đổi, ví dụ như nhiệt độ, áp suất, sự chuyển động, tỷ lệ lưu lượng khí, ... Với kết quả mà có mức độ nhạy cảm cao với các yếu tố môi trường, vì vậy phương pháp GC đòi hỏi phải hiệu chuẩn hàng ngày để đảm bảo chất lượng vận hành liên tục. Nguyên nhân thực sự của vấn đề này là bởi kỹ thuật này giữ được vị trí độc quyền trong phòng thí nghiệm qua gần 50 năm qua.

Với DGA trong phòng thí nghiệm, do yêu cầu phải tới công trường, thu thập và vận chuyển cẩn thận mẫu dầu tới phòng thí nghiệm để tiến hành phân tích, nên DGA sẽ bị hạn chế  các lần thực hiện trong năm. Thông thường người phụ trách lấy mẫu tại trạm biến áp sẽ thu thập một mẫu dầu vào một ống nghiệm hoặc một chiếc bình, ghi các chú thích lên nhãn về nhiệt độ dầu và các chi tiết khác liên quan đến MBA, đóng gói mẫu và gửi đến phòng thí nghiệm. Vì có thêm các chi phí liên quan (phí thăm công trường, vận chuyển và phân tích tại phòng thí nghiệm), nên việc phân tích mẫu bị giới hạn chỉ thực hiện mỗi năm một lần, và chỉ tiến hành phân tích kiểm tra thường xuyên khi phát hiện thấy các khí gây lỗi nghiêm trọng trong quá trình phân tích mẫu hàng năm đó. Bởi vì nhiều loại lỗi có thể tiến triển đáng kể trong vòng dưới mộtnăm, cách tiếp cận này thường dẫn đến bỏ lỡ các cơ hội chuẩn đoán.Lỗi có thể xảy ra và tiến triển trong vòng tới 12 tháng trước khi bị phát hiện và trong thời gian đó sẽ gây ra thiệt hại đáng kể cho MBA. Bởi nguyên nhân này, trong nhiều năm gần đây, xuất hiện rất nhiều công ty về công nghệ cung cấp các công cụ online, DGA tự động với tần suất lấy mẫu mỗi giờ.

CÔNG NGHỆ PAS

Công nghệ PAS- Photo Acoustic Spectroscopy làm việc dựa trên nguyên lý sau: Một chất sẽ hấp thụ năng lượng ánh sáng và chuyển nó thành năng lượng bước sóng. Năng lượng bị hấp thụ từ ánh sáng được biến đổi thành năng lượng động lực học của mẫu bởi các quá trìnhtrao đổi năng lượng. Điều này dẫn đến việc làm nóng cục bộ và tạo ra các sóng áp (âm thanh). Quang phổ bước sóng- ánh sáng của một mẫu có thể được ghi lại bằng cách đo lường những bước sóng có độ dài khác nhau. Quang phổ này có thể được sử dụng để nhận biết các thành phần hấp thụ của mẫu.

PAS là một phát hiện khoa học đã có từ lâu và lần đầu tiên được quan sát bởi Alexander GrahamBell vào năm 1880 bằng cách sử dụng ánh nắng mặt trờinhư là một nguồn IRvà tai của con người như các máy dò tín hiệu âm thanh. Trong những năm 1970, với sự xuất hiện của các thiết bị điện tử hiện đại đã quan tâm làm mới lại kỹ thuật khoa học này, nó cung cấp một phương pháp rất nhạy đối vớiviệc nhận biết và định lượng của một lượng nhỏ các chất khí gây ô nhiễm trong khí quyển mà không cần đến sự tái hiệu chuẩn thường xuyên của máy dò.

PASđã trở thành một kỹ thuật mạnh mẽ để nghiên cứu nồng độ các khí ở mức 1/1.000.000.000. Các máy dò bước sóng- ánh sáng hiện đại cũng dựa trên các nguyên lý tương tự như thiết bị của Bell, tuy nhiên để tăng độ nhạy thì cần phải thực hiện các điều chỉnh như sau:

1.      Sử dụng tia laser cường độ cao để kích thích các mẫu bởi cường độ của âm thanh được tạo ra là tỷ lệ thuận với cường độ ánh sáng (và nồng độ khí)

2.      Đôi tai của con người được thay thế bằng các micro nhạy. Các tín hiệu micro tiếp tục được khuếch đại và dò tìm bằng cách sử dụng bộ khuếch đại khóa tần.

3.      Bằng cách kèm theo các mẫu khí trong một buồng hình trụ , các tín hiệu âm thanh được khuếch đại bằng cách điều chỉnh tần số điều chế  đến một tần số cộng hưởng âm thanh của tế bào mẫu.

CÁC LỢI ÍCH BỔ SUNG CỦA CÔNG NGHỆ PAS

Bên cạnh các lợi ích đã nêu, công nghệ PAS còn có thêm hai tính năng độc đáo khiến nó nổi trội hơn so với các đối thủ cạnh tranh trong DGA.

Đầu tiên là khả năng chuyển đổi của máy dò PAS để chuyển đổi từ đo mẫu nồng độ thấp , chỉ vài ppm khí trong dầu, đến đo một mẫu với nồng độ khí trong dầu cao đến 50.000ppm và trở lại nồng độ thấp.  Điều này đặc biệt quan trọng để giám sát Bộ chỉnh áp trên MBA (OLTC). Phân tích đã cho thấy khi có các lỗi sứ xảy ra thì dẫn đến lỗi phổ biến nhất trên MBA là lỗi Bộ chỉnh áp. Mặc dù lỗi thùng chứa chính có thể báo trước sự kết thúc tuổi thọ của MBA và phải được
bảo vệ chống lại giám sát DGA, tuy nhiên thực tế là có những lỗi xảy ra trên Bộ chỉnh áp của MBA là không thể ngờ tới. Trên các MBA chính, Bộ chỉnh áp cần được giám sát để phát hiện ra những lỗi như vậy.

Các máy dò PAS là thiết bị hoàn hảo cho ứng dụng này. VớiPAS, không cần lưu giữ các khí từ phân tích hiện tại cho các phân tích tiếp theo và các khí được đo được thoát từ hệ thống theo cách phân tích sau đây: tất cả các bề mặt nội bộ mà các khí có thể tiếp xúc với đều là các bề mặt trơ (PTFE,thủy tinh, vàng vàthép không gỉ) vàdo đó,không lưu giữ bất kỳ loại nào.

Mặt khác, sử dụng các thiết bị đo đạc dựa trên GC để theo dõi thùng chứa chính và Bộ chỉnh áp sẽ yêu cầu 2 công cụ riêng biệt. Điều này là bởi vì GC không thể chuyển đổi đo từ nồng độ khí trong dầu thấp đến cao, rồi lại xuống thấp. Một ống nghiệm GC được thiết kế để giữ lại khí và khí này chỉ thoát được khi có khí mang và nhiệt độ cao và tính năng này đã ngăn cản một ứng dụng mà nơi có nồng độ cao cần phải được theo sau bởi nồng độ thấp.

Cuối cùng, và có ý nghĩa quan trọng nhất để sử dụng thiết bị đi động, PAS cho phép thiết bị đo đạc tại các điều kiện mạnh về vật lý.PAS là hệ thống cực kỳ chắc chắn và không nhạy cảm với các thay đổi cũng như rung động cơ học hàng ngày. Và chúng cũng không yêu cầu việc kiểm soát tỉ mỉ về nhiệt độ. Điều này làm cho thiết bị DGA đi động gọn nhẹ phù hợp trong quá trình vận chuyển, không cần đóng gói với các công cụ và thiết bị Trạm biến áp khác. Trong khi một thiết bị GC yêu cầu vận chuyển rất cẩn thận và vô cùng nhạy cảm vớiviệc di chuyển, đòi hỏi tái hiệu chuẩn mỗi khi nó được đưa tới trạm mới.

Các thiết bị DGA dựa trên công nghệ PAS đã được phát triển với mục đích bổ sung thêm công cụ on-line dựa trên công nghệ GC. Chúng cung cấp một giải pháp thay thế bằng cách sử dụngcông nghệ phù hợp hơn với việc vận hành tự quản trong thời gian dài. Không yêu cầu các loại tiêu hao hoặc thời gian cho dịch vụ thiết kế thường xuyên, dòng máy Transfix đã tạo ra cuộc cách mạng hóa cho các thiết bị multigas DGA on-line. Transfixcung cấp các chức năng theo dõi tất cả các khí chuẩn đoán cùng vớiO2, N2 và H2O.Giám sát các thông số này một lần mỗigiờ trong mối tương quan với lượng tải và nhiệt độ, số lượng dữ liệu sẵn có để phân tích và chuẩn đoán xu hướng vẫn được đảm bảo.Tận dụng một công nghệ trong lịch sử đã được thiết kế cho các ứng dụngon-line, GE sản xuất ra loại thiết bị giám sát rất ổn định và có thể lặp lại hoàn toàn phù hợp với môi trường có nhiều thay đổi và các yêu cầu vận hành kết hợp với các trạm biến áp từ xa. Nó đã trở thành tiêu chuẩn tiên tiến trong việc giám sát các MBA chính.

Tài liệu mô tả chi tiết DownLoad tại đây