ترانسفورماتور قدرت، قلب شبکهٔ انتقال و فوقتوزیع است. هر توقف ناگهانی آن در پست نیروگاه، میتواند زنجیرهای از خاموشیها، تنش شبکه در ساعات پیک و هزینههای سنگین تعمیر یا تعویض را در پی داشته باشد. در اقلیم ایران از گرمای جنوب تا نوسانات بار در صنایع تنشهای حرارتی و الکتریکی بر روغن و عایق کاغذی افزایش مییابد و مدیریت ریسک را به اولویت عملیاتی تبدیل میکند.
آنالیز گازهای محلول (Dissolved Gas Analysis یا DGA) دقیقترین روش تشخیص زودهنگام عیوب داخلی ترانس است. با سنجش غلظت و نسبت گازهایی مانند H₂، CH₄، C₂H₂ و C₂H₄ در روغن عایق، میتوان نوع خطا از داغی موضعی تا آرک الکتریکی را با ضریب اطمینان بالا تفکیک کرد. این آزمون، محور «پایش وضعیت روغن» و ستون «برنامه نگهداری پیشگیرانه» در واحدهای نیروگاهی است.
هدف این مقاله، توضیح نقش DGA در پایش وضعیت ترانسفورماتور، معرفی گازهای کلیدی، اصول تفسیر الگوها، اهمیت رطوبت و اسیدیته روغن، و ارائهٔ چکلیست نمونهگیری ایمن است. در پایان نیز به استقرار برنامه مانیتورینگ وضعیت و پیوند آن با تصمیمهای نگهداری پیشبینانه اشاره میکنیم تا ریسک خاموشی و هزینهٔ چرخه عمر کاهش یابد. برای تأمین و مشاوره روغن عایق باکیفیت نیز موتورازین کنار شماست.
DGA چیست و چرا برای ترانسفورماتور نیروگاهی حیاتی است؟
آنالیز گازهای محلول (DGA) روشی آزمایشگاهی است که با گازکروماتوگرافی، ردپای گازهای حاصل از تخریب حرارتی/الکتریکی روغن و عایق سلولزی را اندازهگیری میکند. هر نوع خطا، «اثر انگشت» گازی خود را دارد؛ از این رو، DGA نهفقط وقوع، بلکه ماهیت احتمالی خطا را آشکار میکند. در شبکهٔ ایران که پیکهای فصلی، بارهای سیکلی و آلایندههای محیطی بر تجهیزات فشار وارد میکنند، تکیه بر DGA برای تصمیمگیری مبتنی بر شواهد ضروری است.
مزیت کلیدی DGA در «تشخیص زودهنگام» است؛ یعنی قبل از رسیدن خطا به سطح سیگنالهای ثانویه مانند افزایش دما، بوی غیرعادی یا بریکداون. با روندسنجی، میتوان نرخ رشد گازها را دنبال کرد و اقدامات هدفمند (کاهش بار، برنامهریزی توقف کوتاه، فیلتراسیون/دیگازینگ) را بهموقع اجرا نمود. بهاینترتیب، DGA به هستهٔ پایش وضعیت روغن و مدیریت ریسک دارایی تبدیل میشود.
چه گازهایی پایش میشوند و هرکدام چه معنایی دارند؟
گازهای کلیدی شامل هیدروژن، متان، اتان، اتیلن، استیلن، مونوکسید و دیاکسید کربن، اکسیژن و نیتروژن است. تفسیر صحیح نیازمند بررسی همزمان غلظت، نسبتها، و تغییرات زمانی است. جدول زیر نگاه فشردهای از معنای هر گاز ارائه میکند:
| گاز (نماد) | منبع احتمالی تشکیل | تیپ خطا | نکته تفسیری |
|---|---|---|---|
| هیدروژن (H₂) | تخلیه جزئی، شکست الکتریکی اولیه | الکتریکی کمانرژی | افزایش زودهنگام؛ شاخص حساس اما غیراختصاصی |
| متان (CH₄) | گرمایش کمدما در روغن | داغی پایین (Low Thermal) | بههمراه اتان برای تشخیص داغیهای ملایم |
| اتان (C₂H₆) | گرمایش ملایم روغن | داغی پایین/متوسط | نسبت C₂H₄/C₂H₆ در تفکیک دمای خطا مؤثر است |
| اتیلن (C₂H₄) | گرمایش دمای بالا در روغن | داغی بالا (High Thermal) | غلبه اتیلن نشانگر دماهای بالاتر و تنش شدیدتر |
| استیلن (C₂H₂) | آرک الکتریکی، جرقه شدید | الکتریکی پُرانرژی | وجود معنیدار آن زنگ خطر آرک است |
| مونوکسید کربن (CO) | تجزیه کاغذ سلولزی | تخریب عایق جامد | همراه با CO₂ تصویری از وضعیت کاغذ میدهد |
| دیاکسید کربن (CO₂) | پیری/اکسیداسیون کاغذ | پیری عایق | نسبت CO/CO₂ برای تشخیص تخریب فعال مفید است |
| اکسیژن (O₂) | نفوذ هوا، اکسیداسیون | شرایط زمینه | بالا بودن میتواند به اکسیداسیون و اسیدیته منجر شود |
| نیتروژن (N₂) | هوا، سیستم نیتروژن | شرایط زمینه | بهتنهایی تشخیصی نیست؛ برای نشتیابی مکمل است |
توجه: آستانهها و قواعد تفسیر بسته به استانداردهای مرجع (مانند IEC/IEEE) و ظرفیت ترانسفورماتور متفاوتاند. قضاوت نهایی باید بر روندها، نسبتها و سابقه تجهیز تکیه کند، نه صرفاً یک اندازهگیری تکنقطهای.
تفسیر الگوهای گاز: از داغی تا آرک الکتریکی
روشهای شناختهشدهای برای تفسیر DGA وجود دارد که با الگوهای نسبتی کار میکنند. نسبتهای رایج شامل CH₄/H₂، C₂H₄/C₂H₆ و C₂H₂/C₂H₄ است. هنگامیکه C₂H₂ غالب شود، احتمال آرک الکتریکی بالا است؛ در مقابل، غلبه C₂H₄ بر C₂H₆ نشانهٔ گرمایش با دمای بالاتر است. اگر H₂ بهطور معنیدار رشد کند اما C₂H₂ بسیار پایین باشد، احتمال تخلیه جزئی (PD) مطرح میشود.
داغی موضعی (Thermal Fault)
در داغیهای کمدما، CH₄ و C₂H₆ رشد میکنند؛ با افزایش دما، C₂H₄ جایگاه غالب را میگیرد. روند رشد آهسته اما پیوسته است. رسوب لاک و تیرهشدن روغن میتواند نشانهٔ ثانویه باشد. اقدام پیشنهادی: کاهش بار، پایش نزدیک، و بررسی گردش روغن/خنککاری.
تخلیه جزئی (Partial Discharge)
افزایش هیدروژن با مقادیر ناچیز استیلن الگوی رایج PD است. PD معمولاً بهصورت موضعی در نواحی با گاف الکتریکی یا نقاط حساس رخ میدهد. اقدام پیشنهادی: پایش مداوم DGA، آزمونهای مکمل (مانند آکوستیک PD) و بازبینی استرسهای الکتریکی.
آرک الکتریکی (Arcing)
وجود قابلتوجه C₂H₂ همراه با افزایش H₂ شاخص آرک است. این حالت ریسک فوری دارد و ممکن است نیازمند خروج اضطراری از مدار، تصویربرداری حرارتی، یا بازدید داخلی باشد. توجه کنید که پیک ناگهانی غلظت، از سیگنالهای مهم برای آرک است.
در همهٔ حالات، تحلیل «روند» نسبتها بر یک قرائت منفرد ارجح است. همچنین شرایط کارکرد (بار، دمای محیط، وضعیت خنککاری) باید در کنار DGA مستندسازی شود.
اهمیت رطوبت، اسیدیته و ویژگیهای روغن عایق
رطوبت محلول در روغن و محتوای آب کاغذ، شکنندگی استقامت دیالکتریک را افزایش میدهد و سرعت پیرشدگی را بالا میبرد. در آبوهوای مرطوب شمال یا هنگام نفوذ هوا، جذب رطوبت میتواند محسوس باشد. اسیدیته (TAN) شاخص اکسیداسیون روغن است؛ افزایش اسیدها موجب تشکیل لجن، کاهش انتقال حرارت و تشدید تخریب کاغذ میشود.
همنشینی DGA با سنجههای پشتیبان مانند رطوبت روغن، تاوِر بول (water activity)، تان، نقطهٔ اشتعال و استقامت دیالکتریک تصویر کاملتری از سلامت ایجاد میکند. در صورت بالا بودن رطوبت یا اسیدیته، اقداماتی مانند فیلتراسیون/خشکسازی، دیگازینگ و در صورت لزوم تعویض بخشی از روغن توصیه میشود. برای انتخاب روغن عایق مطابق مشخصات و استاندارد، از تأمینکنندهای مطمئن مانند موتورازین برای روانکار تخصصی تجهیزات برق و قدرت استفاده کنید.
نمونهگیری صحیح: چکلیست ایمنی و ارسال به آزمایشگاه
کیفیت نتیجهٔ DGA به کیفیت نمونهگیری وابسته است. هر آلودگی یا حباب هوا، نتایج را مخدوش میکند. چکلیست زیر بهصورت عملیاتی تنظیم شده است:
- هماهنگی با اتاق فرمان و صدور مجوز کار؛ مشخص کردن وضعیت بار و دمای روغن هنگام نمونهگیری.
- استفاده از شیشه نمونهگیری مخصوص DGA با درپوش آببندی دوبل؛ شستوشوی بطری با روغن همان تجهیز قبل از پر کردن نهایی.
- تخلیه چند صد میلیلیتر نخست از شیر نمونهگیری برای حذف آلودگیهای موضعی و حباب.
- پر کردن بطری بدون ایجاد فضای خالی؛ جلوگیری از تماس طولانی با هوا و نور مستقیم خورشید.
- برچسبگذاری کامل: شناسه ترانس، تاریخ/زمان، دمای روغن، وضعیت بار، محل دقیق نمونهگیری.
- انتقال سریع به آزمایشگاه معتبر؛ حفظ دمای مناسب و پرهیز از لرزش شدید در مسیر.
- ثبت زنجیره تحویل (Chain of Custody) و نگهداری یک نمونه شاهد در سایت در صورت امکان.
اجرای دقیق این مراحل، خطای تفسیر را کاهش میدهد و مقایسهٔ روندی را قابل اتکا میکند.
پایش دورهای، آستانهها و تصمیمسازی مبتنی بر داده
تناوب نمونهگیری باید با ریسک تجهیز همسوتر شود: برای ترانسهای بحرانی پست نیروگاه، DGA فصلی یا ماهانه (در دورههای تنشزا مانند تابستان) توصیه میشود؛ برای واحدهای کمریسکتر، تناوب ششماهه تا سالانه کفایت دارد. در رخدادهای خاص (تراپلینگ، خطای شبکه، افزایش غیرعادی دما) نمونه فوقبرنامه بگیرید.
اصول راهبردی: بر «روندها و نرخ رشد» تمرکز کنید، نه صرفاً مقادیر مطلق. افزایش شیب C₂H₂ یا C₂H₄ مهمتر از سطح ایستا است.
نتایج DGA را با CMMS یا داشبورد مانیتورینگ یکپارچه کنید تا هشدارهای پیشدستانه ایجاد شود. برای تدوین دستورالعمل داخلی، از راهنمای نگهداری پیشگیرانه استفاده کنید و آموزش تیم نمونهگیری را در قالب SOP استانداردسازی نمایید. همچنین با اتکا به پایش وضعیت روغن میتوان زمانبندی فیلتراسیون، کاهش بار موقت و بررسیهای تکمیلی را هدفمند کرد.
ادغام DGA در برنامه نگهداری پیشگیرانه و پیشبینانه
DGA هنگامی بیشترین ارزش را ایجاد میکند که در کنار آزمونهای مکمل (استقامت دیالکتریک، TAN، رطوبت، فیورانها، تحلیل روغن On-line) و با رویکرد تحلیل ریسک به کار رود. خروجی DGA باید به «اقدام» ترجمه شود: از بازبینی کانال خنککاری تا اصلاح اتصالات، از خشکسازی تا برنامهریزی خاموشی کوتاه.
چارچوب پیشنهادی: تعریف سطوح هشدار/اقدام، کالیبراسیون تناوب پایش بر اساس بحرانیبودن تجهیز، و گزارشهای ماهانه روند. برای مستندسازی فرآیند، به برنامه نگهداری پیشگیرانه و مجموعه مطالب آموزشی آن مراجعه کنید. برای انتخاب و تأمین روغن عایق مطمئن، تیم موتورازین با شبکه تأمین و مشاوره میدانی در کنار شماست؛ پیوند فرآیند با تأمین صحیح، ضریب اطمینان تصمیمها را بالا میبرد.
پرسشهای متداول
1.DGA هر چند وقت یکبار باید انجام شود؟
تناوب به بحرانیبودن تجهیز و سابقه DGA بستگی دارد. برای ترانسهای کلیدی پست نیروگاه، نمونهگیری فصلی یا ماهانه در دورههای پیک پیشنهاد میشود. برای واحدهای کمریسک، تناوب ششماهه تا سالانه کفایت دارد. هر رخداد غیرعادی (تراپلینگ، خطای شبکه، جهش دما) توجیهکنندهٔ نمونهگیری فوقبرنامه است تا روندها و نسبتها کنترل شوند.
2.اگر استیلن (C₂H₂) ناگهان زیاد شود چه باید کرد؟
افزایش معنیدار C₂H₂ زنگ خطر آرک الکتریکی است. ابتدا صحت نمونهگیری/آزمایش را با تکرار سریع بررسی کنید. در صورت تأیید، کاهش بار یا خروج اضطراری، پایش نزدیک و اجرای آزمونهای مکمل (مانند تصویربرداری حرارتی، تستهای الکتریکی) توصیه میشود. تصمیم نهایی باید با ارزیابی روند، نسبتها و شرایط عملیاتی اتخاذ گردد.
3.ارتباط رطوبت با نتایج DGA چیست؟
رطوبت بالا استقامت دیالکتریک را کاهش میدهد، هستهٔ سلولزی را سریعتر پیر میکند و میتواند روی تولید و حلشدن گازها اثر بگذارد. بنابراین خوانش DGA باید همراه با اندازهگیری رطوبت و اسیدیته تفسیر شود. اگر رطوبت بالا است، اقدامات اصلاحی مانند خشکسازی و بهبود آببندی را در کنار پایش روند گازها اجرا کنید.
4.روغن عایق جدید چه کمکی به بهبود نتایج میکند؟
روغن با کیفیت و پایداری اکسیداسیونی بالا، تمایل کمتری به تولید اسید و لجن دارد و انتقال حرارت بهتر را تضمین میکند؛ در نتیجه احتمال خطاهای حرارتی و رشد نامطلوب گازها کاهش مییابد. انتخاب تأمینکننده معتبر و سازگار با استاندارد، بهویژه برای واحدهای بحرانی، اهمیت دارد. برای انتخاب و تأمین، از خدمات موتورازین در حوزه روانکار تخصصی تجهیزات برق و قدرت بهره ببرید.
5.آیا یک قرائت خارج از محدوده بهتنهایی کافی است؟
خیر؛ تکیه بر یک قرائت میتواند گمراهکننده باشد. تفسیر باید روندها، نسبتها و شرایط عملیاتی را در نظر بگیرد. تغییرات ناگهانی مهماند اما باید با نمونه تکراری و آزمونهای مکمل تأیید شوند. بهترین تصمیمها زمانی گرفته میشود که DGA در چارچوب پایش وضعیت روغن و «برنامه نگهداری پیشگیرانه» تحلیل شود.
توصیه به استقرار برنامه مانیتورینگ وضعیت
در محیط عملیاتی نیروگاه، هر درصد بهبود در «دیدپذیری سلامت» ترانسفورماتور، معادل کاهش ریسک خاموشی و هزینههای اضطراری است. آنالیز گازهای محلول (DGA) محور این دیدپذیری است: الگوهای گاز، نوع خطا را آشکار میکنند؛ پیوست آن با سنجههای رطوبت و اسیدیته، تصویر کاملتری از عایق به دست میدهد؛ و پایش دورهای، روندها را به تصمیم عملیاتی ترجمه میکند. پیشنهاد ما، استقرار یک برنامه مانیتورینگ وضعیت با تناوب سازگار با ریسک، SOP استاندارد نمونهگیری، و داشبورد تحلیلی است. برای تأمین روغن عایق مطابق استاندارد و دریافت مشاوره، موتورازین بهعنوان همراه شما در روانکار تخصصی تجهیزات برق و قدرت آماده همکاری است.
