변압기 용존 가스 분석기는 어떻게 작동합니까?

변압기 용해 가스 분석기의 신뢰할 수 있는 공급업체로서 저는 이 놀라운 장치가 어떻게 작동하는지에 대해 자주 질문을 받습니다. 이 블로그에서는 변압기 용존 가스 분석기의 세부 사항을 자세히 살펴보고 그 작동, 중요성, 변압기 상태 모니터링에서 수행하는 역할을 설명하겠습니다.

변압기 용해가스 분석(DGA)의 기본

변압기 용해가스 분석은 전력 변압기의 상태를 평가하기 위해 잘 확립된 기술입니다. 변압기에 비정상적인 전기적 또는 열적 스트레스가 발생하면 그 안에 있는 절연유와 고체 절연재가 파손되기 시작합니다. 이러한 분해 과정에서 수소(H2), 메탄(CH₄), 에탄(C2H₆), 에틸렌(C2H₄), 아세틸렌(C2H2), 일산화탄소(CO), 이산화탄소(CO2) 등 다양한 가스가 발생합니다. 변압기 오일에 용해된 이러한 가스의 유형과 농도를 분석함으로써 변압기의 내부 상태에 대한 귀중한 통찰력을 얻을 수 있습니다.

변압기 용해가스 분석기 작동 방식

견본 추출

프로세스의 첫 번째 단계는 변압기 오일을 샘플링하는 것입니다. 변압기 용해가스 분석기는 변압기에서 오일의 대표적인 샘플을 채취하도록 설계되었습니다. 이 작업은 수동으로 또는 자동으로 수행할 수 있습니다. 수동 샘플링에서는 작업자가 특수 샘플링 장치를 사용하여 변압기에서 일정량의 오일을 추출합니다. 반면, 자동 샘플링 시스템은 분석기와 통합되어 있어 사람의 개입 없이 정기적으로 샘플을 채취할 수 있습니다.

가스 추출

오일 샘플을 얻은 후 다음 단계는 오일에서 용해된 가스를 추출하는 것입니다. 가스 추출에는 여러 가지 방법이 있지만 가장 일반적인 방법은 가스-액체 평형 원리를 기반으로 합니다. 그러한 방법 중 하나가 헤드스페이스 기술입니다. 이 방법에서는 오일 샘플을 밀봉된 용기에 넣고 불활성 가스(보통 질소)를 용기에 도입합니다. 시스템이 평형에 도달하면 오일에 용해된 가스가 헤드스페이스의 오일상과 기체상 사이에 분배됩니다. 그런 다음 헤드스페이스의 가스는 분석기의 분석 섹션으로 전달됩니다.

가스 분리

오일에서 가스를 추출한 후에는 정확한 분석을 위해 서로 분리해야 합니다. 이는 일반적으로 가스 크로마토그래피 컬럼을 사용하여 달성됩니다. 가스 크로마토그래피 컬럼은 고정상으로 채워진 길고 좁은 튜브입니다. 가스 혼합물이 컬럼을 통과할 때 다양한 가스가 물리적, 화학적 특성에 따라 다양한 정도로 고정상과 상호 작용합니다. 이로 인해 가스가 컬럼을 통해 서로 다른 속도로 이동하여 분리가 발생합니다.

가스 감지

가스가 분리되면 이를 감지하고 정량화합니다. 열전도도 검출기(TCD), 불꽃 이온화 검출기(FID), 광이온화 검출기(PID)를 포함하여 변압기 용존 가스 분석기에 사용되는 여러 유형의 가스 검출기가 있습니다.

열전도도 검출기는 다양한 가스가 통과할 때 가스 혼합물의 열전도도 변화를 측정합니다. 가스마다 열전도율이 다르기 때문에 감지기는 각 가스의 농도에 비례하는 신호를 생성할 수 있습니다.

불꽃 이온화 검출기는 가스를 수소-공기 불꽃으로 연소시켜 작동합니다. 가스 내 유기 화합물이 연소되면 이온이 생성되며, 이는 전류로 감지될 수 있습니다. 전류의 크기는 가스 내 유기 화합물의 농도에 비례합니다.

광이온화 검출기는 자외선을 사용하여 가스 분자를 이온화합니다. 이온은 전류로 감지되며 감지기는 이온화 가능한 가스의 농도를 측정할 수 있습니다.

데이터 분석 및 해석

그런 다음 가스 감지 프로세스에서 얻은 데이터를 분석하고 해석합니다. 분석기 소프트웨어는 측정된 가스 농도를 사전 설정된 임계값 및 패턴과 비교합니다. 이러한 임계값과 패턴은 업계 표준과 기록 데이터를 기반으로 합니다. 가스 농도가 정상 수준을 초과하거나 비정상적인 패턴을 보이는 경우 과열, 부분 방전 또는 아크 발생과 같은 변압기의 잠재적인 문제를 나타낼 수 있습니다.

변압기 용해가스 분석의 중요성

변압기 용존 가스 분석은 변압기 상태 모니터링을 위한 중요한 도구입니다. 변압기 문제의 조기 징후를 감지함으로써 시기적절한 유지 관리 및 수리가 가능해 비용이 많이 드는 고장과 정전을 방지할 수 있습니다. 예를 들어, 변압기 오일에 높은 수준의 수소와 아세틸렌이 존재하면 아크 또는 부분 방전이 발생했음을 나타낼 수 있으며, 이는 즉시 해결하지 않으면 절연 실패로 이어질 수 있습니다.

관련 제품

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참고자료

• 엠슬리, AM, & 스티븐스, GW(2000). 기름과 종이 단열재의 화학적, 물리적 변화의 본질. 전기 절연 매거진, IEEE, 16(4), 22 - 29.
• 오일에서 생성된 가스 해석을 위한 IEEE 가이드 - 침수형 변압기(IEEE C57.104 - 2008).
• IEC 60567:2011, 오일 충전 전기 장비 - 자유 가스 및 용해 가스 분석을 위한 가스 및 오일 샘플링 - 지침.