변압기 오일에 용해된 가스는 무엇인가요? 가스의 7가지 결함 특성 자세히 알아보기

• 가스 결함유입 변압기 내부 과열 또는 방전 고장이 발생하면 절연유와 고체 절연 재료가 분해되어 오일에 용해 된 특징적인 가스를 생성하며 가스 성분 및 함량은 고장의 유형과 심각도를 직접 반영합니다.
• 7가지 핵심 가스수소(H₂), 일산화탄소(CO), 이산화탄소(CO₂), 메탄(CH₄), 에탄(C₂H₆), 에틸렌(C₂H₄), 아세틸렌(C₂H₂)은 각각 다른 고장 모드에 해당합니다.
• 진단 원칙다양한 결함 유형에서 발생하는 가스의 조합은 지문 수준의 규칙성을 가지며, 각 가스의 농도와 비율 간의 관계를 분석하여 결함 유형을 정확하게 식별할 수 있습니다.
• 탐지 수단온라인 모니터링 시스템은 오일 추출, 탈기, 분리 및 검출의 전 과정을 자동으로 완료하며, 한 번의 분석으로 7가지 가스의 정확한 농도를 동시에 출력할 수 있습니다.

1. 결함이 있는 가스 발생 메커니즘

변압기가 정상적으로 작동하는 동안 절연유와 고체 절연 재료는 전기적, 열적 및 기계적 스트레스로 인해 서서히 노화되어 오일에 용해된 미량의 가스를 생성합니다. 국부적 과열, 전반적인 과열 또는 방전 등 내부 이상이 발생하면 해당 유기 분자 사슬이 끊어지는 속도가 급격히 빨라지고 가스 발생 속도가 기하급수적으로 증가합니다.

서로 다른 온도에서의 과열은 서로 다른 분자 구조에 작용하여 서로 다른 균열 생성물을 생성하고, 서로 다른 유형의 방전(부분 방전, 스파크 방전, 아크 방전)은 매우 다른 에너지 수준을 방출하여 가스의 종류와 비율을 크게 달리합니다. 이것이 바로 오일에 용해된 가스를 분석하여 결함을 진단하는 과학적 근거입니다.

2. 7가지 특성 가스의 상호 참조 표

3. 개별 가스의 상세 진단 값

3.1 수소 - 실패의 가장 민감한 전구체

수소는 분자량이 가장 작고 확산 속도가 가장 빠른 단층 기체입니다. 거의 모든 유형의 단층은 초기에 수소를 생성하므로 가장 민감하지만 가장 구체적이지 않은 지표가 됩니다. 수소만 상승하면 일반적으로 부분 방전 또는 코로나를 가리키며, 다른 탄화수소 가스의 상승이 동반되는 경우 조합의 법칙에 따라 추가 판단이 필요합니다.

3.2 탄화수소 가스 - 열 고장에 대한 분류 지표

메탄과 에탄은 저온 과열을, 에틸렌은 고온 과열을, 아세틸렌은 아크 방전을 나타냅니다. 이 네 가지 탄화수소 가스의 비례는 결함의 온도 범위와 에너지 수준을 결정하는 핵심 기준입니다. 예를 들어 에틸렌/에탄 비율이 높을수록 과열 온도가 높고, 아세틸렌이 존재하면 농도가 아무리 낮아도 심각한 방전이 발생했음을 의미합니다.

3.3 탄소 산화물 - 고체 단열재의 수명 지표

CO와 CO₂는 절연 종이와 보드의 열 분해에서 발생하며, 이는 오일 분해로 생성되는 탄화수소 가스와는 완전히 다른 원인입니다. CO/CO₂ 비율의 증가는 일반적으로 고체 절연이 빠른 속도로 노화되고 있음을 의미합니다. 데이터의 이 부분은 변압기의 전체 잔여 수명을 평가하는 데 필수적입니다.

4. 가스 조합과 결함 유형 간의 대응

4.1 열 고장 모드

순수 오일 과열(예: 부하시 탭 절환장치와의 접촉 불량으로 인한 국부 과열): 주로 메탄 및 에틸렌, 소량의 에탄, 아세틸렌이 거의 없음. 고체 절연 과열: 오일 과열 가스를 기준으로 CO 및 CO₂가 현저히 높음.

4.2 방전 실패 모드

국부적 방전: 소량의 메탄과 함께 수소가 우세합니다. 스파크 방전: 수소 + 아세틸렌이 동시에 방출되며 아세틸렌 함량이 높지 않습니다. 아크 방전: 아세틸렌이 급격히 상승하고 에틸렌과 수소가 모두 크게 증가하며 변압기 내부에서 가장 심각한 고장 신호입니다.

5. 자주 묻는 질문

5.1 Q. 오일에 용해된 가스의 정상 수치는 얼마인가요?

A: 가스 값은 전압 레벨과 용량이 다른 변압기에 따라 다릅니다. 일반적으로 작동 중인 변압기의 수소 노트 값은 약 150μL/L, 아세틸렌 노트 값은 약 5μL/L(220kV 이상), 총 탄화수소 노트 값은 약 150μL/L이며, 구체적인 값은 장비 공장 테스트 보고서 및 운영 규정을 참조하여 결정해야 합니다.

5.2 Q. 수소는 상승하고 다른 가스는 정상인 이유는 무엇인가요?

A: 이 상황은 일반적으로 부분 방전 또는 코로나 방전을 가리킵니다. 저에너지 방전은 주로 C-H 결합을 끊어 수소를 생성하기 때문에 탄화수소 가스를 생성하기 위해 C-C 결합을 끊기에 충분하지 않습니다. 또한 오일 전기 분해 수소, 스테인리스 스틸 재료 촉매 수소 및 기타 비결함 요인에서 물을 제외해야합니다.

5.3 Q. 아세틸렌의 존재가 반드시 결함을 의미하나요?

A: 작동 중인 변압기 내 아세틸렌의 존재는 높은 주의가 필요합니다. 농도가 매우 낮더라도(1~2 μL/L) 검사 기간을 단축하여 집중적으로 모니터링할 필요가 있습니다. 아세틸렌이 지속적으로 상승하는 추세를 보이면 기본적으로 내부 방전 고장이있는 것으로 확인되며 가능한 한 빨리 점검을 위해 정지를 준비해야합니다.

5.4 Q. CO/CO₂ 비율은 어떻게 해석하나요?

A: CO/CO₂ 비율이 0.1보다 크거나 지속적으로 증가하면 단열재가 비정상적인 열 노화를 겪고 있음을 나타냅니다. 비율이 높고 증가 추세가 가파를수록 단열재가 더 빨리 노화되고 있다는 뜻입니다. 그러나 새 변압기의 작동 초기에는 CO 및 CO₂도 천천히 증가하며 이는 정상적인 노화 과정이라는 점에 유의해야 합니다.

5.5 Q. 온라인 및 오프라인 오일 크로마토그래피 모니터링의 가스 데이터 간 불일치는 어떻게 해결하나요?

A: 샘플링 방법, 가스 제거 방법, 감지기 차이 등으로 인해 온라인 모니터링과 오프라인 감지 간에 약간의 오차가 있는 것은 정상입니다. 핵심은 일관된 추세를 찾는 것입니다. 절대값에 차이가 있더라도 동일한 가스가 지속적으로 상승하는 것으로 나타나면 그 추세가 일관성이 있는지 확인하는 것이 핵심이며, 결함을 파악하기 위해 추세를 살펴봐야 합니다.

6. 가스 데이터를 어떻게 O&M 의사 결정에 활용할 수 있나요?

6.1 가스 기준선 설정 - 장비의 시운전 또는 점검 후 가능한 한 빨리 각 가스에 대한 "지문 기준선'을 설정해야 하며, 이후의 모든 분석은 이 기준선을 기준으로 삼아야 합니다.

6.2 단일 데이터 이상 징후는 샘플링 또는 탐지 오류일 수 있지만, 지속적인 상승 추세는 진정한 경고 신호입니다. 온라인 모니터링의 장점은 밀도 높은 트렌드 데이터를 제공한다는 것입니다.

6.3 다중 가스 합동 판단 - 단일 가스만 보는 것이 아니라 가스 조합과 비율 관계를 살펴보고 3비율법 또는 데이비드 삼각법과 결합하여 종합적인 진단을 내립니다.

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