美國(guó)大型能源控股公司之一杜克能源公司如何利用維薩拉在線多氣體 DGA 解決方案進(jìn)行電力變壓器監(jiān)控，以改善資產(chǎn)管理并大幅減少意外勞動(dòng)力成本和計(jì)劃外停電。

　　挑戰(zhàn)：

　　如何有效地監(jiān)測(cè)需要頻繁采樣和深入分析潛在故障的變壓器

　　杜克管理著數(shù)百個(gè)變電站，其中包括數(shù)千臺(tái)變壓器，其中一些變壓器的額定電壓較低，且價(jià)格足夠低，因此無(wú)法保證持久在線 DGA 監(jiān)控。這包括許多中壓變壓器，甚至一些高壓變壓器。對(duì)于這些變壓器，當(dāng)前的監(jiān)測(cè)過(guò)程涉及每年或每?jī)赡瓴蓸右淮巍８鶕?jù)這些結(jié)果對(duì)頻率進(jìn)行調(diào)整，在某些情況下可能涉及每周采樣計(jì)劃，從而大大增加運(yùn)營(yíng)和維護(hù)成本。

　　“該監(jiān)視器的主要賣(mài)點(diǎn)是它是移動(dòng)的、易于部署并能提供準(zhǔn)確的實(shí)時(shí)信息，我們可以根據(jù)這些信息做出明智的決策。”

　　- Adam Long，杜克能源公司首席變壓器工程師

　　杜克擁有完善的監(jiān)測(cè)和采樣協(xié)議。但是，盡管該公司認(rèn)識(shí)到其產(chǎn)品組合中的一些小型變壓器可能存在問(wèn)題，但唯一的解決方案是讓現(xiàn)場(chǎng)人員更頻繁地采集油樣，以嘗試檢測(cè)氣體模式和潛在故障。對(duì)于維護(hù)人員來(lái)說(shuō)，這是一個(gè)昂貴且耗時(shí)的過(guò)程。從變壓器收集和分析油樣的成本很高，決策者必須等待長(zhǎng)達(dá) 24 小時(shí)才能獲取數(shù)據(jù)。

　　杜克需要找到一種更安全、更具成本效益的解決方案來(lái)解決變壓器的生存問(wèn)題。

　　本案例回顧了使用維薩拉移動(dòng) OPT100 在線 DGA 進(jìn)行監(jiān)控的兩個(gè)特定變壓器。第一個(gè)是單相變壓器，其他相移已經(jīng)失敗。第二個(gè)是一個(gè)具有令人擔(dān)憂的天然氣結(jié)果的單元，并且對(duì)本地網(wǎng)絡(luò)至關(guān)重要，如果發(fā)生故障，沒(méi)有備用設(shè)備或卸載方式。

　　解決方案：

　　適用于實(shí)時(shí)分析的移動(dòng)在線 DGA 監(jiān)控

　　為了尋求一種解決方案，使維護(hù)人員能夠在現(xiàn)場(chǎng)分析油樣，而不是將其發(fā)送到實(shí)驗(yàn)室獲取 DGA 信息，杜克能源公司在北卡羅來(lái)納州威爾明頓郊外鷹島的一個(gè)變電站試用了維薩拉的移動(dòng) OPT100 監(jiān)控解決方案，為期四個(gè)月的項(xiàng)目從 2020 年 12 月開(kāi)始。

　　該解決方案利用維薩拉的 Optimus™ 技術(shù)，為測(cè)量變壓器中的故障氣體提供免維護(hù)選項(xiàng)。核心 NDIR 系統(tǒng)基于維薩拉幾十年來(lái)使用的成熟技術(shù)，使 OPT100 能夠提供長(zhǎng)期可靠的測(cè)量。除了無(wú)需維護(hù)和消耗品之外，OPT100 的堅(jiān)固設(shè)計(jì)和易于安裝（兩小時(shí)內(nèi)）使其在美國(guó)市場(chǎng)上的可移動(dòng)平臺(tái)上滿足客戶需求。

　　Optimus 提供實(shí)時(shí)故障氣體監(jiān)測(cè)，包括甲烷 (CH4)、乙烷 (C2H6)、乙烯 (C2H4)、乙炔 (C2H2) 和氫氣 (H2)，從而可以使用杜瓦爾三角形等分析工具、關(guān)鍵比率或?qū)崟r(shí)比較 DGA 與負(fù)載和其他因素的分析軟件，對(duì)故障進(jìn)行更深入的分析。離線實(shí)驗(yàn)室采樣/測(cè)試無(wú)法有效做到這一點(diǎn)。

　　在第一個(gè)站點(diǎn)安裝后，收集的數(shù)據(jù)證明變壓器穩(wěn)定，沒(méi)有需要解決的問(wèn)題。利用 OPT100 移動(dòng)性的優(yōu)點(diǎn)，杜克變電站維護(hù)團(tuán)隊(duì)決定將該裝置移至更重要的變壓器上。由于相關(guān)變電站距最近的維護(hù)設(shè)施一小時(shí)路程，杜克還看到了節(jié)省時(shí)間和資源的額外優(yōu)點(diǎn)。他們不再需要派維護(hù)人員外出收集樣本，開(kāi)車(chē)往返，然后在分析樣本之前填寫(xiě)文書(shū)工作。

　　作為該項(xiàng)目的一部分，杜克需要能夠定期、連續(xù)地收集和分析 DGA 數(shù)據(jù)。通過(guò)收集足夠的實(shí)時(shí)情報(bào)，他們可以有效地解釋任何問(wèn)題。這樣做特別有用，因?yàn)槎趴说倪\(yùn)維資源有限。

　　前幾年，由于采樣頻率過(guò)于分散，解釋氣體模式和嚴(yán)重程度是不可能的。這使得實(shí)際的氣體模式難以破譯，并且難以確定確切的事件時(shí)間。通過(guò)在線監(jiān)測(cè)儀連續(xù)測(cè)量溶解的故障氣體并每小時(shí)輸出數(shù)據(jù)，公用事業(yè)公司得益于精確可靠的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，將其用于趨勢(shì)分析以及與負(fù)載、溫度和局部放電等其他因素關(guān)聯(lián)。

　　實(shí)時(shí)可見(jiàn)性的好處是可以節(jié)省運(yùn)營(yíng)和維護(hù)的時(shí)間和資金

　　從該變電站有著近 70 年歷史的關(guān)鍵變壓器上最后一次手動(dòng)采集的樣本顯示乙烷、乙炔和氫氣顯著增加。在新變電站位置安裝 OPT100 Mobile 兩周后，公用事業(yè)公司開(kāi)始發(fā)現(xiàn)該裝置發(fā)生析氣事件。這些事件在接下來(lái)的四個(gè)星期內(nèi)持續(xù)發(fā)生。

　　通過(guò)安裝移動(dòng) OPT100 在線監(jiān)控系統(tǒng)并提供數(shù)據(jù)，杜克維護(hù)團(tuán)隊(duì)能夠：

　　輕松快速地遠(yuǎn)程跟蹤氣體數(shù)據(jù)并開(kāi)展趨勢(shì)分析。

　　將在線 DGA 監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行比較和集成，以提供變壓器 DGA 測(cè)試的連貫歷史記錄。

　　全面診斷手頭的變壓器，包括識(shí)別被傳統(tǒng)采樣方法忽略的異常和析氣事件。

　　”該監(jiān)視器的主要賣(mài)點(diǎn)是它是移動(dòng)的、易于部署并能提供準(zhǔn)確的實(shí)時(shí)信息，我們可以根據(jù)這些信息做出明智的決策，“首席變壓器工程師 Adam Long 說(shuō)道，”連接性和遠(yuǎn)程訪問(wèn)數(shù)據(jù)的方式使得我們的人員不必開(kāi)車(chē)出去收集數(shù)據(jù)，因?yàn)樵O(shè)備會(huì)發(fā)送信息進(jìn)行遠(yuǎn)程分析。”

　　隨著 OPT100 的安裝并發(fā)揮監(jiān)控作用，杜克很快就發(fā)現(xiàn)乙炔持續(xù)增加，即累積增量增長(zhǎng)，這一點(diǎn)在試驗(yàn)期間通過(guò)手動(dòng)采樣得到驗(yàn)證。然后，杜克能夠利用發(fā)現(xiàn)的變壓器乙炔變化趨勢(shì)來(lái)識(shí)別需要在短期內(nèi)解決的問(wèn)題。幸運(yùn)的是，之前就已確定相關(guān)變壓器需要斷電以便進(jìn)行維護(hù)活動(dòng)，并且列在了近期更換設(shè)備清單上。

　　然而，監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)是至關(guān)重要的信息，可以通知維護(hù)團(tuán)隊(duì)加快實(shí)施維護(hù)計(jì)劃，更重要的是，將更換時(shí)間提前兩年，從而避免潛在的故障和計(jì)劃外停機(jī)的成本。在線監(jiān)視器也是安全檢查的關(guān)鍵，因?yàn)槎趴吮仨毜却荒瓴拍苁棺儔浩饔谰秒x線。

　　結(jié)論：

　　移動(dòng)在線 DGA 監(jiān)視器證明了自身作為杜克重要工具的價(jià)值。  通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)控和比較氣體趨勢(shì)的能力，決策者可以優(yōu)先考慮員工安全，同時(shí)顯著節(jié)省運(yùn)營(yíng)和維護(hù)方面的時(shí)間和資金。

　　特別是在這種情況下，準(zhǔn)確可靠的數(shù)據(jù)可以讓維護(hù)人員放心，該特定變壓器不是即將爆炸的炸彈，并且在故障監(jiān)控狀態(tài)下可以繼續(xù)安全地運(yùn)行，直到公用事業(yè)公司能夠安裝另一臺(tái)變壓器。

　　雖然離線 DGA 采樣可以識(shí)別潛在的內(nèi)部故障，但只有 OPT100 等連續(xù)在線 DGA 監(jiān)控工具才能提供實(shí)時(shí) DGA 數(shù)據(jù)，揭示實(shí)際的氣體模式，從而實(shí)現(xiàn)真正的故障識(shí)別和比較分析。

　　變壓器的技術(shù)壽命和當(dāng)前狀況（特別是在出現(xiàn)需要對(duì)故障立即采取維護(hù)行動(dòng)或更換時(shí)）對(duì)于需要及時(shí)做出維護(hù)行動(dòng)決策的資產(chǎn)和維護(hù)經(jīng)理來(lái)說(shuō)非常有價(jià)值，因此擁有移動(dòng)在線 DGA 監(jiān)視器非常關(guān)鍵。

　　歸根結(jié)底，沒(méi)有什么比計(jì)劃外停機(jī)更糟糕的了，尤其是在本來(lái)可以通過(guò)利用在線監(jiān)控工具檢測(cè)嚴(yán)重的電力變壓器故障來(lái)避免停機(jī)時(shí)。

　　如果您對(duì)本案例有任何疑問(wèn)，請(qǐng)隨時(shí)聯(lián)系我們。