杜克能源：通过在线多气体 DGA 监控推动更明智的电力变压器维护决策

美国大型能源控股公司之一杜克能源公司如何利用维萨拉在线多气体 DGA 解决方案进行电力变压器监控，以改善资产管理并大幅减少意外劳动力成本和计划外停电。

挑战：
如何有效地监测需要频繁采样和深入分析潜在故障的变压器

杜克管理着数百个变电站，其中包括数千台变压器，其中一些变压器的额定电压较低，且价格足够低，因此无法保证持久在线 DGA 监控。这包括许多中压变压器，甚至一些高压变压器。对于这些变压器，当前的监测过程涉及每年或每两年采样一次。根据这些结果对频率进行调整，在某些情况下可能涉及每周采样计划，从而大大增加运营和维护成本。 

杜克拥有完善的监测和采样协议。但是，尽管该公司认识到其产品组合中的一些小型变压器可能存在问题，但唯一的解决方案是让现场人员更频繁地采集油样，以尝试检测气体模式和潜在故障。对于维护人员来说，这是一个昂贵且耗时的过程。从变压器收集和分析油样的成本很高，决策者必须等待长达 24 小时才能获取数据。 

杜克需要找到一种更安全、更具成本效益的解决方案来解决变压器的生存问题。 

本案例回顾了使用维萨拉移动 OPT100 在线 DGA 进行监控的两个特定变压器。第一个是单相变压器，其他相移已经失败。第二个是一个具有令人担忧的天然气结果的单元，并且对本地网络至关重要，如果发生故障，没有备用设备或卸载方式。 

解决方案：
适用于实时分析的移动在线 DGA 监控

为了寻求一种解决方案，使维护人员能够在现场分析油样，而不是将其发送到实验室获取 DGA 信息，杜克能源公司在北卡罗来纳州威尔明顿郊外鹰岛的一个变电站试用了维萨拉的移动 OPT100 监控解决方案，为期四个月的项目从 2020 年 12 月开始。 

该解决方案利用维萨拉的 Optimus™ 技术，为测量变压器中的故障气体提供免维护选项。核心 NDIR 系统基于维萨拉几十年来使用的成熟技术，使 OPT100 能够提供长期可靠的测量。除了无需维护和消耗品之外，OPT100 的坚固设计和易于安装（两小时内）使其在美国市场上的可移动平台上满足客户需求。 

Optimus 提供实时故障气体监测，包括甲烷 (CH4)、乙烷 (C2H6)、乙烯 (C2H4)、乙炔 (C2H2) 和氢气 (H2)，从而可以使用杜瓦尔三角形等分析工具、关键比率或实时比较 DGA 与负载和其他因素的分析软件，对故障进行更深入的分析。离线实验室采样/测试无法有效做到这一点。

在第一个站点安装后，收集的数据证明变压器稳定，没有需要解决的问题。利用 OPT100 移动性的优点，杜克变电站维护团队决定将该装置移至更重要的变压器上。由于相关变电站距最近的维护设施一小时路程，杜克还看到了节省时间和资源的额外优点。他们不再需要派维护人员外出收集样本，开车往返，然后在分析样本之前填写文书工作。 

作为该项目的一部分，杜克需要能够定期、连续地收集和分析 DGA 数据。通过收集足够的实时情报，他们可以有效地解释任何问题。这样做特别有用，因为杜克的运维资源有限。

前几年，由于采样频率过于分散，解释气体模式和严重程度是不可能的。这使得实际的气体模式难以破译，并且难以确定确切的事件时间。通过在线监测仪连续测量溶解的故障气体并每小时输出数据，公用事业公司得益于精确可靠的实时数据，将其用于趋势分析以及与负载、温度和局部放电等其他因素关联。 

实时可见性的好处是可以节省运营和维护的时间和资金 

从该变电站有着近 70 年历史的关键变压器上最后一次手动采集的样本显示乙烷、乙炔和氢气显著增加。在新变电站位置安装 OPT100 Mobile 两周后，公用事业公司开始发现该装置发生析气事件。这些事件在接下来的四个星期内持续发生。 

通过安装移动 OPT100 在线监控系统并提供数据，杜克维护团队能够： 

• 轻松快速地远程跟踪气体数据并开展趋势分析。
• 将在线 DGA 监测数据与传统实验室样本数据进行比较和集成，以提供变压器 DGA 测试的连贯历史记录。
• 全面诊断手头的变压器，包括识别被传统采样方法忽略的异常和析气事件。

”该监视器的主要卖点是它是移动的、易于部署并能提供准确的实时信息，我们可以根据这些信息做出明智的决策，“首席变压器工程师 Adam Long 说道，”连接性和远程访问数据的方式使得我们的人员不必开车出去收集数据，因为设备会发送信息进行远程分析。”

随着 OPT100 的安装并发挥监控作用，杜克很快就发现乙炔持续增加，即累积增量增长，这一点在试验期间通过手动采样得到验证。然后，杜克能够利用发现的变压器乙炔变化趋势来识别需要在短期内解决的问题。幸运的是，之前就已确定相关变压器需要断电以便进行维护活动，并且列在了近期更换设备清单上。

然而，监控数据是至关重要的信息，可以通知维护团队加快实施维护计划，更重要的是，将更换时间提前两年，从而避免潜在的故障和计划外停机的成本。在线监视器也是安全检查的关键，因为杜克必须等待一年才能使变压器永久离线。

结论：

移动在线 DGA 监视器证明了自身作为杜克重要工具的价值。  通过实时监控和比较气体趋势的能力，决策者可以优先考虑员工安全，同时显著节省运营和维护方面的时间和资金。

特别是在这种情况下，准确可靠的数据可以让维护人员放心，该特定变压器不是即将爆炸的炸弹，并且在故障监控状态下可以继续安全地运行，直到公用事业公司能够安装另一台变压器。 

虽然离线 DGA 采样可以识别潜在的内部故障，但只有 OPT100 等连续在线 DGA 监控工具才能提供实时 DGA 数据，揭示实际的气体模式，从而实现真正的故障识别和比较分析。

变压器的技术寿命和当前状况（特别是在出现需要对故障立即采取维护行动或更换时）对于需要及时做出维护行动决策的资产和维护经理来说非常有价值，因此拥有移动在线 DGA 监视器非常关键。

归根结底，没有什么比计划外停机更糟糕的了，尤其是在本来可以通过利用在线监控工具检测严重的电力变压器故障来避免停机时。

如果您对本案例有任何疑问，请随时联系我们。

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