一家电力合作公司如何利用多功能 DGA 监控降低运营和维护成本

客户： 

KAMO Electric Cooperative, Inc. 总部 位于俄克拉荷马州和密 苏里州。

维萨拉解决方案：

OPT100、MHT410 和 Indigo520 的强大组合 使该电网运营商能够确 保可疑的故障气体趋势 不会导致停电。

KAMO Power 主要借助手动采样和外部实验室来监测 其变压器机组的溶解气体和水分。该过程每年至少执行 一次，具体取决于变压器的重要性及其 DGA 历史记录。 然而，由于 KAMO 区域范围广泛，通常需要从日常工作 中抽调两名技术人员来采集样本，更不用说分配测试资 源了，这包括汇总 DGA 数据结果和解释过程。

KAMO 希望降低成本，同时提高对 DGA 监测数据进行 解释的信心。对于在常规手动实验室测试中发现可疑 故障气体模式的变压器，这种对实操性见解的需求尤 为明显。

在这些情况下，由于必须做出维修/停电决策，因此需 要更密切地监测潜在的变压器故障，更仔细地分析数 据。KAMO 意识到，可以结合使用多气体在线 DGA 监 测器以及单一气体和水分监测器来取代更为昂贵的手 动采样。

以下是 KAMO 将这些 DGA 解决方案集成到标准实验 室采样操作中的第一个示例，以及它如何提高操作效率 并通过了概念验证，为进一步实施和推广奠定基础。 该案例表明，固定和移动在线 DGA 的整合不仅可以提 供更多可操作的 DGA 数据以更好地分析故障，而且可 以降低净成本，同时还可以降低人员风险。

KAMO 拥有一台 2012 年制造的 84 MVA 沃基肖变压 器，并于同年 9 月安装并通电。该机组每年进行一次 DGA 溶解气体采样。2022 年 7 月，变压器的 DGA 实 验室结果显示出令人担忧的气化趋势，因为在 2021 年 7 月和 2022 年 7 月采集的样本之间，乙炔含量从 0 ppm 增加到 1.2 ppm。此前，自变压器投入使用以 来，年度 DGA 实验室测试中从未检测到乙炔。作为立即 响应措施，根据实验室建议，KAMO 维护团队将实验室 手动采样频率增加到每两周一次。仅一个月后，又抽取 并测试了两个样本，DGA 结果显示乙炔含量已增加至 3.7 ppm。

在与制造商协商后，KAMO 执行了一系列现场测试，以 确定导致故障气体形成的原因。现场测试包括功率因 数、变压器匝数比、绕组电阻、绝缘电阻和油功率因数测 试。此外，还对所有变压器 DETC 空载分接头进行了测 试，测试了变比，并对反应器芯接地和主芯接地进行了 电阻测试。虽然没有发现异常，但实验室生成的 DGA 结 果仍然表明乙炔在增加，并已上升至 4.3 ppm。

由于当时正值冬季，因此团队决定不将该 机组停止运行进行排水和内部检查。相 反，KAMO 计划继续监测该机组直到第二 年春天，届时天气将更加温暖，更适合进 行内部检查。尽管令人担忧的乙炔含量持 续上升，维护团队还是制定了每月一次的 例行采样计划。

定期派遣工作人员为实验室提取 DGA 样本会产生大 量的管理工作，并增加运维 (O&M) 成本。前往现场的 人员也存在潜在的受伤风险。然而，由于没有其他选择， 维护团队只好继续进行手动采样过程。几个月后，2023 年 1 月，乙炔浓度达到最大值 19 ppm，然后意外地开 始下降。随后的实验室采样测试显示它正在趋于平稳，但很难确 定原因。

幸运的是，2023 年期间乙炔含量持续稳定，因此团队 决定将手动采样次数减少到每隔一个月。到 2023 年 8 月，浓度已降至 9.7 ppm，虽然仍然较高，但趋势正在朝 着正确的方向发展。

然而，该采样协议的管理仍然繁琐且成本高昂。更令人不 安的是，维护经理仍然无法清楚地了解整个情况。由于缺 乏信心，人们认为继续进行手动采样是唯一的选择。

这时候，维护经理决定安装维萨拉在线多气体 DGA 监 测器 Optimus™ OPT100。目标是在机组运行期间获取 其实时状态数据。由于 OPT100 DGA 监测器已安装并 保持持续连接，它可以全天候提供故障气体水平数据， 从而使规律变得更加清晰可见，并且可以与其他因素进 行交叉比对。此外，通过实时数据，可以更轻松地评估故 障的严重程度，因为它可以显示气体趋势斜率，从而直 观地显示变化率。

在线监测器于 2024 年春季安装，以便在夏季高负荷期 间运行以评估变压器。安装和运行只花了不到半天的时 间。坚固的传感器使维护团队有信心减少手动采样运维 成本，同时改善和增加变压器气体数据量。关键目标是 获取更常规的气体水平信息，从而为下一步行动决策获 得一些见解和信心，包括减少手动采样频率。通过监测 器每小时提供的 DGA 结果，维护经理可以更清楚地了 解情况及其如何随着负载和温度而变化。

OPT100 向 KAMO 表明，乙炔气体已经稳定下来，尽 管变压器在夏季负荷较高，但到夏季结束时，乙炔气体 含量已降至 6.5 ppm 并保持稳定。团队对实时数据感 到满意，并且很高兴看到它没有增加运维成本，因为 OPT100 监测器不需要消耗品或定期保养即可运行。此 外，测量信息可远程获取，简化了数据采集和查看。然 而，更重要的是，该数据集使维护经理和资产健康经理 能够更仔细地分析高负荷运行期间的气体排放情况，从 而确信团队不必再持续担忧故障问题。

移动在线 DGA 监测器为 KAMO 维护经理提供了充足 的数据，以确定问题已自行解决且变压器可以继续使 用，而无需计划进行另一轮测试或投入备用装置。

在移动式 OPT100 装置确认情况稳定后，KAMO 团队 安装了维萨拉 MHT410 氢气和水分监测器。一旦氢气 开始形成，MHT410 将继续发出实时警报，因为氢气是 关键的故障指示气体。换句话说，它是故障开始出现时 最早显现的气体之一，因此可以作为检测新故障发展 的“烟雾探测器”。团队一致认为，如果旧问题再次出现 并导致内部再次恶化，或者出现新故障，这将给出足够 的警告。这也让维护经理有信心将手动采样次数从每月 一次减少到每年两次。

本案例展示了 KAMO 如何通过结合使用移动式多气 体 DGA 监测器和永久安装的单故障气体监测器来实 现更好的监测和更可靠的数据，同时还将实验室采样次 数减少到每年两次。通过在特定的时间和地点应用每 个 DGA 选项，KAMO 维护团队意识到他们可以更好地 提高运营效率并降低运维成本。KAMO 估计，仅在这一 故障案例中就节省了数万美元的运维和测试成本，如 果 OPT100 能够更早投入使用，节省的费用可能会成 倍增加。

因此，KAMO 目前正在研究如何在其维护和资产健康 运营中添加固定 DGA 监测器和便携式装置。