INNO 光ファイバー温度センサー ,温度監視システム.
- 溶存ガス分析 (DGA) は、油が充填された機器の内部故障を検出するための唯一の最も効果的な診断技術です。 電源変圧器 — 部分放電を含む, 過熱, およびアーク放電 — 致命的な故障に発展する前に.
- フルスペクトル オンラインDGAモニタリングシステム 7 つの主要な断層ガスを継続的に追跡します (H₂, CO, CO₂, CH₄, C₂H₆, C₂H₄, C₂H₂) 検出サイクルは最短 2 時間, 時間がかかり労働集約的な実験室での石油サンプリングの代わりに.
- などの診断解釈方法 IEC 3 比率法 そして デュバル・トライアングル 生ガス濃度を実用的な故障タイプの特定に変換する, 状態ベースのメンテナンス戦略を可能にする.
- モダンな DGAモニター ～とシームレスに統合 スカダ Modbus経由のプラットフォーム, DNP3, そして IEC 61850, 変圧器の健全性データを電力会社の広範な資産管理ワークフローにフィードする.
- 右を選択する 溶存ガス分析装置 ガスの適用範囲によって異なります, 測定精度, 通信プロトコル, 環境評価, アプリケーションがスタンドアロン ユニットを必要とするかマルチパラメータを必要とするか 変圧器監視システム.
目次
- DGA 解析とは何ですか、また変圧器の状態監視においてどのような役割を果たしますか?
- 何をするか 7 変圧器油中の主な故障ガスの意味?
- オンライン DGA モニタリングと従来のオフライン オイル サンプリングの違いは何ですか?
- 完全なオンライン DGA 監視システムを構成するコンポーネント?
- DGA モニターはどのようにして溶存ガスを自動的に検出するのか?
- 3 比率法とデュバル三角形は断層の種類を特定するのにどのように役立ちますか?
- オンライン DGA モニターの主な技術仕様
- DGA 監視システムは SCADA および変圧器監視プラットフォームとどのように統合されますか?
- オンライン DGA モニタリングを最も必要とする変圧器はどれですか?
- 適切な DGA モニタリング機器の選び方 — バイヤーズセレクションガイド
- DGA に適用される国際規格?
- よくある質問 (よくある質問)
1. DGA 解析とは何ですか、また変圧器の状態監視においてどのような役割を果たしますか?
溶存ガス分析, 一般にDGAとして知られています, is a diagnostic technique that identifies internal faults inside oil-filled 電源変圧器 by measuring the types and concentrations of gases dissolved in the insulating oil. When electrical or thermal faults occur inside a transformer — even at a very early stage — the insulating oil and cellulose paper decompose and release characteristic gases. Each fault type produces a distinct gas signature, which makes DGA one of the most reliable early-warning tools available to asset owners.
The technique has been used in laboratory settings since the 1960s, but the shift toward オンライン DGA モニタリング over the past two decades has transformed it from a periodic check-up into a continuous surveillance capability. By tracking gas trends around the clock, の オンラインDGAモニタリングシステム オペレーターは、定期的なオイルサンプリングでは発見される可能性のある欠陥の発生を数週間または数か月前に発見できます。. これが、DGA が現代のあらゆるシステムの基礎として広く認識されている理由です。 変圧器の状態監視 プログラム.
2. 何をするか 7 変圧器油中の主な故障ガスの意味?
国際規格 — を含む IEC 60599 そして IEEE C57.104 — 変圧器の健全性の主な指標として 7 つのガスを定義. 各ガスは特定の故障メカニズムに関連付けられています, それらの相対濃度は、エンジニアが問題の性質と重大度を正確に特定するのに役立ちます。. 以下の表は、各ガスとそれに対応する障害表示との関係をまとめたものです。.
| ガス | 式 | 一次障害の表示 |
|---|---|---|
| 水素 | H₂ | 部分放電, クラウン, 低エネルギー電気活動 |
| メタン | CH₄ | 低温熱障害 (<150 ℃) |
| エタン | C₂H₆ | 中温熱障害 (150–300℃) |
| エチレン | C₂H₄ | 高温熱障害 (300–700℃) |
| アセチレン | C₂H₂ | アーク放電, 非常に高い温度 (>700 ℃) |
| 一酸化炭素 | CO | セルロースの分解 (紙) 絶縁 |
| 二酸化炭素 | CO₂ | 紙断熱材の熱分解 |
なぜ 7 つのガスが重要なのか
A simplified monitor tracking only one or two gases — typically hydrogen or acetylene — can indicate that something is wrong, but it cannot tell the operator what type of fault is developing. Full seven-gas coverage is essential for applying standard diagnostic methods such as the three-ratio method そして デュバル・トライアングル, both of which require multiple gas inputs to differentiate between thermal faults, 部分放電, and arcing conditions.
3. オンライン DGA モニタリングと従来のオフライン オイル サンプリングの違いは何ですか?
Offline DGA involves an engineer extracting an oil sample from the transformer, shipping it to a laboratory, and waiting for results. The total turnaround time — from sampling to report — typically ranges from several days to two weeks. This approach has served the industry well for decades, but it has inherent limitations: the snapshot frequency is low (often quarterly or annually), sample handling errors can introduce inaccuracies, and a rapidly progressing fault may be missed entirely between sampling intervals.
アン オンラインDGAモニタリングシステム automates the entire process. The instrument mounts directly on the transformer, draws oil through an internal circuit, extracts and analyses dissolved gases, and uploads results to the control room — all without human intervention. Detection cycles can be as short as two hours, providing near-real-time visibility into gas trends. This continuous data stream enables operators to observe the rate of gas generation, which is often a more important diagnostic indicator than the absolute concentration.
When Does Offline Sampling Still Make Sense?
Offline laboratory analysis remains valuable for confirmatory testing, for transformers that are not critical enough to justify online monitoring costs, and for parameters beyond the scope of field instruments — such as furan analysis, 界面張力, and detailed oil-quality testing. Many utilities adopt a hybrid strategy: online DGA monitors on their highest-risk transformers and periodic laboratory sampling on the rest of the fleet.
4. 完全なオンライン DGA 監視システムを構成するコンポーネント?
典型的な DGA監視システム consists of three functional layers that work together to deliver actionable data.
Front-End Monitoring Device
This is the field-mounted instrument installed directly on the transformer. It contains the oil-gas separation unit (using dynamic vacuum extraction or membrane technology), の gas chromatography analysis module with separation column and detectors, and the onboard microprocessor for data acquisition and local processing. この装置は、銅管とフランジ付きバルブを介して変圧器のオイル回路に接続します。.
バックエンド ソフトウェア プラットフォーム
一元化されたソフトウェアは 1 つ以上のフィールドデバイスからデータを収集し、リアルタイムのダッシュボードを提供します。, 自動故障診断 (three-ratio method, デュバル・トライアングル, キーガスアルゴリズム), 歴史的傾向, 統計分析, 電子メールと SMS 通知によるマルチレベルのアラーム管理.
通信インフラ
フィールドデバイスとバックエンドプラットフォーム間の信頼性の高いデータ伝送は、RS-485 シリアルケーブルを通じて実現されます。, イーサネット, または光ファイバーリンク. 標準プロトコルには次のものがあります。 Modbus RTU/TCP, IEC 61850, そして DNP3, 事実上あらゆる変電所自動化アーキテクチャとの互換性を確保.
5. DGA モニターはどのようにして溶存ガスを自動的に検出するのか?
での検出プロセス ガスクロマトグラフィー DGA 分析装置 ユーザーが設定可能な間隔で繰り返される完全に自動化された 6 ステップのサイクルに従います.
段階的なワークフロー
初め, 機器は内部ループを通して変圧器油を循環させ、代表的なサンプルを取得します。. 2番, 測定された量のオイルが脱気チャンバーに入ります, 動的真空抽出により、油マトリックスから溶存ガスが高効率で放出されます。. 三番目, 抽出されたガス混合物はクロマトグラフィー分離カラムに注入されます, 個々のガス成分が分子特性に基づいて分離される場合. 4番目, 高純度の窒素キャリアガスが、分離された成分を高感度の検出器に押し込み、比例した電気信号を生成します。. 5番目, 車載電子機器が信号をデジタル化し、校正アルゴリズムを適用して各ガスの濃度を百万分率で計算します。 (ppm). 6番目, 結果は、設定された通信プロトコルを介してバックエンド プラットフォームにアップロードされ、保存されます。, トレンド, diagnostic interpretation, and alarm evaluation.
オイルの吸入からデータのアップロードまでのサイクル全体は、適切に構成されたシステムで約 2 時間以内に完了します. オペレーターは間隔を 4 つに延長できます, 八, 変圧器のリスクプロファイルとキャリアガス保全要件に応じて、または 24 時間.
6. 3 比率法とデュバル三角形は断層の種類を特定するのにどのように役立ちますか?
生のガス濃度データは、確立された診断フレームワークを通じて解釈されるときに真に価値のあるものになります。. 最も広く使用されている 2 つの方法は次のとおりです。 IEC 3 比率法 そして デュバル・トライアングル.
IEC 3 比率法
で定義 IEC 60599, このメソッドは 3 つの比率 - C₂H₂/C₂H₄ を計算します。, CH₄/H₂, および C₂H₄/C₂H₆ — 結果を障害タイプのコードにマッピングします. 以下の表は、主な診断コードを示しています。.
| C₂H₂/C₂H₄ | CH₄/H₂ | C₂H₄/C₂H₆ | 障害の種類 |
|---|---|---|---|
| <0.1 | <0.1 | <1 | 正常な老化 |
| <0.1 | 0.1–1 | <1 | 部分放電 (クラウン) |
| <0.1 | 0.1–1 | 1–3 | Low thermal fault <150 ℃ |
| <0.1 | 0.1–1 | >3 | 熱障害 150 ～ 300 °C |
| <0.1 | >1 | 1–3 | 高熱障害 >700 ℃ |
| >3 | <0.1 | <1 | 低エネルギー放電 |
| >3 | 0.1–1 | <1 | アーク放電 |
デュバル・トライアングル
の デュバル・トライアングル メタンの相対パーセンテージをプロットします, エチレン, 断層帯に分割された三角グラフ上のアセチレンとアセチレン - PD (部分放電), T1/T2/T3 (重大度が増す熱障害), D1/D2 (低い- 高エネルギー放電), とDT (熱と電気の混合). 視覚的に直観的であり、比率法のみよりも境界線のケースをより適切に処理します。, だからこそ多くの DGA ソフトウェア プラットフォーム 相互検証のために両方のアプローチを含める.
7. オンライン DGA モニターの主な技術仕様
評価する場合 溶存ガス分析装置, 仕様書は膨大になる可能性があります. 以下の表は、最も重要なパラメータを示しています。, フルスペクトルの代表値を使用する ガスクロマトグラフィー DGA システム 屋外変電所展開用に設計.
| パラメータ | 仕様 |
|---|---|
| 検出されたガス | H₂, CH₄, C₂H₆, C₂H₄, C₂H₂, CO, CO₂ (7 ガス); オプションのH₂O |
| 検知範囲 | H₂: 2–2 000 ppm; CH₄/C₂H₆/C₂H₄/C₂H₂: 0.5–1 000 ppm; CO: 25–5 000 ppm; CO₂: 25–15 000 ppm |
| Measurement Error | ±30 % or fixed absolute limit (per IEC 60567 / DL/T 722) |
| 解決 | 0.1 ppm for all gases |
| Repeatability | RSD ≤5 % 以上 6 連続テスト |
| Minimum Detection Cycle | 2時間以内 (user-configurable longer intervals) |
| Oil Degassing Method | 動的真空抽出 |
| キャリアガス | High-purity nitrogen (N₂ ≥99.999 %); ≥400 analyses per cylinder |
| コミュニケーション | RS-485 / Modbus RTU, イーサネット / Modbus TCP, IEC 61850, DNP3; 4–20 mA output |
| 電源 | 交流 220 V ±15 %, 50/60 Hz; or DC 110 V / 220 V |
| 消費電力 | ≤800 VA (標準) / ≤1 200 バージニア州 (extended configuration) |
| 動作温度 | -40 ℃～ +65 ℃ |
| 保護等級 | IP55 (outdoor installation) |
| 寸法 | 650 × 500 × 1 300 mm |
| 重さ | Approx. 110 kg |
| データストレージ | ≥10 years of measurement history |
| Diagnostic Algorithms | Three-ratio method, デュバル・トライアングル, key-gas trending |
Why Dynamic Vacuum Extraction Matters
Some lower-cost DGA instruments use membrane-based oil-gas separation, which is simpler but suffers from reduced sensitivity to low-concentration gases — particularly hydrogen and acetylene — and from membrane ageing over time. Dynamic vacuum extraction delivers more complete gas recovery, better long-term stability, and universal applicability across all seven target gases, making it the preferred method for critical transformer applications.
8. どのようにして DGA Monitoring System Integrate with SCADA and Transformer Monitoring Platforms?
Standalone DGA data is useful, but its value multiplies when it flows into the utility’s wider operational ecosystem. A well-designed DGA監視システム supports multiple communication pathways to make this integration straightforward.
変電所レベルで, the DGA monitor connects to the Remote Terminal Unit (RTU) またはベイコントローラー経由 RS-485 (Modbus RTU) または イーサネット (Modbus TCP / IEC 61850). The RTU forwards gas concentration values, アラーム状態, and diagnostic codes to the スカダ master station, where they appear alongside load current, 巻線温度, オイルレベル, and other conventional measurements. Dispatchers can set high-priority alarms for gases like acetylene that indicate severe faults, ensuring immediate visibility during storm loading or abnormal operating conditions.
複数パラメータの相関関係
The greatest diagnostic accuracy comes from correlating DGA trends with data from complementary sensors — fibre optic winding temperature monitors, 部分放電検出器, bushing capacitance and tan-delta monitors, コア接地電流モニター, そして 負荷時タップチェンジャーモニター. 例えば, a simultaneous rise in ethylene and a hot-spot temperature spike strongly confirms a thermal fault, while coincident hydrogen elevation and partial-discharge UHF pulses point to an electrical fault. 統合された 変圧器監視プラットフォーム automate this cross-verification, reducing reliance on manual expert interpretation.
9. オンライン DGA モニタリングを最も必要とする変圧器はどれですか?
Not every transformer in a fleet requires continuous dissolved gas surveillance. The investment is best directed at assets where the consequences of an undetected fault are highest.
High-Priority Applications
商用変電所の送電電圧用主変圧器がリストのトップに, as their failure causes widespread outages and replacement lead times can exceed twelve months. 発電所の発電機昇圧変圧器 - 熱, ハイドロ, 計画外の旅行により送電網から発電能力が失われるため、原子力も同様に重要です。. 石油化学プラントに使用される大型産業用プロセス変圧器, 製鉄所, 半導体製造設備, また、データセンターでは、生産のダウンタイムによる莫大なコストを考慮してオンライン監視が正当化されます。.
ますます一般的なアプリケーション
The expansion of renewable energy has created new demand. Collector and interconnection transformers at 風力発電所 そして solar farms 非常に変動の激しい負荷の下で運転され、多くの場合、手動による石油サンプリングは高価で頻度も少ない遠隔地に設置されています。. Traction power transformers for 鉄道電化 システムは、サービスの継続性が公共の安全に直接影響する、安全上重要な負荷を担っています。. Ageing transformers operating beyond their original design life are another strong candidate — continuous DGA trending supports risk-based lifetime extension decisions rather than conservative early replacement.
10. 適切な DGA モニタリング機器の選び方 — バイヤーズセレクションガイド
With several products on the market — from single-gas hydrogen sensors to full seven-gas chromatography systems — choosing the right 溶存ガス分析装置 can be confusing. The following criteria will help narrow the field.
Gas Coverage
If the goal is comprehensive fault diagnostics, insist on full seven-gas detection. Single-gas or three-gas monitors are suitable only for basic screening on lower-priority assets.
Measurement Accuracy and Degassing Method
Look for compliance with IEC 60567 精度要件. Instruments using dynamic vacuum extraction generally outperform membrane-based designs on low-concentration gases and long-term stability.
通信プロトコルのサポート
Ensure the device supports the protocol already in use at your substation — Modbus RTU, Modbus TCP, DNP3, または IEC 61850. Retrofitting a protocol converter adds cost and a potential point of failure.
環境評価
For outdoor installation, specify IP55 or higher and verify the operating temperature range covers your site’s climate extremes. Units rated from -40 ℃～ +65 °C suit the vast majority of global locations.
Carrier Gas Strategy
Cylinder-based carrier gas is simpler and cheaper upfront, but cylinders require periodic replacement. A built-in nitrogen generator eliminates replacement visits — an important advantage for remote sites or large fleets where logistics costs add up.
Software and Diagnostics
The backend software should include three-ratio analysis, Duval Triangle plotting, customisable alarm thresholds, 歴史的傾向, そしてレポートの生成. Cloud or web access for mobile viewing is increasingly expected.
11. DGA に適用される国際規格?
Three documents form the backbone of DGA practice worldwide. IEEE C57.104-2019 (Guide for the Interpretation of Gases Generated in Mineral-Oil-Immersed Transformers) is the primary reference in North America; it introduced a four-level status classification based on individual gas concentrations and rates of change. IEC 60599 (Mineral Oil-Filled Electrical Equipment in Service — Guidance on the Interpretation of Dissolved and Free Gases Analysis) provides the internationally recognised three-ratio and Duval Triangle diagnostic frameworks. IEC 60567 (Oil-Filled Electrical Equipment — Sampling of Gases and Analysis of Free and Dissolved Gases — Guidance) defines the measurement methodology and accuracy requirements that online DGA instruments must meet.
追加の参考文献には以下が含まれます CIGRE技術パンフレット 771 (Advances in DGA Interpretation) and regional standards such as China’s DL/T 722 および DL/T 1498. When specifying a DGA監視システム, referencing these standards in the procurement document ensures that the supplied equipment meets internationally accepted performance benchmarks.
12. よくある質問 (よくある質問)
Q1: Can a DGA monitor detect all transformer faults?
DGA excels at detecting thermal faults, 部分放電, and arcing inside the oil-filled tank. しかし, it does not directly detect external faults such as bushing failures, tap-changer contact wear, or cooling-system blockages. 包括的な 変圧器監視システム combines DGA with complementary sensors for full coverage.
第2四半期: How often should an online DGA system run its detection cycle?
A two-hour cycle provides near-real-time awareness for high-risk transformers. For stable, lower-risk units, an eight- or twenty-four-hour interval conserves carrier gas while still capturing meaningful trends. Most systems allow operators to adjust the interval remotely.
Q3: Does an online DGA monitor eliminate the need for laboratory oil analysis?
いいえ. Laboratory analysis covers additional parameters — furan content, dielectric breakdown voltage, 酸度, interfacial tension — that field instruments do not measure. 業界のベストプラクティスは、オンライン DGA を使用して継続的な監視を行い、実験室でサンプリングして定期的な包括的な油品質評価を行うことです。.
Q4: アセチレンの突然の上昇は何を意味しますか (C₂H₂) 示す?
アセチレンは、以上の温度での高エネルギーアーク放電によって生成されます。 700 ℃. 突然のスパイクは最も深刻な DGA アラームの 1 つであり、通常は直ちに調査する必要があります。, 負荷軽減, そして、その規模に応じて、緊急電源遮断が行われます。.
Q5: 7 ガスモニターは常に単一ガス水素センサーより優れていますか?
シングルガス 水素センサー コストが安くなり、メンテナンスの必要性も少なくなります, 重要ではない資産の基本的なスクリーニングに適しています。. しかし, 障害の種類を区別できない. 正確な診断と規格に基づいた解釈が必要なあらゆる変圧器向け, いっぱいの 7ガスDGAアナライザー is the recommended choice.
Q6: How long does it take to install a DGA monitoring system on an existing transformer?
Most installations require connecting oil inlet and outlet tubing to existing transformer valve ports, mounting the instrument enclosure on a platform or concrete pad, routing communication cables, and performing calibration verification. Experienced technicians can typically complete the work within a single shift — often without a transformer outage if suitable valve ports are already available.
Q7: What is TDCG and why is it important?
TDCG stands for Total Dissolved Combustible Gas — the sum of H₂, CH₄, C₂H₆, C₂H₄, C₂H₂, and CO. IEEE C57.104 uses TDCG thresholds to classify transformer condition into four status levels. A rising TDCG trend, even if no individual gas has reached its alarm threshold, can indicate a developing fault and should trigger further investigation.
Q8: Can multiple DGA monitors report to a single backend platform?
はい. Most systems support an N:1 architecture where multiple field-mounted DGAモニター communicate with a single centralised software platform. This is the standard configuration for substations or industrial facilities with several transformers, reducing total system cost and simplifying fleet-wide data management.
Q9: How often does a DGA monitor need calibration?
Manufacturers typically recommend calibration verification every six to twelve months using a certified standard gas mixture. Some units include an automatic self-check function that flags drift between scheduled calibrations. Annual calibration is the most common practice across the industry.
Q10: What is the typical lifespan of an online DGA monitoring system?
With regular maintenance — calibration, carrier gas replacement, and periodic inspection of oil tubing and seals — a quality DGA監視システム operates reliably for ten years or more. Data storage capacity of ten-plus years ensures that the full trend history remains available throughout the instrument’s service life.
免責事項: この記事で提供される情報は、一般的な教育および参考のみを目的としています。. フジノ (www.fjinno.net) いかなる保証も行いません, 明示的または暗黙的, 完成度に関しては, 正確さ, またはコンテンツの特定のプロジェクトまたはインスタレーションへの適用可能性. ここで参照される技術仕様は代表的な値を表しており、変圧器のタイプによって異なる場合があります。, oil condition, and site environment. Engineering decisions should always be based on site-specific assessments conducted by qualified professionals in accordance with applicable standards including IEEE C57.104, IEC 60599, IEC 60567, およびローカルグリッドコード. サードパーティメーカーの製品名はそれぞれの所有者の商標であり、情報提供のみを目的として記載されています。. FJINNOは、この情報の使用または信頼から生じるいかなる損失または損害についても責任を負いません。.
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