Real-time DGA

In Norway, 98% of the electric power are coming from renewable sources, mainly hydropower. Before the electrical power can be used, the power needs to be transported from the power plant and out to the consumer. The power transformer is an important component in this transport. It transforms the voltage between different levels, enabling power transfer over long distance, and finally distribution to the end user. Malfunctions or breakdown of a power transformer can be very expensive for the owner (power plant or industry), interrupts the power supply, and can cause large environmental impacts and even loss of life. Most of the largest power transformers are filled with oil. The oil has two main purposes, it cools the transformer, and it improves the isolation between the coils. Online monitoring of gases dissolved in the transformer oil makes it possible to identify possible faults on an early stage. Analysis of the composition, concentrations and increase over time of 7-9 different gas types can be used to identify faults like heating, sparking and problems with the insolation. Many of the power transformers in Norway are old and they are expensive to replace. Our target is therefore to develop an online analyzer for monitoring of transformer oil, to enable identification of possible faults on an early stage where repair still is possible, to avoid fires and accidents, and to limit downtime. The project will develop a compact, robust, and maintenance-free gas analyzer with high sensitivity and long lifetime. Our technology is well suited to measure many gases simultaneously, with high accuracy. Advanced micro and nano-technology permits mass production at a lower price than present technology. In the final phase of the project, the latest edition of the analyzer was tested on transformers. The measurement results showed a significant reduction of noise compared to earlier designs, so that the target sensitivity was achieved. Furthermore, a new electronics platform as tested, that allows better communication and a more compact design of the analyzer. This will make a future product much more robust and attractive.

I prosjektet ble det utviklet en gassanalysator for Dissolved Gas Analysis (DGA) som ble testet på transformatorer i felt. Utviklingen ble gjort i flere trinn med forbedringer i hver iterasjon. Det ble gjort store fremskritt på følsomhet og støyreduksjon underveis i prosjektet. Sluttresultatet demonstrerte målinger i henhold til spesifikasjonene for alle relevante gasser. Prosjektet gir et godt grunnlag for industrialisering av et attraktivt produkt for sanntids tilstandsovervåkning av transformatorer og annet høyspenningsutstyr. Produktet vil gjøre det mulig å detektere feil tidlig og dermed oppnå økt sikkerhet og begrenset nedetid.

I Norge får vi 98% av vår elektriske kraft fra fornybare kilder, og i hovedsak fra vannkraft. Før den elektriske kraften kan benyttes, må kraften transporteres fra kraftverket til forbrukerne. Transformatoren er en sentral komponent i denne transporten. Havari eller feil på en transformator kan gi svært høye kostnader for eieren (everk, industri), avbrudd i kraftforsyningen, store miljøkonsekvenser og tap av liv. De fleste store transformatorer er oljefylte. Oljen har i hovedsak to formål, den både kjøler transformatoren og virker som elektrisk isolator for viklingene. Online overvåkning av hvilke gasser som er oppløst i transformatoroljen gjør det mulig å identifisere feil på et tidlig stadium. Analyse av sammensetning, konsentrasjon og tidsutviklingen for 7-9 forskjellige gasstyper avdekker feil som varmgang, gnisting og feil med papir isolasjonen. Store deler av transformatorparken i Norge er gammel og dyr å erstatte. Vi ønsker derfor å utvikle en online analysator for transformatorovervåkning som identifiserer feil på et stadium der reparasjon er mulig, slik at branner og ulykker unngås, og nedetiden blir begrenset. Dersom en slik analysator kan forlenge levetiden til en transformator med 10-20 % vil det gi en innsparing tilsvarende 3 MNOK per transformator. Da vi i Norge har ca. 4 000 transformatorer som kan dra nytte av denne typen tilstandsovervåkning, ser vi et samlet innsparingspotensialet i størrelsesorden 12 milliarder NOK. Viktige FoU-utfordringer er akustisk design, miniatyrisering, forbedring av elektroniskt styrbart filter og sensorteknologien. Vår teknologi er spesielt godt egnet til å måle mange gasser samtidig, med høy nøyaktighet. Mikroteknologi gjør masseproduksjon mulig til en langt lavere pris enn dagens teknologi.