Trafo Yağı Analizi DGA: Arıza Gazları ve Duval Üçgeni

4 Eylül 2026 · 5 dakika okuma

Güç transformatörlerinde arızaların erken teşhisi için çözünmüş gaz analizi (DGA) en kritik kestirimci bakım aracıdır. IEC 60599 standartları ve Duval üçgeni metodolojisi ile gaz konsantrasyonlarını nasıl doğru yorumlayacağınızı inceliyoruz.

Çözünmüş Gaz Analizi (DGA) Nedir ve Neden Kritik Önem Taşır?

Güç transformatörleri, endüstriyel tesislerin kesintisiz çalışmasını sağlayan en kritik ve yüksek maliyetli ekipmanların başında gelir. Yalıtım sistemini oluşturan mineral yağ ve selüloz kökenli kağıt malzeme; elektriksel, termal ve mekanik gerilimler altında zamanla bozunmaya uğrar. Bu bozunma süreçleri sonucunda yağ içerisinde gaz molekülleri oluşur ve çözünür. Çözünmüş gaz analizi (Dissolved Gas Analysis - DGA), transformatörde gelişmekte olan potansiyel arızaları henüz fiziksel bir hasar veya plansız duruş meydana gelmeden tespit etmemizi sağlayan en etkili kestirimci bakım (predictive maintenance) yöntemidir.

ASTM D3612 ve IEC 60567 standartlarına uygun olarak gerçekleştirilen DGA, bir nevi transformatörün kan tahlilidir. Yağ içerisinde çözünmüş halde bulunan hidrokarbon gazlarının, hidrojenin ve karbon oksitlerinin miktarının (ppm düzeyinde) ve birbirlerine oranlarının incelenmesi, arızanın türü, şiddeti ve gelişim hızı hakkında kesin veriler sunar. Tesislerimizde DGA verilerini düzenli takip etmek, beklenmedik trafo patlamalarının, sargı kısayolları ve yüksek maliyetli duruşların önüne geçer.

• Elektriksel ark (arcing) ve kısmi deşarj (partial discharge) tespiti
• Aşırı ısınma (overheating) ve lokal sıcak nokta (hotspot) teşhisi
• Selüloz yalıtımının (izolasyon kağıdı) termal yaşlanma derecesi
• Arızanın ilerleme hızının (gaz üretim oranı - gas generation rate) takibi

Kilit Arıza Gazları, Oluşum Mekanizmaları ve IEC 60599 Limitleri

Mineral esaslı transformatör yağları, hidrokarbon zincirlerinden ($C_n H_{2n+2}$) oluşur. Termal veya elektriksel bir stres meydana geldiğinde bu kimyasal bağlar kopar ve reaktif hidrojen atomları ile hafif hidrokarbon radikalleri birleşerek karakteristik arıza gazlarını meydana getirir. Hangi gazın baskın olarak ortaya çıktığı, arızanın enerjisi ve sıcaklığı ile doğrudan ilişkilidir.

DGA değerlendirmesinde dikkate alınan 7 temel kilit gaz (key gases) ve bunların tipik oluşum nedenleri şu şekildedir: Hidrojen ($H_2$), Kısmi deşarj ve düşük enerjili deşarjlarda ana üründür. Metan ($CH_4$), 150°C - 300°C arası düşük sıcaklıklı termal arızalarda yükselir. Etan ($C_2H_6$), 300°C - 700°C arası orta sıcaklık bölgelerinde oluşur. Etilen ($C_2H_4$), 700°C üzerindeki yüksek sıcaklıklı termal arızaların ana indikatörüdür. Asetilen ($C_2H_2$), 700°C üzerindeki ark ve yüksek enerjili elektrik deşarjlarının kesin kanıtıdır. Karbon monoksit ($CO$) ve Karbon dioksit ($CO_2$) ise selüloz (kağıt) izolasyonun aşırı ısınması ve bozunması durumunda açığa çıkar.

Aşağıdaki tabloda IEC 60599 ve IEEE C57.104 standartları ışığında kabul edilebilir tipik sınır değerler (90. yüzdelik dilim sınırları) özetlenmiştir:

Gaz Oranı Yöntemleri ve IEC 60599 Kodlama Sistemi

Tek bir gazın ppm değeri mutlak bir arıza teşhisi koymak için yeterli olmayabilir. Bu nedenle literatürde gazların birbirine oranlanması esasına dayanan teşhis yöntemleri geliştirilmiştir. En yaygın kullanılan yöntemler IEC 60599 Oran Metodu ve Rogers Oran Metodu'dur (Rogers Ratios).

IEC 60599 standardına göre teşhis konulurken $C_2H_2/C_2H_4$, $CH_4/H_2$ ve $C_2H_4/C_2H_6$ oranları hesaplanır. Örneğin; $C_2H_2/C_2H_4$ oranının 0.1 ila 3 arasında olması ve $CH_4/H_2$ oranının 0.1'den küçük olması sistemde belirgin bir 'Kısmi Deşarj (PD)' varlığına işaret eder. $C_2H_4/C_2H_6$ oranının 3'ten büyük olması ise 700°C'yi aşan şiddetli bir termal arızanın ($T_3$) varlığını kanıtlar.

Ayrıca selüloz yalıtımının durumunu değerlendirmek için $CO_2/CO$ oranı kullanılır. Normal şartlarda bu oran 3 ile 10 arasındadır. Oranın 3'ün altına düşmesi, selüloz kağıdın şiddetli bir şekilde ayrıştığını ve mekanik mukavemetini kaybetmeye başladığını gösterir. Bu durum trafo ömrü açısından kritik bir uyarıdır.

Duval Üçgeni (Duval Triangle) Metodu ve Arıza Bölgelerinin Analizi

Gaz oranı metotlarının bazen sonuçsuz kaldığı veya birden fazla arızanın çakıştığı durumlarda Dr. Michel Duval tarafından geliştirilen Duval Üçgeni (Duval Triangle 1) yöntemi devreye girer. Duval üçgeni, gaz oran metotlarına göre daha yüksek bir doğruluk yüzdesine sahiptir ve grafiksel anlatımı sayesinde arızanın evrimini görselleştirmeyi kolaylaştırır.

Duval Üçgeni 1 yöntemi; toplam konsantrasyonları %100 kabul edilen üç temel hidrokarbon gazını esas alır: Metan ($CH_4$), Etilen ($C_2H_4$) ve Asetilen ($C_2H_2$). Hesaplama şu formüllerle yapılır:

%CH4 = [CH4 / (CH4 + C2H4 + C2H2)] x 100 %C2H4 = [C2H4 / (CH4 + C2H4 + C2H2)] x 100 %C2H2 = [C2H2 / (CH4 + C2H4 + C2H2)] x 100

Elde edilen yüzdesel değerler dik üçgen üzerindeki koordinatlara yerleştirilerek arızanın hangi bölgeye (zone) düştüğü tespit edilir. Duval Üçgeni üzerindeki ana arıza bölgeleri şunlardır:

• PD (Partial Discharge): Kısmi deşarj bölgesi. Gaz bozunumu neredeyse tamamen hidrojen ve düşük oranlı metandan ibarettir.
• T1 (Thermal Fault <300°C): Düşük sıcaklıklı termal arıza. Yüksek metan oranı ile karakterize edilir.
• T2 (Thermal Fault 300°C-700°C): Orta sıcaklıklı termal arıza. Etan ve etilen artışı gözlenir.
• T3 (Thermal Fault >700°C): Yüksek sıcaklıklı termal arıza. Etilen ($C_2H_4$) baskındır. Nüve aşırı ısınması veya kısa devre akımı kaynaklıdır.
• D1 (Discharge of Low Energy): Düşük enerjili elektrik deşarjı. İğne-plaka kıvılcımları, yüzen potansiyel deşarjları.
• D2 (Discharge of High Energy): Yüksek enerjili elektrik deşarjı. Şiddetli ark, sargılar arası delinme. Asetilen ($C_2H_2$) oranı yüksektir.
• DT (Mix of Thermal and Electrical Faults): Karışık arıza bölgesi. Hem termal ısınma hem de elektriksel deşarjın birlikte seyrettiği durumlar.

Numune Alma Teknikleri ve Laboratuvar Analiz Hassasiyeti

DGA analizinin başarısı, laboratuvara ulaşan yağ numunesinin kalitesiyle doğrudan ilişkilidir. Yanlış yöntemlerle alınan numuneler, hafif gazların ($H_2$ ve $CH_4$) havaya kaçmasına veya havadaki oksijen ve azotun numuneye karışmasına neden olarak yanıltıcı sonuçlar üretir.

ASTM D3663 ve IEC 60567 standartları gereği numuneler mutlaka gaz sızdırmaz, teflon pistonlu hermetik cam şırıngalar (glass syringes) veya özel paslanmaz çelik silindirler ile alınmalıdır. Numune alımı sırasında trafonun alt vanasındaki durgun yağ tahliye edilmeli, yağın hava ile teması tamamen kesilmelidir.

Sentech Mühendislik olarak bünyemizdeki yağ analizi laboratuvarı altyapısında, gaz kromatografisi (Gas Chromatography - GC) cihazları ile headspace ve tepe boşluğu ekstraksiyon teknikleri uyguluyoruz. Detaylı laboratuvar parametrelerimiz ve izleme süreçlerimiz için [Transformatör yağı analizi](/hizmetler/analiz-hizmetleri/transformator-yagi-analizi) sayfamızı ziyaret ederek test spektrumumuzu inceleyebilirsiniz.

Trend Analizi ve Gaz Üretim Hızının Değerlendirilmesi

DGA değerlendirmesinde yapılan en büyük hatalardan biri, sadece tek bir numunenin anlık ppm değerine bakarak karar vermektir. Transformatör işletmeciliğinde 'Trend Analizi' mutlak bir zorunluluktur. Yağdaki gaz seviyesi limitlerin altında olsa dahi, gaz üretim hızında (gas generation rate) aniden meydana gelen bir artış, aktif bir arızanın başladığının habercisidir.

IEEE C57.104 standardı, gaz artış hızının günlük ppm cinsinden ($ppm/gün$) takibini önerir. Örneğin, asetilen gazı limit olan 2 ppm altında kalarak 0.5 ppm'den 1.8 ppm'e 1 hafta içinde yükselmişse, mutlak limit aşılmamış olsa bile gaz üretim hızı alarm seviyesindedir. Bu durumda numune alma sıklığı (sampling frequency) aylık periyottan haftalık veya günlük periyoda düşürülmeli, gerekirse termal kamera ve kısmi deşarj ölçümleri ile saha kontrolleri sıklaştırılmalıdır.

Trafo Yağı AnaliziDGA AnaliziDuval ÜçgeniIEC 60599Kestirimci Bakım