Hovedpointen: At læse analyse af opløste gasser (DGA) gennem energi — gassernes Gibbs' frie dannelsesenergi eller et "energiindeks" for fejlen — er ikke en diagnostik, vi bruger i felten, og det er der en god grund til. Ligevægtsgrenen er den historiske forløber for de gasforhold i IEC 60599 og Rogers, vi allerede kører — ikke et bedre alternativ til dem. Den ene gren med reel værdi, et energiindeks for alvorlighed, er et supplement til alvorlighedstrending på online-overvågede mineraloliefyldte enheder, ikke en klassifikator af fejltype — og den er ikke standardiseret.

Spørgsmålet, besvaret med det samme#

En gang imellem spørger en kunde eller en artikel, om analyse af opløste gasser (DGA) bør tolkes gennem termodynamik — gassernes Gibbs' frie dannelsesenergi eller den "samlede energi" i en fejl — frem for gennem Duval-trekanterne og gasforholdene i IEC 60599, som vi rent faktisk kører. Det er et rimeligt spørgsmål, og det ærlige svar er nej, ikke som diagnostik i felten. Her er metoden, hvor den kommer fra, og hvor den faktisk har værdi — med ræsonnementet lagt frem, så konklusionen kan efterprøves i stedet for bare at blive påstået.

To grene, der ofte blandes sammen#

"Termodynamisk DGA" bruges løst om to ret forskellige ting, og at holde dem adskilt er hele pointen.

Den første er fejltypebestemmelse ud fra ligevægt. Den beregner fejlgassernes ligevægtsfordeling som funktion af temperaturen og giver en fejltype og en fejltemperatur. Slægtslinjen går fra Halsteads model fra 1973, over Rogers-forholdene, til IEC 60599.

Den anden er et energiindeks for alvorlighed. Det vægter de målte gaskoncentrationer med gassernes dannelsesvarmer og danner et energilignende tal for alvorlighed — altså hvor alvorlig en fejl er, og om den er ved at blive værre.

Den første svarer på det samme spørgsmål som Duval og gasforholdene — hvilken slags fejl, og hvor varm. Den anden svarer på et spørgsmål, som Duval-metoderne grundlæggende ikke kan besvare, fordi de ser bort fra den absolutte koncentration: hvor alvorlig fejlen er, og hvilken vej den trender.

Hvor den kommer fra — og hvorfor det er vigtigt#

Grundlaget er en artikel fra 1973 af W. D. Halstead, som normalt beskrives sådan, at isolationsolien nedbrydes til brint og lette kulbrinter, der når kemisk ligevægt, hvorefter ligevægtens gasblanding beregnes som funktion af temperaturen. Det historisk vigtige er, at de empiriske metoder, vi bruger, nedstammer fra netop det ræsonnement. Rogers' forholdsmetode blev udviklet på grundlag af Halsteads model (Nanfak et al., 2024), og gasforholdene i IEC 60599 — CH₄/H₂, C₂H₂/C₂H₄, C₂H₄/C₂H₆ — med deres temperaturbånd under 300 °C, 300–700 °C og over 700 °C udtrykker den samme logik om temperatur og sammensætning.

"Termodynamisk kontra empirisk" er altså en falsk modsætning for forholdsmetoderne: forholdene er den feltkalibrerede destillation af termodynamikken. Den linje går til forholdene, ikke til Duval-trekanterne — trekanterne er databaseklassifikatorer, netop bygget for at undgå ligevægtsantagelserne.

Hvorfor den ikke duer som diagnostik i felten#

Den centrale indvending er enkel: virkelige fejl er ikke i ligevægt. En fejl er en lokal varmespids med stejle temperaturgradienter i en uensartet olie, ikke én reaktant ved én temperatur. Den styrende standard slår det fast direkte — den anfører, at termodynamiske modeller fra olieindustrien ikke præcist kan forudsige de dannede gassammensætninger, fordi de forudsætter idealgas- eller temperaturligevægte, der ikke findes i virkelige fejl (IEC 60599:2022, Clause 5.2). Laboratoriearbejde, der simulerer termiske fejl, når frem til det samme (Wang et al., 2018).

To yderligere begrænsninger gør sig gældende i praksis. Enhver offentliggjort energivægtning er udledt for mineralolie og rangordner derfor alvorligheden forkert på estere og silikone, som nedbrydes ved en anden kemi. Et akkumuleret energital integrerer desuden gasdannelsen over tid, hvilket gør det følsomt over for både prøvetagningsinterval og stray-gassing.

Hvor den faktisk har værdi#

Der er én niche, energitilgangen gør gavn i: alvorlighedstrending på online-overvågede mineraloliefyldte transformere. Et akkumuleret energital for brændbare gasser er let at udlede af de gasser, en online-monitor allerede måler, tilføjer en fysisk begrundet alvorlighedsakse, som Duval-metoderne mangler, og er i sagens natur et trend-signal — og det er netop dér, den offentliggjorte dokumentation er stærkest (Dukarm et al., 2020; Mharakurwa et al., 2019). Brugt sådan supplerer den standardværktøjskassen. Den erstatter den ikke.

Perspektivet for rådgivningsarbejde#

Det afgørende er, at hverken den termodynamiske eller den energibaserede tilgang er standardiseret som diagnostik i nogen IEC-, IEEE-, CIGRE- eller ASTM-standard. Derfor kan ingen af dem danne grundlag for en kundevendt diagnose — de kan kun optræde som faglig vurdering med henvisning til tidsskriftsartikler, og sådan arbejder vi ikke. Og vi har ikke brug for det. Den holdbare del af den termodynamiske indsigt ligger allerede i gasforholdene i IEC 60599 og Rogers; fejltypen klares af Duval-trekanterne og -pentagonerne; og alvorligheden klares af statustabellerne og gasdannelseshastighederne i IEEE C57.104 — netop det spørgsmål, et energiindeks strækker sig efter, blot ad en etableret vej frem for en eksperimentel.

Anbefalinger#

1. Til fejltype: bliv på den standardiserede værktøjskasse — Duval-trekanterne og -pentagonerne først, gasforholdene i IEC 60599 som feltkalibreret kontrol.
2. Til alvorlighed: brug statustabellerne og gasdannelseshastighederne i IEEE C57.104.
3. Behandl et energiindeks som noget, man holder øje med — ikke som en metode, man tager i brug — og kun hvor du har hyppig online-DGA på en mineraloliefyldt enhed.
4. Overfør aldrig en energivægtning fra mineralolie til en ester- eller silikonefyldning.
5. Markedsfører en leverandør "termodynamisk" eller "Gibbs-energi"-DGA som en central diagnostik, så spørg, hvilken gren det er, og om den er valideret mod en database over fejltilfælde. Det ærlige svar er som regel "trend-signal", ikke "klassifikator".

Prøv det selv: Klassificér dit gasmønster med Duval-trekantværktøjet, og kontrollér så fejltypen med IEC 60599-forholdsværktøjet. Er de to enige, har du den holdbare del af den termodynamiske indsigt — med ligevægtsantagelserne allerede erstattet af feltdata.

Sidder du med et tvetydigt gasmønster, så tag fat i os — at læse resultatet rigtigt er noget af det, vi rådgiver om hver uge.

Kilder#

• Halstead, W. D. (1973). A thermodynamic assessment of the formation of gaseous hydrocarbons in faulty transformers. Journal of the Institute of Petroleum, 59(569), 239–241.
• Nanfak, A., Samuel, E., Fofana, I., Meghnefi, F., et al. (2024). Traditional fault diagnosis methods for mineral oil-immersed power transformer based on dissolved gas analysis: Past, present and future. IET Nanodielectrics. doi:10.1049/nde2.12082
• Wang, X., Wang, Z. D., Liu, Q., et al. (2018). Dissolved gas analysis of thermal faults in transformer liquids simulated using immersed heating method. IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation, 25(5). doi:10.1109/TDEI.2018.007158
• Dukarm, J., Draper, Z., & Piotrowski, T. (2020). Diagnostic simplexes for dissolved-gas analysis. Energies, 13(23), 6459. doi:10.3390/en13236459
• Mharakurwa, E. T., Nyakoe, G. N., & Akumu, A. O. (2019). Power transformer fault severity estimation based on dissolved gas analysis and energy of fault formation technique. Journal of Electrical and Computer Engineering, 2019, 9674054. doi:10.1155/2019/9674054
• IEC 60599:2022. Mineral oil-filled electrical equipment in service — Guidance on the interpretation of dissolved and free gases analysis.