DGA 結果の解釈：デュバル三角形、ガス比、そしてキーガス法
電力用変圧器の油中ガス分析（DGA）結果を解釈するための実践ガイド。キーガス法、IEC 60599 および Rogers のガス比、そしてデュバル三角形について、それぞれが故障をどのように診断へ対応づけるか、また人によるレビューを組み込んだワークフローがどこに位置づけられるかを解説します。
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油中ガス分析（DGA）は、故障が進行しつつあることを教えてくれます。解釈 は、それがどのような種類の故障で、どれほど緊急なのかを教えてくれます。故障ガスは、それを生み出した物理現象（過熱した接続部、部分放電、アーク）を反映したパターンで変圧器油に溶け込みます。そして数十年にわたる技術的実務が、それらのパターンを少数の解釈手法へと凝縮してきました。本ガイドでは、最も重要な 3 つの手法を解説するとともに、それと同じくらい重要な点として、各手法が単独で何を語れて何を語れないのかを説明します。
手法の説明に入る前にひとつ。解釈は 2 番目 の問いです。1 番目の問いは、そもそもガス発生が異常なのかどうかであり、これは単一サンプルではなくトレンドの問いです。詳しくは DGA トレンド分析 を参照してください。それが確認されて初めて、解釈が故障を分類します。
1. キーガス法
キーガス法は最も直感的です。支配的なガスが故障タイプを指し示します。水素とメタンは低エネルギーの電気的活動を示唆し、エチレンはより高温の熱故障を示し、アセチレンはアークや高エネルギー放電の特徴です。一酸化炭素と二酸化炭素はセルロース（絶縁紙）の関与を示します。IEEE C57.104 は、これらのガスがどのように発生し、スクリーニングされるかの枠組みを示しています。キーガスの見方は直感を養うのに優れていますが、粗いものです。実際の故障はしばしばガスの 混合 を生じるため、そこでガス比と三角形が真価を発揮します。
2. ガス比（IEC 60599 と Rogers）
比法は絶対量ではなくガスのペアを比較するため、タンク内の油量やガスが蓄積した期間に対してより頑健です。IEC 60599 は基本となる比（C2H2/C2H4、CH4/H2、C2H4/C2H6）を定義しており、これと密接に関連する Rogers 比のセットは同じペアを用いて、重大度の異なる熱故障、部分放電、アークといったカテゴリーへ故障を割り当てます。比が強力なのは、まさに「どれだけの量か」を正規化して取り除き、「どのような種類か」に焦点を当てるからです。その限界は、一部のガスの組み合わせが定義された範囲の外に出てしまい、診断結果を返さない点にあります。これは既知の欠点であり、グラフ的手法のほうがより優雅に対処します。
3. デュバル三角形
デュバル三角形は、多くのエンジニアがまず手を伸ばす手法です。なぜなら、必ずゾーンを返すからです。Duval Triangle 1 は、3 つのガス（メタン（CH4）、エチレン（C2H4）、アセチレン（C2H2））の 相対 百分率を三成分系の三角図上の 1 点としてプロットし、その点の位置が故障を 7 つのゾーンのいずれかに分類します。すなわち、部分放電（PD）、温度が上昇する熱故障（T1、T2、T3）、低エネルギーおよび高エネルギー放電（D1、D2）、そして熱と電気が混在する領域（DT）です。すべての点が どこか に落ちるため、三角形は比法の「結果なし」という欠点を回避します。デュバル三角形法 は、比法と同じ IEC 60599 の故障物理に基づいています。
3 つの手法すべてに共通する誠実な確認事項があり、これははっきり述べておく価値があります。デュバル三角形は故障を分類するのであって、故障を検出するのではありません。 まずガス発生が異常であること（上昇するトレンド、上昇した発生速度）を判断し、そのうえで初めて、ゾーンがガス混合と最も整合する故障のタイプを教えてくれます。
自分の数値で試す
GridAPM のインタラクティブな DGA Analyzer は、3 つの手法（Duval Triangle 1 の分類、基本的な IEC 60599 のガス比、IEEE C57.104-2019 のスクリーニング）を一度にすべて実行します。処理は完全にクライアント側で行われるため、ガス値がブラウザーの外に出ることはありません。これはエンジニアのための参照補助であり、診断ではありません。サンプルがどこに位置し、標準的な手法が何を示すかを表示し、判断はあるべき場所に委ねます。
なぜ単一の手法では答えにならないのか
CIGRE TB 771 をはじめとする現代の解釈ガイダンスは、これらの手法を 相補的 なものとして扱い、どれか 1 つを単独で信頼するのではなく、互いに突き合わせて検証します。そして、確信のあるゾーンでさえ、それだけではまだ決定ではありません。措置は次の要素に左右されます。
- トレンドの速度と発生速度 — 故障は活動的で加速しているのか、それとも安定した過去の痕跡なのか。
- 測定品質 — 実験室 対 オンライン監視装置、校正、そしてサンプリングの健全性。
- 運用上の文脈 — ガスを説明しうる直近の負荷、冷却、油処理、または保守。
- 結果の重大性 — 資産の重要度、予備機の入手可能性、そして停止の制約。
これこそが、解釈がより広範な状態評価の実務（CIGRE TB 761）の内側に位置づけられ、なぜ変圧器は故障するのか、そしてそれを捉える診断 という全体像へとつながる理由です。資産がそれに値する場合、継続的なオンライン DGA 監視 は、ガスの変化からレビュー済みの決定までの時間を短縮します。
GridAPM は解釈をどう活用するか
GridAPM は、解釈手法やそれを適用するエンジニアを置き換えるものではありません。DGA の履歴を集約し、標準的な分類を計算し、トレンドとゾーンが一致する箇所と食い違う箇所を指摘し、欠落した文脈や測定品質に関する注意点を明るみに出し、出典にリンクした根拠を作成します。これにより、資格を持つレビュー担当者が、監視するか、再試験するか、点検するか、停止を計画するか、あるいは介入するかを決定でき、しかもすべての結論はその背後にあるガスデータまで追跡可能です。
解釈はガスを仮説に変えます。トレンド、文脈、そしてレビューが、仮説を弁護可能な決定に変えます。DGA Analyzer を試す と、サンプルに対する 3 つの手法を確認できます。あるいは GridAPM のパイロットを申し込む と、ご自身のフリートで人によるレビューを組み込んだワークフローの中で解釈を実際に活用できます。
参考文献
- IEEE C57.104 IEEE C57.104: Interpretation of Gases Generated in Mineral Oil-Immersed Transformers
- IEC 60599 IEC 60599: Interpretation of dissolved and free gases analysis
- CIGRE TB 771 CIGRE TB 771: Advances in DGA Interpretation
- CIGRE TB 761 CIGRE TB 761: Condition Assessment of Power Transformers
- The Duval Triangle explained (Reinhausen)
エンジニアが尋ねる質問
DGA 結果を解釈するための主な手法は何ですか？
一般的に用いられる相補的な手法は 3 つあります。キーガス法（どのガスが存在するかが支配的な故障タイプを指し示す）、ガス比（IEC 60599 および関連する Rogers 比が、ガスのペアの比を用いて故障を分類する）、そしてデュバル三角形（CH4、C2H4、C2H2 の相対百分率を故障ゾーンへと対応づけるグラフ的手法）です。これらは、トレンドからガス発生が真に異常であることを確認したうえで、併用したときに最も強力になります。
デュバル三角形のゾーンは何を意味しますか？
Duval Triangle 1 は、故障を部分放電（PD）、温度が上昇する熱故障（T1、T2、T3）、低エネルギーおよび高エネルギー放電（D1、D2）、そして熱と電気が混在する領域（DT）に分けます。メタン、エチレン、アセチレンの相対百分率の中でのプロット点の位置が故障タイプを示します。ただしそれは故障を分類するのであって、それ自体で故障の存在を立証するものではありません。
単一の DGA サンプルから変圧器を診断できますか？
確信を持って診断できることはまれです。解釈手法は故障タイプを分類しますが、決定はトレンドの速度、ガス発生速度、測定品質、そして運用上の文脈に左右されます。単一のスナップショットは有益なことがありますが、文脈のない 1 つの値から下した決定はもろいものです。解釈を行動に変えるのは、トレンド分析と人によるレビューです。
無料の DGA 解釈ツールはありますか？
GridAPM は、Duval Triangle 1 の分類、基本的な IEC 60599 のガス比、IEEE C57.104-2019 のスクリーニングを、すべてブラウザー内で実行するインタラクティブな DGA Analyzer を提供しています。データがお使いのマシンの外に出ることはありません。これはエンジニアのための参照補助であり、資格ある解釈やレビューの代替ではありません。
