呂明

【摘要】 本文主要對變壓器油的氣相色譜分析的特征氣體、產(chǎn)氣原理以及氣相色譜分析的取樣方法和一些常用的便攜式檢測儀器做一說明。

【關(guān)鍵詞】 變壓器 絕緣油 色譜分析

一、氣相色譜分析的意義

變壓器油是指用于變壓器、電抗器、互感器、套管、油斷路器等輸變電設(shè)備的礦物型絕緣油。一般有25#和45#兩種變壓器油。運(yùn)行中的電力設(shè)備一般只能按周期停電進(jìn)行預(yù)試檢查，而且變壓器等密封設(shè)備根本看不到內(nèi)部情況。電力變壓器的絕緣油氣相色譜分析可以很好的補(bǔ)充這一缺陷，而且經(jīng)過精密的計算和分析可以大概判斷出設(shè)備內(nèi)部的情況。氣相色譜分析是對設(shè)備內(nèi)的油進(jìn)行的分析，從分析溶解于變壓器中氣體來診斷內(nèi)部存在的故障。

二、氣相色譜分析的特征氣體及產(chǎn)生的原理

體征氣體：氣相色譜分析的特征氣體主要有氫氣（H2）、甲烷（CH4）、乙烷（C2H6）、乙烯（C2H4）、乙炔（C2H2）、一氧化碳（CO）、二氧化碳（CO2）。在對所做油樣的品質(zhì)進(jìn)行判定時，還要對總烴含量做判斷?？偀N即甲烷、乙烷、乙烯、乙炔四種烴類氣體的總和。在對油品檢驗之后，我們需要對不合格的油品分析其不合格的原因。那么，就需要我們大概清楚在什么情況下會分解出什么氣體。

產(chǎn)氣原理：運(yùn)行中的變壓器油在進(jìn)行氣相色譜分析的時候一般會檢測出特征氣體和總烴。那么這些氣體又是從哪里來的呢？首先，絕緣油是由許多不同分子量的碳?xì)浠衔锓肿咏M成的混合物，分子中含有CH3*、CH2*和CH*化學(xué)基團(tuán)，并由C-C鍵鍵合在一起。由電或熱故障可以使某些C-H鍵和C-C鍵斷裂，伴隨生成少量活潑的氫原子和不穩(wěn)定的碳?xì)浠衔锏淖杂苫?，它們通過復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)迅速重新化合，形成氫氣和低分子烴類氣體。在低能量故障時，如局部放電。通過離子反應(yīng)促使最弱的C-H鍵斷裂，主要重新化合成H2而積累。對C-C鍵的斷裂需要較高的溫度，然后遜色以C-C鍵、C=C鍵和C三C鍵的形式重新化合成烴類氣體，依次需要越來越高的溫度和越來越多的能量。其次，固體絕緣材料的分解也會產(chǎn)生部分特征氣體。紙、層壓板或木塊等固體絕緣材料分子內(nèi)含有大量的無水右旋糖環(huán)和弱的C-O鍵，它的熱穩(wěn)定性比油中的碳?xì)滏I要軟，并能在較低的溫度下重新化合。在生成水的同時生成大量的CO和CO2及少量的烴類氣體，同時油被氧化。

三、氣相色譜分析油樣的取樣方法

氣相色譜分析的取樣部位應(yīng)注意，所取油樣應(yīng)能代表油箱本體的油。一般應(yīng)在設(shè)備下部的取樣閥門取油樣，在特殊情況下，可在不同的取樣部位取樣。取樣量，對大油量的變壓器、電抗器等均可為50-80mL，對少油量的設(shè)備要盡量少取，以夠用為限。對電力變壓器及電抗器，一般可在運(yùn)行中取油樣。需要設(shè)備停電取樣時，應(yīng)在停運(yùn)后盡快取樣。對可能產(chǎn)生負(fù)壓的密封設(shè)備，禁止在負(fù)壓下取樣以防止負(fù)壓進(jìn)氣。

四、氣體分析方法

從油中得到的溶解氣體的氣樣及從氣體繼電器所取的祁陽，均用氣相色譜儀進(jìn)行組分和含量的分析。分析對象為：

——?dú)洌℉2）；

——甲烷（CH4）、乙烷（C2H6）、乙烯（C2H4）、乙炔（C2H2）；

——一氧化碳（CO）、二氧化碳（CO2）。

氧O2、氮N2雖不做判斷指標(biāo)，但可作為輔助判據(jù)，對其應(yīng)盡可能的分析。

對于對氣體分析的氣相色譜儀也應(yīng)注意滿足下列要求：

a）色譜柱對所監(jiān)測組分的分離度應(yīng)滿足定量分析要求；

b）儀器極限穩(wěn)定，有足夠的靈敏度。對油中的溶解氣體各組分的最小檢知濃度應(yīng)滿足下表要求；

氣體組分 最小檢知濃度

C2H2 ≤0.1

H2 ≤5

CO ≤20

CO2 ≤30

c）用轉(zhuǎn)化法在氫火焰離子化檢測器上測定CO、CO2時應(yīng)對鎳觸媒將CO、CO2轉(zhuǎn)化為甲烷的轉(zhuǎn)化率作考察?？赡苡绊戅D(zhuǎn)化率的因素是鎳觸媒的質(zhì)量、轉(zhuǎn)化溫度和色譜柱容量。

在對氣樣分期前應(yīng)先使用外標(biāo)法對各組分進(jìn)行定性和定量分析。用測量每個組分的保留時間對各組分定性。用測量器色譜峰面積或峰高進(jìn)行定量。外標(biāo)法所用的標(biāo)氣應(yīng)為：有國家計量部門認(rèn)證的單位專門配置并經(jīng)準(zhǔn)確標(biāo)定的混合氣樣；對個測定組分有適當(dāng)濃度；在有效期內(nèi)使用。使用合格的標(biāo)氣對設(shè)備標(biāo)定后，所檢測的氣體組分應(yīng)和標(biāo)準(zhǔn)氣體的出廠組分表對照，誤差不應(yīng)大于0.5%。

氣體的進(jìn)樣通常使用注射器進(jìn)樣。應(yīng)選用氣密性好并進(jìn)過校準(zhǔn)的注射器，以保證良好的進(jìn)樣體積的準(zhǔn)確度。

五、檢測油中溶解氣體的其他儀器

便攜式檢測儀便于現(xiàn)場運(yùn)行人員及時了解設(shè)備臃腫溶解氣體的狀況，作為進(jìn)一步實驗或檢測的基礎(chǔ)。而在線檢測設(shè)備則有利于隨時監(jiān)視油中的溶解氣體含量。當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)異常時，可及時以聲光報警。所有的在線檢測儀在出現(xiàn)聲光報警時，都必須由實驗室氣相色譜儀分析設(shè)備油中溶解氣體的組分和含量，再進(jìn)行進(jìn)一步判斷。