变压器油的气相色谱分析浅析

  　　【摘要】 本文主要对变压器油的气相色谱分析的特征气体、产气原理以及气相色谱分析的取样方法和一些常用的便携式检测仪器做一说明。 

　　【关键词】 变压器 绝缘油 色谱分析 

　　一、气相色谱分析的意义 

　　变压器油是指用于变压器、电抗器、互感器、套管、油断路器等输变电设备的矿物型绝缘油。一般有25#和45#两种变压器油。运行中的电力设备一般只能按周期停电进行预试检查，而且变压器等密封设备根本看不到内部情况。电力变压器的绝缘油气相色谱分析可以很好的补充这一缺陷，而且经过精密的计算和分析可以大概判断出设备内部的情况。气相色谱分析是对设备内的油进行的分析，从分析溶解于变压器中气体来诊断内部存在的故障。 

　　二、气相色谱分析的特征气体及产生的原理 

　　体征气体：气相色谱分析的特征气体主要有氢气（H2）、甲烷（CH4）、乙烷（C2H6）、乙烯（C2H4）、乙炔（C2H2）、一氧化碳（CO）、二氧化碳（CO2）。在对所做油样的品质进行判定时，还要对总烃含量做判断。总烃即甲烷、乙烷、乙烯、乙炔四种烃类气体的总和。在对油品检验之后，我们需要对不合格的油品分析其不合格的原因。那么，就需要我们大概清楚在什么情况下会分解出什么气体。 

　　产气原理：运行中的变压器油在进行气相色谱分析的时候一般会检测出特征气体和总烃。那么这些气体又是从哪里来的呢？首先，绝缘油是由许多不同分子量的碳氢化合物分子组成的混合物，分子中含有CH3*、CH2*和CH*化学基团，并由C-C键键合在一起。由电或热故障可以使某些C-H键和C-C键断裂，伴随生成少量活泼的氢原子和不稳定的碳氢化合物的自由基，它们通过复杂的化学反应迅速重新化合，形成氢气和低分子烃类气体。在低能量故障时，如局部放电。通过离子反应促使最弱的C-H键断裂，主要重新化合成H2而积累。对C-C键的断裂需要较高的温度，然后逊色以C-C键、C=C键和C三C键的形式重新化合成烃类气体，依次需要越来越高的温度和越来越多的能量。其次，固体绝缘材料的分解也会产生部分特征气体。纸、层压板或木块等固体绝缘材料分子内含有大量的无水右旋糖环和弱的C-O键，它的热稳定性比油中的碳氢键要软，并能在较低的温度下重新化合。在生成水的同时生成大量的CO和CO2及少量的烃类气体，同时油被氧化。 

　　三、气相色谱分析油样的取样方法 

　　气相色谱分析的取样部位应注意，所取油样应能代表油箱本体的油。一般应在设备下部的取样阀门取油样，在特殊情况下，可在不同的取样部位取样。取样量，对大油量的变压器、电抗器等均可为50-80mL，对少油量的设备要尽量少取，以够用为限。对电力变压器及电抗器，一般可在运行中取油样。需要设备停电取样时，应在停运后尽快取样。对可能产生负压的密封设备，禁止在负压下取样以防止负压进气。 

　　四、气体分析方法 

　　从油中得到的溶解气体的气样及从气体继电器所取的祁阳，均用气相色谱仪进行组分和含量的分析。分析对象为： 

　　――氢（H2）； 

　　――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虽不做判断指标，但可作为辅助判据，对其应尽可能的分析。 

　　对于对气体分析的气相色谱仪也应注意满足下列要求： 

　　a）色谱柱对所监测组分的分离度应满足定量分析要求； 

　　b）仪器极限稳定，有足够的灵敏度。对油中的溶解气体各组分的最小检知浓度应满足下表要求； 

　　气体组分 最小检知浓度 

　　C2H2 ≤0.1 

　　H2 ≤5 

　　CO ≤20 

　　CO2 ≤30 

　　c）用转化法在氢火焰离子化检测器上测定CO、CO2时应对镍触媒将CO、CO2转化为甲烷的转化率作考察。可能影响转化率的因素是镍触媒的质量、转化温度和色谱柱容量。 

　　在对气样分期前应先使用外标法对各组分进行定性和定量分析。用测量每个组分的保留时间对各组分定性。用测量器色谱峰面积或峰高进行定量。外标法所用的标气应为：有国家计量部门认证的单位专门配置并经准确标定的混合气样；对个测定组分有适当浓度；在有效期内使用。使用合格的标气对设备标定后，所检测的气体组分应和标准气体的出厂组分表对照，误差不应大于0.5%。 

　　气体的进样通常使用注射器进样。应选用气密性好并进过校准的注射器，以保证良好的进样体积的准确度。 

　　五、检测油中溶解气体的其他仪器 

　　便携式检测仪便于现场运行人员及时了解设备臃肿溶解气体的状况，作为进一步实验或检测的基础。而在线检测设备则有利于随时监视油中的溶解气体含量。当设备出现异常时，可及时以声光报警。所有的在线检测仪在出现声光报警时，都必须由实验室气相色谱仪分析设备油中溶解气体的组分和含量，再进行进一步判断。