检测变压器油中溶解气体用仪器的评述

        摘要:介绍目前检测变压器油中溶解气体的仪器种类并分析各类仪器的具体类型、检测方法和使用特点。为该类仪器选型提供参考。阐述如何根据需要,科学的使用各种类仪器检测,充分发挥各自性能。

关键词:实验室用气相色谱仪；便携式油色谱仪；变压器油中溶解气体；在线监测装置随动式

        通过检测变压器油中溶解气体组分含量,诊断变压器内潜伏性故障,是预防变压器事故发生的有效手段。气相色谱仪是检测变压器油中溶解气体的关键设备。目前气相色谱仪品种较多,有实验室用气相色谱仪、便携式油色谱仪、变压器油中溶解气体在线监测装置等,不同仪器的检测结果往往相差较远,易使人无所适从。本文对不同种类色谱仪组成、检测方法、性能、特点进行了评述,以便根据需要,合理的选择、配置不同类型的检测变压器油中溶解气体用仪器。

1 实验室用气相色谱仪

1.1 用于检测油中溶解气体的实验室用气相色谱仪组成组成原理基本相同,不同厂家的气相色谱仪的区别在于色谱的气路流程、色谱柱性能。由载气、氢气、压缩空气、脱气装置、气相色谱仪主机、数据处理机(或色谱工作站)组成。

1.2 检测油中溶解气体的实验室用气相色谱仪应具备以下关键组件及功能

(1)氢焰离子化检测器(FID):检测油中的CH4、C2H4、C2H6和C2H2。

(2)热导检测器(TCD):检测油中的H2、O2和N2。

(3)镍触媒转化炉:在镍触媒的催化作用下,CO、CO2加氢在高温下转化成CH4。氢焰离子化检测器通过检测转化的CH4的量来定CO、CO2量值。

1.3 检测方法

实验室用气相色谱仪检测时,按《GB/T17623-1998绝缘油中溶解气体组分含量的气相色谱测定法》[1]进行操作,该方法主要分脱气和检测两个步骤。

(1)脱气:用脱气装置将溶解于油中的特征气体部分或全部从油中分离出来,GB/T17623-1998[1]规定两种标准的脱气方法,振荡脱气法和真空脱气法,分别用恒温定时振荡仪进行部分脱气和用变径活塞泵自动全脱气装置进行真空全脱气。由于振荡脱气法便于操作,因此为大多数油实验室使用。

1.4 用于检测变压器油中溶解气体的实验室气相色谱仪分为通用型和专用型两种

(1)通用型指配有氢焰离子化检测器(FID)、热导池检测器(TCD)、镍触媒转化炉,色谱柱能分离CH4、C2H4、C2H6、C2H2、H2、CO、CO2等组分,检测灵敏度符合GB/T17623-1998[1]要求的气相色谱仪。通用型气相色谱仪主机需配置专用的变压器油色谱工作站,否则由于检测结果为脱出气体各组分的浓度,需检测人员用GB/T17623-1998[1]中的计算方法,将脱出气体各组分的浓度换算成变压器油中溶解气体的浓度。

(2)专用型指专用于检测变压器油中溶解气体的气相色谱仪,灵明度一般优于GB/T17623-1998[1]的规定,色谱仪生产厂根据变压器油中溶解气体组分特点研制专用的色谱柱和气路流程,色谱工作站有GB/T17623-1998[1]的计算方法,检测结果为变压器油中溶解气体的浓度,不需检测员换算。色谱工作站编入《GB/T7252-2001变压器油中溶解气体分析和判断导则》[2],变压器油中溶解气体的浓度出现异常时,会自动提示,并提示可能的故障类型,自动计算产气速率。色谱柱能将O2,N2分离的专用型气相色谱仪还可用于检测油中含气量。

1.5 使用特点

按GB/T7252-2001[2]判断故障时,必需以实验室气相色谱仪检测结果为准。其缺点是检测周期长,必须从现场取样,回实验室进行分析,要求检测员有丰富的检测经验。

2 便携式变压器油中溶解气体检测仪-通常简称便携式油色谱仪

2.1 便携式变压器油中溶解气体检测仪器的类型

(1)色谱型Ⅰ:是检测变压器油中溶解气体实验室用气相色谱仪的微缩版,其原理配置与实验室相同。恒温定时振荡仪能容纳2个100 ml玻璃注射器(实验室通常是8个),载气、氢气、压缩空气都采用2 L左右的铝合金气瓶携带,气相色谱仪主机结构更紧凑,体积一般不到实验室气相色谱仪的1/3。检测用方法为GB/T17623-1998[1]规定的方法。

2.2 使用特点

当油色谱分析结果出现异常,需要对油中溶解气体进行经常的取油样分析时,如果异常的设备位于较偏远的变电站,又没有安装在线监测设备,经常的取油样分析会耗费大量的人力,同时还可能延误根据检测结果采取措施时机,上述色谱型Ⅰ便携式变压器油中溶解气体检测仪相当于一个移动的色谱实验室。其它类型便携式变压器油中溶解气体检测仪,优点是能快速检测定性,但准确的检测结果,还应以实验室

检测结果为准。

3 油中溶解气体在线监测装置的类型

该类装置有两种类型:能监测CH4、C2H4、C2H6、C2H2、H2、CO等六种组分的称为多组分油中溶解气体在线监测装置,有些还能同时监测CO2和水分,监测少于这六种气体的在线监测装置称为少组分油中溶解气体在线监测装置[3]。

3.1 少组分油中溶解气体在线监测装置

油气分离方式为高分子膜渗透,气体检测器为电化学传感器。检测的气体组分为单氢、单乙炔或可燃气体(H2、CO、烃类气体)总和。其优点是结构简单、价格便宜。缺点:不能准确定量分析油中溶解气体。这类在线监测装置通常仅用于缺陷或故障的预警[3]。在选用时应选择至少能监测C2H2和H2等关键组分的装置。

3.2 多组分油中溶解气体在线监测装置

目前安装的多为多组分油中溶解气体在线监测装置,基本由油样采集单元、油气分离单元、气体检测单元、数据采集单元和通信与控制系统等组成,核心技术是油气分离技术和气体检测技术。

(1)气体检测技术:检测从油中分离出的气体。检测过程中,需将气体中的不同组分用色谱柱分离的在线监测装置,通常被简称为在线色谱仪。检测气体的检测器各有不同,目前有纳米半导体检测器、固态微电桥式检测器、可燃气体传感器、传感器阵列+信息融合技术等,并且不断有新技术应用于气体检测。目前安装的以在线色谱仪为主。

4 结语

实验室用气相色谱仪检测油中溶解气体时,通过标准气体的校准,很好的保证了检测结果的准确性,其中专用型仪器的检测灵敏度很高,对乙炔的最小检测浓度能达到0.05 ml/L,是充油电气设备交接试验和准确分析的设备。根据各单位充油电气设备的数量及分布情况,科学的配置、使用实验室气相色谱仪、便携式油色谱仪、变压器油中溶解气体在线监测装置,扬长避短、充分发挥各类仪器的性能,可有效地保证电网的安全经济运行。

参考文献

[1]  GB/T17623-1998,绝缘油中溶解气体组分含量的气相色谱测定法[S].

[2]  GB/T7252-2001,变压器油中溶解气体分析和判断导则[S].

[3]  Q/GDW536-2010,变压器油中溶解气体在线监测装置技术规范[S].