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檢測變壓器油中溶解氣體用儀器的評述
摘要:介紹目前檢測變壓器油中溶解氣體的儀器種類并分析各類儀器的具體類型、檢測方法和使用特點。為該類儀器選型提供參考。闡述如何根據需要,科學的使用各種類儀器檢測,充分發揮各自性能。
關鍵詞:實驗室用氣相色譜儀；便攜式油色譜儀；變壓器油中溶解氣體；在線監測裝置隨動式
通過檢測變壓器油中溶解氣體組分含量,診斷變壓器內潛伏性故障,是預防變壓器事故發生的有效手段。氣相色譜儀是檢測變壓器油中溶解氣體的關鍵設備。目前氣相色譜儀品種較多,有實驗室用氣相色譜儀、便攜式油色譜儀、變壓器油中溶解氣體在線監測裝置等,不同儀器的檢測結果往往相差較遠,易使人無所適從。本文對不同種類色譜儀組成、檢測方法、性能、特點進行了評述,以便根據需要,合理的選擇、配置不同類型的檢測變壓器油中溶解氣體用儀器。
1 實驗室用氣相色譜儀
1.1 用于檢測油中溶解氣體的實驗室用氣相色譜儀組成組成原理基本相同,不同廠家的氣相色譜儀的區別在于色譜的氣路流程、色譜柱性能。由載氣、氫氣、壓縮空氣、脫氣裝置、氣相色譜儀主機、數據處理機(或色譜工作站)組成。
1.2 檢測油中溶解氣體的實驗室用氣相色譜儀應具備以下關鍵組件及功能
(1)氫焰離子化檢測器(FID):檢測油中的CH4、C2H4、C2H6和C2H2。
(2)熱導檢測器(TCD):檢測油中的H2、O2和N2。
(3)鎳觸媒轉化爐:在鎳觸媒的催化作用下,CO、CO2加氫在高溫下轉化成CH4。氫焰離子化檢測器通過檢測轉化的CH4的量來定CO、CO2量值。
1.3 檢測方法
實驗室用氣相色譜儀檢測時,按《GB/T17623-1998絕緣油中溶解氣體組分含量的氣相色譜測定法》[1]進行操作,該方法主要分脫氣和檢測兩個步驟。
(1)脫氣:用脫氣裝置將溶解于油中的特征氣體部分或全部從油中分離出來,GB/T17623-1998[1]規定兩種標準的脫氣方法,振蕩脫氣法和真空脫氣法,分別用恒溫定時振蕩儀進行部分脫氣和用變徑活塞泵自動全脫氣裝置進行真空全脫氣。由于振蕩脫氣法便于操作,因此為大多數油實驗室使用。
1.4 用于檢測變壓器油中溶解氣體的實驗室氣相色譜儀分為通用型和專用型兩種
(1)通用型指配有氫焰離子化檢測器(FID)、熱導池檢測器(TCD)、鎳觸媒轉化爐,色譜柱能分離CH4、C2H4、C2H6、C2H2、H2、CO、CO2等組分,檢測靈敏度符合GB/T17623-1998[1]要求的氣相色譜儀。通用型氣相色譜儀主機需配置專用的變壓器油色譜工作站,否則由于檢測結果為脫出氣體各組分的濃度,需檢測人員用GB/T17623-1998[1]中的計算方法,將脫出氣體各組分的濃度換算成變壓器油中溶解氣體的濃度。
(2)專用型指專用于檢測變壓器油中溶解氣體的氣相色譜儀,靈明度一般優于GB/T17623-1998[1]的規定,色譜儀生產廠根據變壓器油中溶解氣體組分特點研制專用的色譜柱和氣路流程,色譜工作站有GB/T17623-1998[1]的計算方法,檢測結果為變壓器油中溶解氣體的濃度,不需檢測員換算。色譜工作站編入《GB/T7252-2001變壓器油中溶解氣體分析和判斷導則》[2],變壓器油中溶解氣體的濃度出現異常時,會自動提示,并提示可能的故障類型,自動計算產氣速率。色譜柱能將O2,N2分離的專用型氣相色譜儀還可用于檢測油中含氣量。
1.5 使用特點
按GB/T7252-2001[2]判斷故障時,必需以實驗室氣相色譜儀檢測結果為準。其缺點是檢測周期長,必須從現場取樣,回實驗室進行分析,要求檢測員有豐富的檢測經驗。
2 便攜式變壓器油中溶解氣體檢測儀-通常簡稱便攜式油色譜儀
2.1 便攜式變壓器油中溶解氣體檢測儀器的類型
(1)色譜型Ⅰ:是檢測變壓器油中溶解氣體實驗室用氣相色譜儀的微縮版,其原理配置與實驗室相同。恒溫定時振蕩儀能容納2個100 ml玻璃注射器(實驗室通常是8個),載氣、氫氣、壓縮空氣都采用2 L左右的鋁合金氣瓶攜帶,氣相色譜儀主機結構更緊湊,體積一般不到實驗室氣相色譜儀的1/3。檢測用方法為GB/T17623-1998[1]規定的方法。
2.2 使用特點
當油色譜分析結果出現異常,需要對油中溶解氣體進行經常的取油樣分析時,如果異常的設備位于較偏遠的變電站,又沒有安裝在線監測設備,經常的取油樣分析會耗費大量的人力,同時還可能延誤根據檢測結果采取措施時機,上述色譜型Ⅰ便攜式變壓器油中溶解氣體檢測儀相當于一個移動的色譜實驗室。其它類型便攜式變壓器油中溶解氣體檢測儀,優點是能快速檢測定性,但準確的檢測結果,還應以實驗室
檢測結果為準。
3 油中溶解氣體在線監測裝置的類型
該類裝置有兩種類型:能監測CH4、C2H4、C2H6、C2H2、H2、CO等六種組分的稱為多組分油中溶解氣體在線監測裝置,有些還能同時監測CO2和水分,監測少于這六種氣體的在線監測裝置稱為少組分油中溶解氣體在線監測裝置[3]。
3.1 少組分油中溶解氣體在線監測裝置
油氣分離方式為高分子膜滲透,氣體檢測器為電化學傳感器。檢測的氣體組分為單氫、單乙炔或可燃氣體(H2、CO、烴類氣體)總和。其優點是結構簡單、價格便宜。缺點:不能準確定量分析油中溶解氣體。這類在線監測裝置通常僅用于缺陷或故障的預警[3]。在選用時應選擇至少能監測C2H2和H2等關鍵組分的裝置。
3.2 多組分油中溶解氣體在線監測裝置
目前安裝的多為多組分油中溶解氣體在線監測裝置,基本由油樣采集單元、油氣分離單元、氣體檢測單元、數據采集單元和通信與控制系統等組成,核心技術是油氣分離技術和氣體檢測技術。
(1)氣體檢測技術:檢測從油中分離出的氣體。檢測過程中,需將氣體中的不同組分用色譜柱分離的在線監測裝置,通常被簡稱為在線色譜儀。檢測氣體的檢測器各有不同,目前有納米半導體檢測器、固態微電橋式檢測器、可燃氣體傳感器、傳感器陣列+信息融合技術等,并且不斷有新技術應用于氣體檢測。目前安裝的以在線色譜儀為主。
4 結語
實驗室用氣相色譜儀檢測油中溶解氣體時,通過標準氣體的校準,很好的保證了檢測結果的準確性,其中專用型儀器的檢測靈敏度很高,對乙炔的最小檢測濃度能達到0.05 ml/L,是充油電氣設備交接試驗和準確分析的設備。根據各單位充油電氣設備的數量及分布情況,科學的配置、使用實驗室氣相色譜儀、便攜式油色譜儀、變壓器油中溶解氣體在線監測裝置,揚長避短、充分發揮各類儀器的性能,可有效地保證電網的安全經濟運行。
參考文獻
[1] GB/T17623-1998,絕緣油中溶解氣體組分含量的氣相色譜測定法[S].
[2] GB/T7252-2001,變壓器油中溶解氣體分析和判斷導則[S].
[3] Q/GDW536-2010,變壓器油中溶解氣體在線監測裝置技術規范[S].