一、概述
絕緣油中溶解氣體的色譜分析方法在國內(nèi)外已得到了廣泛的應(yīng)用，它對預(yù)測充油的電氣設(shè)備的潛伏性故障是相當(dāng)有效的，《預(yù)規(guī)》對各種充油的電氣設(shè)備均有明確的規(guī)定。
油中氣體產(chǎn)生是局部過熱、局部電暈放電和電弧的結(jié)果，產(chǎn)生的氣體主要是甲烷(CH4)、乙烷(qH6)、乙烯(C2H4),乙炔(C2H2)、丙烷(C3H8)、丙烯(C3H6)和一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO2)。
表2-3列出了不同故障類型的產(chǎn)氣特征.為了便于對故障進(jìn)一步進(jìn)行判斷，在《預(yù)規(guī)》中列出了油中溶解氣體的注意值，見表2-4。
注1.總烴是甲烷、乙燒、乙烯、乙炔的總和。
2.注意值不是劃分設(shè)備有無故障的唯一標(biāo)準(zhǔn)，而是應(yīng)進(jìn)行追蹤分析,查清原因。
3.影響電流互感器和電容式套管油中氮?dú)夂康囊蛩睾芏啵械臍錃夂康? 于表中值，若增加較快，也應(yīng)引起注意;有的只有氫氣含云超過表中值,若無明顯增加趨勢.也可判斷為正常。
4.由于國外進(jìn)口設(shè)備其結(jié)構(gòu)和用油型號不同，按部頒標(biāo)準(zhǔn)往往不一定合適,國外標(biāo)準(zhǔn)也不盡相同.故國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)只能供參考。
5.本表不適用于從氣體繼電器放氣嘴取出的氣樣。
6.表中《導(dǎo)則》指DL/T 722-2000《變壓器油中溶解氣體分析和判斷導(dǎo)則》。
《預(yù)規(guī)》對產(chǎn)氣速率也作了規(guī)定。對于變壓器而言，其烴類氣體總和的產(chǎn)氣速率大于0. 25mL/h(開放式)和。0.25mL/h(密封式)，或相對產(chǎn)氣速率大于10寫/月，則認(rèn)為設(shè)備有異常。產(chǎn)氣速率的計(jì)算如下:
(1)總烴絕對產(chǎn)氣速率為
rs=(Ci2一Ci1)/△t(G/p)
式中rs—絕對產(chǎn)氣速率;mL/h;
Ci2—第二次取樣測得的某氣體成分含量，*10-6;
Ci1,—第一次取樣測得的某氣體成分含量，*10-6;
△t—兩次取樣時(shí)間間隔中的實(shí)際運(yùn)行時(shí)間，h;
G一一一設(shè)備總油量，t;
P—油的密度，t/m3。
(2)相對產(chǎn)氣速率為
rs=(Ci2一Ci1)/cil(1/△t) * 100%
△t——兩次取樣時(shí)間間隔中的實(shí)際運(yùn)行時(shí)間，月。
二、故障判斷方法
故障判斷方法很多，本節(jié)介紹特征氣體判斷法和三比值判斷法。
1.特征氣體判斷法
當(dāng)一種或幾種溶解氣體含量超過表2-4的注意值時(shí)，可以用表2-5來判斷故障的性質(zhì)。
2.三比值法
在DL/T 722-2000《變壓器油中溶解氣體分析和判斷導(dǎo)則》中推薦采用5種特征氣體的三對比值作為判斷故障的主要方法，稱為IEC三比值法。
表2-6是此法的編碼規(guī)則，它是根據(jù)電氣設(shè)備內(nèi)油、紙絕緣故障時(shí)裂解而產(chǎn)生氣體組分的相對濃度和溫度有著相互依賴關(guān)系，將兩種溶解度和擴(kuò)散系數(shù)相近的氣體組分的比值作為判斷故障性質(zhì)的依據(jù)。它比特征氣體法更進(jìn)了一步。
表2-7給出了典型的編碼組合及判斷故障性質(zhì)的三比值法，對于此表范圍外的編碼組合，如“2.0.2", "1.2.1”和“1. 2. 2",應(yīng)結(jié)合必要的電氣試驗(yàn)作綜合分析，一般可以認(rèn)為過熱和放電同時(shí)存在。對“0.1.0"組合，因引起H:高的原因很多，如難以判斷，也應(yīng)結(jié)合其他方法進(jìn)行判斷。
應(yīng)用三比值法時(shí)應(yīng)注意:
(1)根據(jù)含量和產(chǎn)氣速率注意值判斷可能有故障時(shí)才應(yīng)用此法，對含量正常的設(shè)備此法沒有意義。
(2)對多種故障聯(lián)合作用的情況可能從表中找不到相應(yīng)的組合，此時(shí)應(yīng)作具體分析。
(3)對自由呼吸的開放式變壓器，氫和甲烷從油面上逸散，計(jì)算CH4/H2時(shí)應(yīng)作修正。
(4)應(yīng)將氣體分析結(jié)果和其他試驗(yàn)結(jié)果綜合起來進(jìn)行判斷，以提高判斷的準(zhǔn)確率。
(5)實(shí)際可能出現(xiàn)表2-7中沒有包含的比值組合，因?yàn)槟承┡袛嗌性谘芯恐小?/span>
三、綜合判斷方法
對于試驗(yàn)結(jié)果，可以從下列方面進(jìn)行綜合分析判斷:
(1) 首先應(yīng)排除外界的影響。如有載調(diào)壓開關(guān)的油可能向本體油箱滲漏;油箱是否電焊過等。
(2) 用故障判斷方法(如特征氣體法、三比值法等)確定故障性質(zhì)。盡可能在多次跟蹤分析的方法基礎(chǔ)上最后加以確定。
(3) 有了故障性質(zhì)，還要結(jié)合其他檢查性試驗(yàn)，如測量直流電阻、空載試驗(yàn)、局部放電試驗(yàn)等，進(jìn)一步確定故障性質(zhì)和部位。
(4) 如果性質(zhì)不嚴(yán)重，而部位又定不下來，可繼續(xù)跟蹤分析，加強(qiáng)監(jiān)督。如果停電困難，可以先限制負(fù)荷安排近期處理。如故障嚴(yán)重，應(yīng)立即停運(yùn)進(jìn)行處理。
四、氣相色譜分析簡述
氣相色譜分析是用氣相色譜儀來實(shí)現(xiàn)的。在氣相色譜儀中，除了色譜柱和鑒定器兩個(gè)關(guān)鍵部件外，還有氣路系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)及調(diào)節(jié)測量系統(tǒng)和溫控系統(tǒng)。表2-8表示了典型的色譜流程，圖2-20是SP-5A型氣相色譜儀流程圖。
色譜柱是一根填滿某種吸附劑的細(xì)長不銹鋼管或玻璃管。試樣以混合氣體形式從管子一端進(jìn)人色譜柱，沿著管子逐漸流動，由于吸附劑對各種氣體組分的吸附作用不同，使氣體組分通過色譜柱時(shí)移動的速率也不同。最后傅s合氣體彼此分離而先后流出色譜柱。
混合氣體經(jīng)色譜柱8分離后，通過鑒定器來檢測。圖2-20中的5是熱導(dǎo)池鑒定器，它是利用各種氣體導(dǎo)熱系數(shù)不同的原理制成的。其結(jié)構(gòu)簡單，穩(wěn)定性好，但靈敏度較低。還有一種氫焰鑒定器，其靈敏度高，但對無機(jī)氣體(N2,O2、CO, CO2等)則不能反應(yīng)，必須轉(zhuǎn)化為有機(jī)氣體再檢測?？梢酝瑫r(shí)采用這兩種鑒定器，來滿足各種需要。
圖2-20是一個(gè)雙氣路系統(tǒng)，一條是以氮作為載氣(用于分析氫氣)，另一條以氫作為載氣(用于分析除氫以外的幾種氣體)。載氣從高壓鋼瓶出來，經(jīng)過減壓閥、干燥管、凈化管除去水分和固態(tài)液態(tài)雜質(zhì)，然后經(jīng)色譜柱后到達(dá)熱導(dǎo)池。熱導(dǎo)池有兩個(gè)池腔，一個(gè)是參考池，只通過載氣不通過樣品氣;另一個(gè)是測量池，通過各種被測氣體。兩個(gè)池進(jìn)行導(dǎo)熱比較后，將被測氣體的濃度變成電信號輸出，再由記錄儀記錄下來，并按先后次序排列成色譜圖(見圖2-21)。從色譜圖上對被測氣體可進(jìn)行定性分析，也可進(jìn)行定量分析。
色譜峰的高度(h)或面積[S=1.065h(b/2),b/2為半峰寬]表示了某種氣體的濃度。該濃度可以用外標(biāo)法來校核。用已知濃度的標(biāo)準(zhǔn)氣樣注人色譜儀，根據(jù)其峰的高度(或面積)求得濃度與峰高(或面積)的關(guān)系曲線，經(jīng)比較求得被測氣體的濃度。圖2-21中的tr稱為保留時(shí)間，各種氣體的保留時(shí)間各不相同，只要有各峰的先后次序和出峰時(shí)間，就可斷定哪個(gè)峰是什么氣體。
五、取樣注愈事項(xiàng)
(1) 油中氣體色譜分析的取樣，必須用氣密性好、清潔干燥的100mL醫(yī)用注射器，按密封方式取樣。取樣后油中不得有氣泡。
(2) 取樣前必須排盡管道死角內(nèi)積存的油，通常應(yīng)排放2-3L后取樣。當(dāng)管道粗而長時(shí)，至少應(yīng)按其體積的2倍排放。
(3) 取樣用的連接管必須專用，不準(zhǔn)使用乙炔火焊的橡皮管作為取樣連接管。
(4) 取樣后應(yīng)保持注射器芯子的清潔，以防卡澀。
(5) 從取樣到分析樣品應(yīng)避光并應(yīng)及時(shí)送樣，確保試驗(yàn)?zāi)茉?天內(nèi)完成。
(6) 油樣運(yùn)輸應(yīng)避免劇烈振動，以免溶解度小的氣體擴(kuò)散掉。
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