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檢測(cè)變壓器油中溶解氣體用儀器的評(píng)述
摘要:介紹目前檢測(cè)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(cè)方法和使用特點(diǎn)。為該類儀器選型提供參考。闡述如何根據(jù)需要,科學(xué)的使用各種類儀器檢測(cè),充分發(fā)揮各自性能。
關(guān)鍵詞:實(shí)驗(yàn)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(jiān)測(cè)裝置隨動(dòng)式
通過(guò)檢測(cè)變壓器油中溶解氣體組分含量,診斷變壓器內(nèi)潛伏性故障,是預(yù)防變壓器事故發(fā)生的有效手段。氣相色譜儀是檢測(cè)變壓器油中溶解氣體的關(guān)鍵設(shè)備。目前氣相色譜儀品種較多,有實(shí)驗(yàn)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(jiān)測(cè)裝置等,不同儀器的檢測(cè)結(jié)果往往相差較遠(yuǎn),易使人無(wú)所適從。本文對(duì)不同種類色譜儀組成、檢測(cè)方法、性能、特點(diǎn)進(jìn)行了評(píng)述,以便根據(jù)需要,合理的選擇、配置不同類型的檢測(cè)變壓器油中溶解氣體用儀器。
1 實(shí)驗(yàn)室用氣相色譜儀
1.1 用于檢測(cè)油中溶解氣體的實(shí)驗(yàn)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(qū)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(jī)、數(shù)據(jù)處理機(jī)(或色譜工作站)組成。
1.2 檢測(cè)油中溶解氣體的實(shí)驗(yàn)室用氣相色譜儀應(yīng)具備以下關(guān)鍵組件及功能
(1)氫焰離子化檢測(cè)器(FID):檢測(cè)油中的CH4、C2H4、C2H6和C2H2。
(2)熱導(dǎo)檢測(cè)器(TCD):檢測(cè)油中的H2、O2和N2。
(3)鎳觸媒轉(zhuǎn)化爐:在鎳觸媒的催化作用下,CO、CO2加氫在高溫下轉(zhuǎn)化成CH4。氫焰離子化檢測(cè)器通過(guò)檢測(cè)轉(zhuǎn)化的CH4的量來(lái)定CO、CO2量值。
1.3 檢測(cè)方法
實(shí)驗(yàn)室用氣相色譜儀檢測(cè)時(shí),按《GB/T17623-1998絕緣油中溶解氣體組分含量的氣相色譜測(cè)定法》[1]進(jìn)行操作,該方法主要分脫氣和檢測(cè)兩個(gè)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(lái),GB/T17623-1998[1]規(guī)定兩種標(biāo)準(zhǔn)的脫氣方法,振蕩脫氣法和真空脫氣法,分別用恒溫定時(shí)振蕩儀進(jìn)行部分脫氣和用變徑活塞泵自動(dòng)全脫氣裝置進(jìn)行真空全脫氣。由于振蕩脫氣法便于操作,因此為大多數(shù)油實(shí)驗(yàn)室使用。
1.4 用于檢測(cè)變壓器油中溶解氣體的實(shí)驗(yàn)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(cè)器(FID)、熱導(dǎo)池檢測(cè)器(TCD)、鎳觸媒轉(zhuǎn)化爐,色譜柱能分離CH4、C2H4、C2H6、C2H2、H2、CO、CO2等組分,檢測(cè)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(jī)需配置專用的變壓器油色譜工作站,否則由于檢測(cè)結(jié)果為脫出氣體各組分的濃度,需檢測(cè)人員用GB/T17623-1998[1]中的計(jì)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(cè)變壓器油中溶解氣體的氣相色譜儀,靈明度一般優(yōu)于GB/T17623-1998[1]的規(guī)定,色譜儀生產(chǎn)廠根據(jù)變壓器油中溶解氣體組分特點(diǎn)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(jì)算方法,檢測(cè)結(jié)果為變壓器油中溶解氣體的濃度,不需檢測(cè)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(dǎo)則》[2],變壓器油中溶解氣體的濃度出現(xiàn)異常時(shí),會(huì)自動(dòng)提示,并提示可能的故障類型,自動(dòng)計(jì)算產(chǎn)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(cè)油中含氣量。
1.5 使用特點(diǎn)
按GB/T7252-2001[2]判斷故障時(shí),必需以實(shí)驗(yàn)室氣相色譜儀檢測(cè)結(jié)果為準(zhǔn)。其缺點(diǎn)是檢測(cè)周期長(zhǎng),必須從現(xiàn)場(chǎng)取樣,回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行分析,要求檢測(cè)員有豐富的檢測(cè)經(jīng)驗(yàn)。
2 便攜式變壓器油中溶解氣體檢測(cè)儀-通常簡(jiǎn)稱便攜式油色譜儀
2.1 便攜式變壓器油中溶解氣體檢測(cè)儀器的類型
(1)色譜型Ⅰ:是檢測(cè)變壓器油中溶解氣體實(shí)驗(yàn)室用氣相色譜儀的微縮版,其原理配置與實(shí)驗(yàn)室相同。恒溫定時(shí)振蕩儀能容納2個(gè)100 ml玻璃注射器(實(shí)驗(yàn)室通常是8個(gè)),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(jī)結(jié)構(gòu)更緊湊,體積一般不到實(shí)驗(yàn)室氣相色譜儀的1/3。檢測(cè)用方法為GB/T17623-1998[1]規(guī)定的方法。
2.2 使用特點(diǎn)
當(dāng)油色譜分析結(jié)果出現(xiàn)異常,需要對(duì)油中溶解氣體進(jìn)行經(jīng)常的取油樣分析時(shí),如果異常的設(shè)備位于較偏遠(yuǎn)的變電站,又沒(méi)有安裝在線監(jiān)測(cè)設(shè)備,經(jīng)常的取油樣分析會(huì)耗費(fèi)大量的人力,同時(shí)還可能延誤根據(jù)檢測(cè)結(jié)果采取措施時(shí)機(jī),上述色譜型Ⅰ便攜式變壓器油中溶解氣體檢測(cè)儀相當(dāng)于一個(gè)移動(dòng)的色譜實(shí)驗(yàn)室。其它類型便攜式變壓器油中溶解氣體檢測(cè)儀,優(yōu)點(diǎn)是能快速檢測(cè)定性,但準(zhǔn)確的檢測(cè)結(jié)果,還應(yīng)以實(shí)驗(yàn)室
檢測(cè)結(jié)果為準(zhǔn)。
3 油中溶解氣體在線監(jiān)測(cè)裝置的類型
該類裝置有兩種類型:能監(jiān)測(cè)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(jiān)測(cè)裝置,有些還能同時(shí)監(jiān)測(cè)CO2和水分,監(jiān)測(cè)少于這六種氣體的在線監(jiān)測(cè)裝置稱為少組分油中溶解氣體在線監(jiān)測(cè)裝置[3]。
3.1 少組分油中溶解氣體在線監(jiān)測(cè)裝置
油氣分離方式為高分子膜滲透,氣體檢測(cè)器為電化學(xué)傳感器。檢測(cè)的氣體組分為單氫、單乙炔或可燃?xì)怏w(H2、CO、烴類氣體)總和。其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜。缺點(diǎn):不能準(zhǔn)確定量分析油中溶解氣體。這類在線監(jiān)測(cè)裝置通常僅用于缺陷或故障的預(yù)警[3]。在選用時(shí)應(yīng)選擇至少能監(jiān)測(cè)C2H2和H2等關(guān)鍵組分的裝置。
3.2 多組分油中溶解氣體在線監(jiān)測(cè)裝置
目前安裝的多為多組分油中溶解氣體在線監(jiān)測(cè)裝置,基本由油樣采集單元、油氣分離單元、氣體檢測(cè)單元、數(shù)據(jù)采集單元和通信與控制系統(tǒng)等組成,核心技術(shù)是油氣分離技術(shù)和氣體檢測(cè)技術(shù)。
(1)氣體檢測(cè)技術(shù):檢測(cè)從油中分離出的氣體。檢測(cè)過(guò)程中,需將氣體中的不同組分用色譜柱分離的在線監(jiān)測(cè)裝置,通常被簡(jiǎn)稱為在線色譜儀。檢測(cè)氣體的檢測(cè)器各有不同,目前有納米半導(dǎo)體檢測(cè)器、固態(tài)微電橋式檢測(cè)器、可燃?xì)怏w傳感器、傳感器陣列+信息融合技術(shù)等,并且不斷有新技術(shù)應(yīng)用于氣體檢測(cè)。目前安裝的以在線色譜儀為主。
4 結(jié)語(yǔ)
實(shí)驗(yàn)室用氣相色譜儀檢測(cè)油中溶解氣體時(shí),通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)氣體的校準(zhǔn),很好的保證了檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性,其中專用型儀器的檢測(cè)靈敏度很高,對(duì)乙炔的最小檢測(cè)濃度能達(dá)到0.05 ml/L,是充油電氣設(shè)備交接試驗(yàn)和準(zhǔn)確分析的設(shè)備。根據(jù)各單位充油電氣設(shè)備的數(shù)量及分布情況,科學(xué)的配置、使用實(shí)驗(yàn)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(jiān)測(cè)裝置,揚(yáng)長(zhǎng)避短、充分發(fā)揮各類儀器的性能,可有效地保證電網(wǎng)的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。
參考文獻(xiàn)
[1] GB/T17623-1998,絕緣油中溶解氣體組分含量的氣相色譜測(cè)定法[S].
[2] GB/T7252-2001,變壓器油中溶解氣體分析和判斷導(dǎo)則[S].
[3] Q/GDW536-2010,變壓器油中溶解氣體在線監(jiān)測(cè)裝置技術(shù)規(guī)范[S].