绝缘油溶解气体的在线色谱分析
变压器绝缘油中溶解气体分析方法
变压器绝缘油中溶解气体分析方法变压器是电力系统中不可缺少的重要设备之一，其主要作用是能将输送的电压级别进行升高或降低，从而确保电力系统的正常运行。
而变压器的绝缘系统则是其正常运转的关键之一。
绝缘油作为变压器绝缘系统的一个重要组成部分，起到了对电器的绝缘、冷却和灭弧等重要作用。
在使用过程中，变压器绝缘油中溶解的气体会对变压器绝缘系统的安全运行产生影响，因此，变压器绝缘油中溶解气体分析方法的研究备受关注。
变压器绝缘油中溶解气体的来源变压器绝缘油中溶解气体主要来源于变压器绝缘系统中的电介质的分解、老化和部分细微的微气泡。
变压器绝缘油的化学成分主要包括烃类、芳香族类和杂环类等多种有机物，以及二氧化碳、一氧化碳、氢气、甲烷、乙烷等气体。
其中，二氧化碳和一氧化碳是最主要的两种气体，占据了变压器绝缘油中气体的主要成分。
溶解气体对变压器绝缘油的影响变压器绝缘油中溶解的气体如果超过一定的浓度，就会对变压器绝缘系统产生影响。
变压器绝缘油中气体的主要影响包括以下几个方面：1. 影响电气性能当变压器绝缘油中二氧化碳、一氧化碳等气体的浓度超过规定范围时，会影响变压器绝缘油的电介质性能，使其导电性、介电常数等性能指标降低，从而导致电器故障。
2. 引起变压器内部局部放电变压器绝缘油中气体超标不仅会降低其绝缘能力，还会引发内部放电现象，进而使变压器的局部放电故障加剧。
3. 削弱绝缘油的灭弧性能气体的存在使绝缘油中的气泡增多，从而削弱绝缘油的灭弧性能，从而使得电气设备发生内部断路或短路导致事故。
变压器绝缘油中溶解气体的分析方法为了及时发现和解决变压器绝缘油中气体超标问题，需要采用一些分析方法来监测绝缘油中的溶解气体。
变压器绝缘油中气体的分析方法根据检测手段的不同，可分为物理分析法和化学分析法两类。
1. 物理分析法物理分析法的依据是溶解气体在液体中的分压平衡，通过测定变压器绝缘油的溶解气体的分压值，来判断其中气体的浓度。
常用的物理分析方法主要有：•直接测量法：采用直接测压的方法，通过测定变压器绝缘油中气体的压力或体积，推算出其中溶解气体的浓度。
绝缘油气相色谱检测标准
绝缘油气相色谱检测标准
1.范围
本标准规定了绝缘油气相色谱检测的原理、设备、样品制备、试验步骤、结果计算、精度和误差以及应用。
本标准适用于绝缘油中溶解气体的分析。
2.规范性引用文件
下列文件对于本标准的应用是必不可少的。
凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本标准。
凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本标准。
GB/T 7376 电绝缘油中溶解气体组分含量的气相色谱测定法
3.术语和定义
下列术语和定义适用于本标准。
3.1 绝缘油 insulating oil
用于电力、电气等设备的绝缘材料，具有良好的电绝缘性能。
3.2 色谱峰 chromatographic peak
在色谱图上，代表某种组分的色谱柱上出现的单峰。
3.3 色谱分离 chromatographic separation
利用色谱柱将混合组分分离成单个组分的过程。
3.4 灵敏度 sensitivity
衡量仪器对样品中待测组分检出的能力，通常用单位浓度的待测组分产生一个响应信号值来表示。
3.5 精度 accuracy
测量值与真实值之间的接近程度，通常用相对误差来表示。
4.原理
本标准采用气相色谱法（GB/T 7376）对绝缘油中溶解气体进行分析。
通过色谱柱将样品中的各组分分离，然后通过检测器对分离后的组分进行检测并测量其含量。
5.设备
进行绝缘油气相色谱检测所需的设备包括：气相色谱仪、色谱柱、进样器、检测器和数据处理系统等。
绝缘油溶解气体组分含量的气相色谱测定法
一.绝缘油溶解气体组分含量的气相色谱测定法1 适用范围本标准规定了用气相色谱法测定充油电气设备内绝缘油中的溶解气体组分（包括氢、甲烷、乙烷、乙烯、乙炔、一氧化碳、二氧化碳、氧及氮等）含量的方法，其浓度以μL/L 计量。
充油电气设备中的自由气体（气体继电器中气体、设备中油面气体等）也可参照本方法进行组分分析，其浓度以μL/L计量。
2 试验性质预试、交接、大修3 试验方法3.1 方法概要首先按要求采集充油电气设备中的油样，其次脱出油样中的溶解气体，然后用气相色谱仪分离、检测各气体组分，浓度用色谱数据处理装置或记录仪进行结果计算。
3.2 样品采集按GB7597—1987全密封式取样的有关规定进行。
在运输、保管过程中要注意样品的防尘、防震、避光和干燥等。
3.3 仪器设备和材料3.3.1 从油中脱出溶解气体的仪器，可选用下列仪器中的一种。
3.3.1 恒温定时振荡器往复振荡频率275次/min±5次/min，振幅35mm±3mm，控温精确度±0.3℃，定时精确度±2min。
3.3.2气相色谱仪专用或改装的气相色谱仪。
应具备热导鉴定器（TCD）（测定氢气、氧气、氮气）、氢焰离子化鉴定器（FID）（测定烃类、一氧化碳和二氧化碳气体）、镍触媒转化器（将一氧化碳和二氧化碳鉴定器转化为甲烷）。
检测灵敏度应能满足油中溶解气体最小检测浓度的要求。
3.3.2.1 仪器气路流程。
3.3.2.2色谱柱：对所检测组分的分离度应满足定量分析要求。
常见的气路流程见表1。
表1 色谱流程3.3.3记录装置色谱数据处理机，色谱工作站或具有满量程1mV的记录仪。
3.3.4 玻璃注射器100mL、5mL、1mL医用或专用玻璃注射器。
气密性良好，芯塞灵活无卡涩，刻度经重量法校正。
（机械震荡法用100mL 注射器，应校正40.0mL的刻度）气密性检查可用玻璃注射器取可检出氢气含量的油样，存储至少两周，在存储开始和结束时，分析样品中的氢气含量，以检测注射器的气密性。
绝缘油中含气量的气相色谱测定法+绝缘油中溶解气体组分含量的气相色谱测定法
目次前言1 范围2 引用标准3 方法概要4 仪器设备、材料5 准备6 试验步骤7 精密度8 准确度绝缘油中含气量的气相色谱测定法1 范围本标准规定了绝缘油中含气量的气相色谱测定法。
本标准适用于330kV及以上充油电气设备中的绝缘油(其它电压等级的绝缘油中含气量测定可参考)。
2 引用标准下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。
本标准出版时，所示版本均为有效。
所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。
GB／T 7597—87 电力用油(变压器油、汽轮机油)取样法GB／T 17623—1998 绝缘油中溶解气体组分含量的气相色谱测定法DL／T 423—91 绝缘油中含气量的测定(真空压差法)3 方法概要本方法首先按GB／T 7597—87的规定采集被测油样，然后脱出油样中的气体，用气相色谱仪分离、检测各气体组分，通过记录仪或色谱数据处理机进行结果计算，结果以体积分数(%)表示。
4 仪器设备、材料4.1 脱气装置恒温定时振荡器(或其它脱气装置)：往复振荡频率270次／min～280次／min，振幅35mm，控温精度0.3℃，定时精度±2min。
4.2 气相色谱仪该仪器应具备热导检测器、氢火焰离子化检测器和镍触媒转化器。
4.2.1 检测灵敏度对油中气体的最小检测浓度应满足：氧、氮 不大于50L ／L ； 氢 不大于5L ／L ；一氧化碳、二氧化碳 不大于25L ／L ； 烃类 不大于1L ／L 。
4.2.2 仪器气路流程。
常用仪器气路流程见表1。
4.2.3 色谱柱色谱柱所检测组分的分离度应满足分析要求。
适用于测量H 2、O 2、N 2组分的固定相、柱长见表2，其它组分的测定可参照GB ／T 17623—1998中5.2的方法，选择合适的固定相和柱长。
4.3 记录装置采用记录仪或数据处理机。
4.4 玻璃注射器100mL 、10mL 、5mL 、1mL 医用或专用玻璃注射器，气密性好。
气相色谱法测定绝缘油中溶解气体浓度的不确定度评定
ｕ Ｐ） （ ：
ｊ
： ．６ ％ ００ ７
Ｋ ０６ ． Ｏ
Ｏ３ ＿ ９
气体 乙烯 （ ２ ＣＩ ￣
乙炔 （ ２ ｃＨ ）
Ｋ ． ｌ６ ４
１２ ． ０
２２ 标 准气体浓度 引入的相对标 准不确定度 ｕ （ ． ．２ ． Ｃ） ｕ Ｃ （ 用 Ｂ类评定方法评定。混合标准气 合格证书上显示
气相色 谱法可分测定 电气 设备绝缘 油中溶解气 体 的组 分 含量， 并根据氢气、 乙炔 、 甲烷 等七种特 征气体 的含量来判 断充 油电气设备的潜 伏性故障 。目前本单位采用 Ａ ｉ ｎ６９ Ｎ型气 ｇ ｅｔ８ ０ ｌ 相色谱仪测量油中溶解气体含量。为确保分析数据 的可靠性和 准 确性 ，依 据 ＪＧ ０ — ９ ９ 《 相色 谱仪 检定规 程》 和 Ｇ ／ Ｊ ７ ０ １９ 气 Ｂ Ｔ ７２ —９ ８ 绝缘油中溶解气 体组分含量 的气相色谱测定法》 １６ ３ １９ 《 的要 求 ， 该 方 法 的 测量 不确 定 度 进 行 分析 评 定 。 对
Ｖ ｌＶｌ ＋ ． ０ ｘ ５ 一） ＝ 【 ００ ８ （０ ｔ】 １ ０ 式 中：
— —
一
（） ３
５ ℃、 Ｏ 试验压力下平衡气体体积 ， ； ｍＬ
ｖ 一 室温 ｔ试验压力下平衡气体体积， Ｌ 、 ｍ ； Ｖ． ——５ ℃油样 体积 ， ； ０ ｍＬ ｖ—— 室温 ｔ 时所取油样体积 ， ； ｍＬ ｌ — 试验 时 的室 温 ，ｃ — ｑ； ００ ０— — 油 的热 膨 胀 系 数 ， 。 ． ８ ０ Ｕ℃ （） 了便于对测量不确 定度 分量采用相对标准不确定度 ３为 进行评定， 可将式 （） １转化为式 （） ４：
5.5 绝缘油中溶解气体的色谱分析
变压器绝缘材料主要是绝缘油和绝缘 纸，变压器在故障下产生的气体主要 是来源于油和纸的热裂分解，气相色 谱分析就是根据故障时产生的气体在 绝缘油中含量的多少，判断其故障类 型。
2013-3-15
第五章 电气设备绝缘试验（一）
1 过热性故障
1.1 裸金属过热 如果设备内的热量只引起绝缘油的分解时，一 般称为裸金属过热。它包括分接开关接触不良、 引线和分接开关的连接处焊接不牢，铁心多点接 地或局部短路等。油中气体的特征是，烃类相应 增多，其中甲烷和乙烯是特征气体，二者之和一 般为总烃的80%以上，当故障点的温度较低时， 甲烷所占比例大；随着温度升高，乙烯比例有所 增加。此外，氢气也急剧增高，但没有烃类气体 增长速度快。当严重过热时也会产生少量乙炔气 体，但不超过总烃的 6%。
色谱分析仪
2013-3-15
第五章 电气设备绝缘试验（一）
第五章 电气设备绝缘试验（一）
2.3 局部放电故障
常发生在油浸纸绝缘中的气体空穴内 或悬浮带电体的空间内，该类放电产 生的特征气体是氢气，其次是甲烷， 当放电能量密度高时，也会产生少量 的乙炔气体)一般不超过 2%。 无论是哪一种放电，只要有固体绝 缘介入时，都会产生一氧化碳和二氧 化碳气体
2013-3-15 第五章 电气设备绝缘试验（一）
201ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ-3-15
第五章 电气设备绝缘试验（一）
2
放电性故障
2.1 高能量放电(电弧放电) 是指线圈匝间、层间绝缘击穿，过电压 引起内部闪络，引线断裂引起的闪络，分 接开关飞弧和电容屏击穿等引起电弧放电 故障。这类故障产气急剧，产气量大。其 故障特征气体主要是乙炔(占总烃20%-70%) 和氢气，其次是乙烯和甲烷。由于故障能 量较大，所以总烃很高。如果涉及固体绝 缘一氧化碳也相对较高。
变压器绝缘油色谱在线监测探究
变压器绝缘油色谱在线监测探究摘要：变压器是电力系统的主要设备之一，保证变压器的安全可靠运行，对提高电力系统的供电可靠性具有十分重要的意义。
变压器油中溶解气体色谱分析的在线监测方法是基于油中溶解气体分析理论，它直接在现场实现油色谱的定时在线智能化监测与故障诊断，不仅可以及时掌握变压器的运行状况，发现和跟踪存在的潜伏性故障，并且可以及时根据专家系统对运行工况自动进行诊断。
因此，变压器油中溶解气体在线监测及故障诊断装置的应用具有重要的现实意义和实用价值。
关键词：变压器；绝缘油；色谱分析1 变压器色谱在线监测1.1 色谱在线监测的必要性绝缘油和固体绝缘材料由于热或电能作用分解出的气体经对流、扩散, 不断地溶解在油中。
这些气体的组成和含量与故障的类型及其严重程度有密切关系。
因此,分析溶解于油中的气体, 就能尽早发现变压器内部存在的潜伏性故障。
油色谱分析法判断故障的可靠性高,但常规的实验室油色谱分析法存在一系列不足之处, 不仅脱气中可能存在较大的误差, 而且检测曲线的人工修正也会加大误差, 主要存在以下问题:l)从取油样到实验室分析,作业程序复杂, 花费的时间和费用较高, 在技术经济上不能适应电力系统发展的需要;2)时效性差, 变压器发生保护动作后, 要迅速恢复运行, 首要的问题是要通过油色谱分析得知变压器的绝缘状况, 时效是最突出的问题;3)检测周期长, 不能及时发现潜伏性故障和有效地跟踪发展趋势;4)受设备费用和技术力量的限制, 不可能每个电站都配备常规油色谱分析仪;5)运行人员无法随时掌握和监视本站变压器的运行状况,运行可靠性会进一步下降, 不能充分发挥油色谱分析法的有效性和优点。
因此, 变压器油中溶解气体色谱分析的在线监测就成为安全、可靠运行的有效手段之一。
现阶段, 应用最广的在线监测系统仍是基于气相色谱原理。
对于变压器油中溶解气体色谱分析的在线监测方法,虽然仍以油中溶解气体为反映故障的特征量,但它直接在变压器现场实现油色谱的定时在线智能化监测与故障诊断。
绝缘油色谱试验方法探讨与浅析
绝缘油色谱试验方法探讨与浅析1裴国利1韩显文1王利2国网蒙东赤峰供电公司内蒙古赤峰市0240001内蒙古龙源蒙东新能源有限公司内蒙古赤峰市0240002摘要：在电网运行过程中，电力变压器的作用在于确保电力传输的可靠度，同时还要保证电力传输的连续不断。
电力变压器日常检测手段较多，变压器油中溶解气体测试是诊断变压器故障最为有效的方法之一。
本文主要探讨电力变压器绝缘油中溶解气体试验方法，如何获得较为准确的试验数据，基于此为电力变压器日常运维提供保障.关键词：电力变压器；色谱仪；自动进样装置一、电力设备绝缘油色谱试验的相关概念目前绝缘油中溶解气体分析采用的气相色谱法，该方法是一种先分离后检测的分析方法，因此对其他分析方法无法分析的极其复杂的多组分样品，可同时获得每—组分的定性定量结果。
这是因为以气体作流动相时，组分在气相中传质速度快与固定相相互作用的次数多。
另外，目前可供选择的固定液种类繁多，不下千种，检测手段齐全、灵敏度高、选择性好，可供选择的商品检测器有十种以上，每一种检测器可以适于检测不同种类的化合物。
概括起来讲气相色谱法具有高效能、高选择性、高灵敏度、分析速度快、样品用量小、定性重复性好、定量精度高、设备简单、易实现自动化及应用范围广等优点。
色谱仪是色谱分析过程中的重要环节，它担负着对样品的分离、检测，同时还对仪器的辅助部分如气路、温度等进行精密控制，它的质量好坏将直接影响分析结果的准确性绝缘油色谱监测系统即色谱仪主要包括载气系统、气路控制系统、进样系统、色谱柱、柱箱、检测器、温度控制系统、数据记录与处理系统等部分。
一、载气系统气源的选择：气源是气相色谱仪载气和辅助气的来源，它通常由气体发生器，空气泵，高压气体钢瓶以及减压阀（氧表）等组成。
气相色谱仪对载气和辅助气的主要要求如下：1、惰性（不与样品或固定相发生化学反应），无腐蚀性，在200℃～400℃内不分解；2、气体的扩散性小，以提高柱效率；3、易得到，并且易纯化；4、能满足检测器要求。
绝缘油中溶解气体组分含量的气相色谱测定法
绝缘油中溶解气体组分含量的气相色谱测定法
绝缘油中溶解气体组分含量的气相色谱测定法是在一定温度和压力下，将绝缘油中溶解气体抽取到气相中，通过气相色谱仪进行分析和测定。
具体的操作步骤如下：
1.准备样品：先将绝缘油样品放入容器中，保证样品在室温下稳定。
2.抽取气体：打开样品容器，用一根长管子插入到容器底部，并通过抽气泵抽取气体，此时须注意气体的抽取速度不能过快，以免将液体抽入气相中。
3.气相色谱测定：将抽取到的气体通过气相色谱仪进行分析，气相色谱仪的检测条件应根据不同气体组分进行调整。
同时，还需保证气相色谱仪的检测精度和灵敏度，避免误差发生。
4.计算结果：根据气相色谱仪的分析结果和标准卡曼常数，可以计算出绝缘油中不同气体组分的含量。
绝缘油中溶解气体组分含量的气相色谱测定法具有操作简便、灵敏度高、分析效果好等优点，被广泛应用于绝缘油分析领域。
2 绝缘油气相色谱分析解析
第二章绝缘油气相色谱分析规程中相关变压器油试验项目12.1 变压器油12.1.1 变压器油（包含变压器、电抗器、互感器、有载开关、套管等设备中的绝缘油）的试验项目、周期和要求见表32。
如试验周期与设备电气试验周期有不同时，应按设备电气试验周期进行。
试验项目1、外状；2、水溶性酸；3、酸值；4、闪点；5、水分；6、界面张力；7、tanδ；8、击穿电压；9、体积电阻率；10、油中含气量；11、油泥与沉淀物；12、油中溶解气体组份含量色谱分析；13、腐蚀性硫；14、析气性；15、带电倾向；16、油中颗粒度5.1 油浸式电力变压器1、油中溶解气体色谱分析；2、油中水分；3、油中含气量；4、油中糠醛含量；5、油中颗粒度测试；6、绝缘油试验5.4 油浸式电抗器500kV油浸式电抗器试验项目1、油中溶解气体色谱分析；2、油中水分；3、油中含气量；4、油中糠醛含量；5、绝缘油试验5.5 油浸式串联电抗器1、绕组绝缘电阻；2、绕组直流电阻；3、阻抗测量；4、绝缘油击穿电压kV；5、绕组tanδ；6、绕组对铁芯和外壳交流耐压及相间交流耐压；7、轭铁梁和穿心螺栓(可接触到)的绝缘电阻；8.红外检测第一节充油设备主绝缘充油设备的主绝缘：油、纸复合绝缘绝缘材料：变压器油（矿物油）、油浸纸油、纸复合绝缘的优点：耐电强度高原因：1、消除油中杂质的积累；2、优化电场油纸绝缘的缺点：油和纸都容易被污染杂质对绝缘性能的影响非常大，因此必须保证油和纸的纯净。
运行中的变压器油质量标准序号项目设备电压等级/kV质量标准检验方法投入运行前的油运行油1外状透明、无杂质或悬浮物外观目视2水溶性酸/pH＞5.4≥4.2GB/T75983酸值（mgKOH/g）≤0.03≤0.1GB/T7599或GB/T2644闪点（闭口）/℃≥140（10、25号油）≥135（45号油）与新油原始测定值相比不低于10GB/T2615水分/（mg/L）330～500220≤110≤10≤15≤20≤15≤25≤35GB/T7600或GB/T76016界面张力（25℃）/（mN/m）≥35≥19GB/T65417介质损耗因数（90℃）500≤330≤0.007≤0.010≤0.020≤0.040GB/T56548击穿电压/kV50033066～22035及以下≥60≥50≥40≥35≥50≥45≥35≥30GB/T507或DL/T429.99体积电阻率（90℃）/Ω•m)500≤330≥6×1010≥1×1010≥5×109GB/T5654或DL/T42110油中含气量/（%）（体积分数）330～500≤1≤3DL/T423或DL/T45011油泥与沉淀物/（%）（质量分数）＜0.02（以下可忽略不计）GB/T51112油中溶解气体组分含量色谱分析按DL/T722-2000规定GB/T17623 GB/T7252取样油温为40～60℃第二节油纸复合介质产气机理气体来源：变压器油，绝缘纸一、变压器油产气机理变压器油：由多种碳氢化合物组成的混合物；其中碳、氢两种元素占其全部重量95%-99%，其他为硫、氮、氧及极少量金属元素等。
绝缘油色谱分析
目录摘要 (1)Abstract (2)第一章绪论 (3)1.1问题的提出和本课题的意义 (3)1.2目前变压器油中气体的检测方法及发展趋势 (4)1.3本文的主要研究内容 (8)第二章油中溶解气体的紫外及可见吸收光谱分析原理 (9)2.1紫外及可见光吸收光谱分析法简介 (9)2.2油中气体紫外及可见光吸收光谱检测的理论原理 (10)2.3有机化合物分子内的电子跃迁 (12)2.4有机化合物的紫外及可见光光吸收光谱 (14)2.5影响紫外及可见光光吸收光谱的因素 (14)第三章油中气体紫外及可见光吸收光谱检测的实验系统 (21)3.1实验系统原理综述 03.2实验系统的光路原理 (2)3.3实验系统的电路原理 (6)3.4实验过程及步骤 (7)3.5实验结果 (8)3.6实验结果分析 (11)3.7实验误差分析 (19)第四章结论与展望 0参考文献 (1)后记............................................... 错误！未定义书签。
摘要变压器作为电力系统最重要的供电设备，也是最为昂贵的设备之一，其可靠运行的程度直接关系到整个电力系统的安全运行。
电力变压器的大多数内部故障可以根据对变压器油中的溶解气体的分析来判断，因此变压器油中溶解气体的检测技术就显得尤为重要。
目前变压器油中溶解气体的检测方法主要是气相色谱分析法。
虽然该方法可以很好的反映变压器的内部故障，但是利用气相色谱法检测油中溶解气体,从取油样—油气分离—色谱分析的全过程来看,存在着环节多,操作手续繁琐,试验周期长等弊病,当然也就不可避免地引进较大的试验误差。
对于发展较快的故障检测则感到不够及时,难以充分发挥它的作用，而且也不便于发展油中气体的在线监测。
现在我们研究使用紫外及可见光吸收光谱法来检测变压器油中的溶解气体。
该方法基本不受变电站复杂的电磁环境的影响，能够很灵敏的检测出变压器油及其中溶解气体的变化，并且该技术也比较适用于在线监测。
绝缘油中溶解气体组分含量测定法(气相色谱法)
绝缘油中溶解气体组分含量测定法（气相色谱法）本方法适用于测定矿物绝缘油中溶解气体（包括氢、甲烷、乙烷、乙烯、乙块、一氧化碳、二氧化碳、丙烷、丙烯、氧及氮等）的含量，其浓度以uL/L（体积）表Zj∖o首先按要求采集充油电气设备中的油样，其次脱出油中的溶解气体，然后用气相色谱仪分离、检测各气体组分，应按附录中的全密封方式取样有关规定进行。
在运输、保管过程中要注意样品的防尘、防震、避光和干燥。
1恒温定时振荡器往复振荡频率270±5/min次,振幅35mm±3πιπι,控温精确度±0.3C定时精确度土2min。
专用或改装气相色谱仪，应具备热导鉴定器（TCD）测定氢气、氧气、氮气）、氢焰离子化鉴定器测定（FID）燃类、一氧化碳和二氧化碳气体），碌触媒转化器（将一氧化碳和二氧化碳转化为甲烷）色谱柱所检测组分的分离度应满足定量分析要求记录装置：色谱数据处理机、色谱工作站或具I t r满量程ImV的记录仪。
玻璃注射器：100ml,5ml,1.0ml,0.5ml.气密性良好,芯塞灵活无卡涩刻度经重量法校正。
（机械振荡法用100ml注射器，应校正40.ml的刻度）。
氮（氮）气：（高纯99.99%）。
氢气：（高纯99.99%）压缩空气：（纯净无油）所适用的固定相见表2推备工作C恒温备用。
3试验步骤本方法是基于顶空色谱法原理（分配定律），即在一一恒温恒压条件下的油样与洗脱气体构成的的密闭系统内，使油中溶解气体在气、液两相达到分配平衡。
通过测定气体中各组分浓度，并根据分配定律和物料平衡原理所导出的公式求出样品中的溶解气体各组分浓度。
a）试油体积调节：将100ml玻璃注射器用试油冲洗2——3次，排尽注射器内残留空气，缓慢吸取试油45ml,再准确调节注射器芯塞至40ml刻度，立即用橡胶封帽将注射器出口密封。
b）加平衡载气：取一支5ml玻璃注射器，用氮气（或氢气）冲洗1--2次，再准确抽取5.Oml氮（或氧）气（总含气量低的油可适当增加抽取量）。
油中溶解气体在线监测技术及应用
油中溶解气体在线监测技术应用新疆电力公司检修公司董雪莲[摘要]变压器油中溶解气体的成分和含量能有效体现运行变压器内部的绝缘故障情况，油色谱分析方法是对油浸电力变压器运行状况进行监测的重要方法，它对变压器中的慢性、局部、潜在性缺陷十分有效。
变压器油中气体的在线监测由于具有实时性和连续性特点，对监测的设备能及时发现存在的故障，一直受到人们的重视。
本文就油中溶解气体分析在线监测应用实例进行分析，以便使读者了解，电网中油色谱在线监测发挥的作用，尤其对超高压大容量的设备，故障发展快，故障危险性高，能在第一时间监测到故障，避免事故发生。
[关键词]油中溶解气体分析在线监测技术故障诊断引言对电力设备进行在线监测，是实现设备预知性维修的前提，是保证设备安全可靠运行的关键，也是对传统离线预防性试验的重大补充和新的发展。
电力变压器和高压电抗器是电力系统中重要的输变电设备，它的运行状况对电力系统的安全、经济运行影响巨大，一旦发生故障将给电力系统造成巨大损失。
变压器油中溶解气体分析的在线监测方法是基于油中溶解气体分析理论，它直接在现场油色谱的定时在线智能化监测与故障诊断，不仅可以及时掌握变压器的运行状况，发现和跟踪存在的潜伏性故障，并且可以根据专家系统对运行工况自动进行诊断。
1、油中溶解气体分析电力变压器故障检测技术是获取故障信息的主要手段，其检测精度对故障诊断的准确性有着决定性的影响，其中油中溶解气体分析是变压器状态评估中的重要试验项目之一。
油中溶解气体分析的原理是基于任何一种特定的烃类气体的产气速率随温度而变化，在特定温度下，其某一种气体的产气率会出现最大值；随着温度的升高，产气率最大的气体依次为CH4、C2H4、C2H6、C2H2，这也是气体组分对含量诊断设备故障性质的理论基础。
电力变压器在运行过程中，绝缘油将逐渐老化分解，产生少量的低分子烃、氢气以及有机酸等；而以纤维素为主的纸和纸板亦同时发生劣化分解，除释放出水、醛类、酮类及有机酸外，还会产生一定数量的CO和CO2。
气相色谱法测定绝缘油溶解甲烷气体含量不确定度的评定
张利 燕 杜 黎 明 张若 飞 张 闯 杨彦 肖 王 杨
（ 河北省电力研究院 ， 河北 石家庄 ００２ ） ５０１
密闭系统 中油 、 气两相 间的分配平衡。第二步， 用气相色 谱仪测定从绝缘油中取 出的气相 中气体的浓度 ， 然后换 算成标准状态下绝缘油中溶解气体的浓度。气相色谱分 析原理 是利 用样 品 中各 组 分 ， 色 谱柱 中的气 相 和 固定 在 相之 间 的分 配及 吸 附 系数 不 同 ， 由载气 把 被测 气 体带 入
下， 连续 振荡 ２ 分 钟 ， ｏ 静止 １ 分 钟 。然后用 ５ Ｌ玻璃 注 Ｏ ｍ
（ ，（ｈ ） 专 ＝ ｛ ｃ ， Ｃ ） ＋ 【 ， Ｐ） ＋ ｈ） ｝ 【 １ （ ｓ］ ｃ （ ］
【 ３ ］ ＋【４， ） ＋【５ ，ｈ ＋ｃＵ（ 】 专 ｃｕ（ 。 Ｃ （ ］ ） ｃⅡ（ ） ６ｒ＾） ｝
气 相 色谱法 测定 绝 缘 油溶 解 气 体含 量 分 两 步进 行 。 第一 步 ， 绝缘 油 中溶 解 气 体取 出。其 原 理基 于 气体 在 将
标准气 体 中 甲烷 含 量 ， ／ ； 被 测 气 体 中 甲烷 的 峰 ＬＬ 一 高 ； ＾一标 准气体 中 甲烷 的峰 高 。Ｐ 实 验时 大 气 压力 ， 一
Ｃ ０ ９ 南 × × ×ｏ９ ｖ ｖ ＝・ × ２ （３＋／ Ｄ ・
为便于不确定度评定 ， 将上式改写为
Ｄ ＾
负相关 ， 随机效应引入的标准不确定度分量不一定全相 关。如果含量 Ｇ 与 Ｃ选择的合适 ， 使峰高 ｈ ， 则有 （ ） ｒｈ） ０ 而随机效应 引入 的标准不确定度归 ＾ 一Ｕ （ ；
绝缘油溶解气体的在线色谱分析
绝缘油溶解气体的在线色谱分析一、气相色谱分析及在线监测方法简介油中溶解气体分析就是分析溶解在充油电气设备绝缘油中的气体，根据气体的成分、含量及变化情况来诊断设备的异常现象。
例如当充油电气设备内部发生局部过热、局部放电等异常现象时，发热源附近的绝缘油及固体绝缘（压制板、绝缘纸等）就会发生过热分解反应，产生CO2、CO、H2和CH4、C2H4、C2H2等碳氢化合物的气体。
由于这些气体大部分溶解在绝缘油中，因此从充油设备取样的绝缘油中抽出气体，进行分析，就能够判断分析有无异常发热，以及异常发热的原因。
气相色谱分析是近代分析气体组分及含量的有效手段，现已普遍采用。
图4-7所示为油色谱分析在线监测的原理框图。
图4-7 油色谱分析在线监测原理框图进行气相色谱分析，首先要从运行状态下的充油电气设备中取油样，取样方法和过程的正确性，将严重影响到分析结果的可信度。
如果油样与空气接触，就会使试验结果发生一倍以上的偏差。
因此，在IEC和国内有关部门的规定中都要求取样过程应尽量不让油样与空气接触。
其次，要从抽取的油样中进行脱气，使溶解于油中的气体分离出来。
脱气方法有多种，常用的是振荡脱气法，即在一密闭的容器中，注入一定体积的油样，同时再加入惰性气体（不同于油中含有的待测气体），在一定温度下经过充分振荡，使油中溶解的气体与油达到两相动态平衡。
于是就可将气体抽出，送进气相色谱仪进行气体组分及含量的分析。
常规的油色谱分析法存在一系列不足之处，不仅脱气中可能存在较大的人为误差，而且监测曲线的人工修正法也会加大误差，从取油样到实验室分析，作业程序复杂，花费的时间和费用较高，在技术经济上不能适应电力系统发展的需要；监测周期长，不能及时发现潜伏性故障和有效的跟踪发展趋势；因受其设备费用和技术力量的限制，不可能每个电站都配备油色谱分析仪，运行人员无法随时掌握和监视本站变压器的运行状况，从而会加大事故率。
因此，国内外不仅要定期作以预防性试验为基础的预防性检修，而且相继都在研究以在线监测为基础的预知性检修策略，以便实时或定时在线监测与诊断潜伏性故障或缺陷。
电力机车绝缘油中溶解气体之间关系的分析和研究
在 电压 的作用 下 ， 绝 缘结 构 内部 的气 隙 、 油 膜 或 导
体 的边缘 发生 非 贯 穿性 放 电现象 。初始 为低 能 量 的放 电， 设备 内部 出现这 种放 电时 ， 情 况 比较 复杂 ， 根 据绝 缘
介 质 的不 同 ， 将 局部 放 电分 为气 泡和 油 中局 部放 电。根
ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ： ＤＧＡ） 就是利 用色谱 法 中 的分配 定律 ， 测定 出绝
于气体 的介 电常数 小 ， 在 交 流 电压 下 所 承受 的场 强 高 ，
但其 耐压大 大低 于油 和纸绝缘 材料 ， 在 气 隙 中容 易 首先 引起放 电。另外有 外界 环境 条件 的影 响 ， 如 油处 理 不彻
第 ３ ３ 卷 增 刊
２ ０ １ ３年 １ ２月
铁 道 机 车 车 辆
ＲＡＩ ＬＷ ＡＹ Ｌ ＯＣＯＭ ０ＴＩ ＶＥ ８ Ｌ Ｃ ＡＲ
Ｖｏｔ ． ３３ Ｓｕｐｐ ｌ
Ｄｅ ｃ ． ２ Ｏ１ ３
文章 编号 ： １ ０ ０ ８ —７ ８ ４ ２（ ２ ０ １ ３ ）Ｓ ２ —０ １ ０ ６ —０ ４
缘 油 中溶解 气 体 的浓 度 、 组 分 和含 量 ， 对 变 压 器 和 高压 互感 器 内部 故 障的性 质 、 类 型进行 分析 判 断 。这一 方法
在 国 内外 电力变 压器 行业早 已得 到推 广 和使用 ， 由我 国
底， 带 进气 泡 、 杂质 和水 分 ， 或 因外界 气 温变 化使 油 中析 出气 泡等 ， 都会 引起 气泡 放 电 。其他 还 有 由于 制造 质量 不良， 如某 些部位 有 尖 角 、 毛刺、 漆瘤等， 它 们 承 受 的 电 场强 度较高 而 出现放 电 。局 部放 电的 能量 密度 不 大 ， 但 若进 一步发 展将会 形成 放 电的恶性 循 环 ， 最 终 导致 设备 的击穿或 损坏 ， 从而 引起严 重 的事故 。 放 电产生 气体 由于放 电能 量 不 同而 其 特 征 有 所 不 同 。在低 能量 的局 部 放 电 ， 一般 总 烃 不 高 ， 主 要 成 分 是 Ｈ ， 其次是Ｃ Ｈ 。 随着 放 电 能 量 提 高 ， 氢 气 相 应 降低 ，
变压器绝缘油中的溶解气体组分气相色谱测定法(GBT 17623-1998)
检测器ECD
检测限：
≤5×10g/s(0A/H
-13
-126-13
检测器FPD
检测限：
≤5×10g/s(N)
基线噪声：
≤2×10A/H
检测器NPD
检测限：
≤5×10g/s(N)
基线噪声：
≤2×10A/H
-13
-12-13
-12
（温度范围）环境温度+6℃~400℃.13阶程序升温，升温速率0-50℃/min；增量0.1℃/min可以由用户重新校正炉温，并随意设定最高温度。由用户决定加热炉温度平衡时间。
5、可同时安装三种进样系统:
填充柱、毛细管分流/不分流进样系统（具有隔膜清扫功能）；可同时安装两种相同或不同的检测器：
氢火焰离子化检测器（ＦＩＤ）、热导检测器（ＴＣＤ）．可选配自动／手动气体六通进样阀进样器、顶空进样器、热解析进样器、裂解炉进样器、甲烷转化炉．
温控检测器FID
-12
控温范围：
室温上6℃-400℃（增量0.1℃）检测限：
≤8×10g/s(正十六烷)程升阶数：13阶
程升速率：0.1℃-50℃/min(增量0.1℃)基线噪声：
≤2×10A/H
线性范围：
≥10
稳定时间：
小于20min
检测器TCD
敏感度：
≥5000mV·ml/mg(正十六烷)
基线噪声：
6、检测器系统：
火焰离子检测器容易拆卸和安装，便于清洁或更换喷嘴；高阻值单柱热导检测器检测灵敏度高，基线稳定快（１５分钟即可稳定）；输入信号可进行对数放大，减少干扰，提高灵敏度．可选配T
CD、E
CD、NP
D、FPD。
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绝缘油溶解气体的在线色谱分析
一、气相色谱分析及在线监测方法简介
油中溶解气体分析就是分析溶解在充油电气设备绝缘油中的气体，根据气体的成分、含量及变化情况来诊断设备的异常现象。
例如当充油电气设备内部发生局部过热、局部放电等异常现象时，发热源附近的绝缘油及固体绝缘（压制板、绝缘纸等）就会发生过热分解反应，产生CO2、CO、H2和CH4、C2H4、C2H2等碳氢化合物的气体。
由于这些气体大部分溶解在绝缘油中，因此从充油设备取样的绝缘油中抽出气体，进行分析，就能够判断分析有无异常发热，以及异常发热的原因。
气相色谱分析是近代分析气体组分及含量的有效手段，现已普遍采用。
图4-7所示为油色谱分析在线监测的原理框图。
图4-7 油色谱分析在线监测原理框图
进行气相色谱分析，首先要从运行状态下的充油电气设备中取油样，取样方法和过程的正确性，将严重影响到分析结果的可信度。
如果油样与空气接触，就会使试验结果发生一倍以上的偏差。
因此，在IEC和国内有关部门的规定中都要求取样过程应尽量不让油样与空气接触。
其次，要从抽取的油样中进行脱气，使溶解于油中的气体分离出来。
脱气方法有多种，常用的是振荡脱气法，即在一密闭的容器中，注入一定体积的油样，同时再加入惰性气体（不同于油中含有的待测气体），在一定温度下经过充分振荡，使油中溶解的气体与油达到两相动态平衡。
于是就可将气体抽出，送进气相色谱仪进行气体组分及含量的分析。
常规的油色谱分析法存在一系列不足之处，不仅脱气中可能存在较大的人为误差，而且监测曲线的人工修正法也会加大误差，从取油样到实验室分析，作业程序复杂，花费的时间和费用较高，在技术经济上不能适应电力系统发展的需要；监测周期长，不能及时发现潜伏性故障和有效的跟踪发展趋势；因受其设备费用和技术力量的限制，不可能每个电站都配备油色谱分析仪，运行人员无法随时掌握和监视本站变压器的运行状况，从而会加大事故率。
因此，国内外不仅要定期作以预防性试验为基础的预防性检修，而且相继都在研究以在线监测为基础的预知性检修策略，以便实时或定时在线监测与诊断潜伏性故障或缺陷。
绝缘油气相色谱在线监测主要解决油气分离问题，目前在线监测油气分离采用的是不渗
透油只渗透各种气体的透气膜，集存渗透气体的测量管和装在变压器本体放油阀上变换气流通过的六通阀以及电动设备；气体监测包括分离混合气体的气体分离柱及监测气体的传感器，控制气体分离柱工作温度的恒温箱、载气、继电器自动控制以及辅助电路设施。
二、油色谱传感器简介
为了解决油色谱气相分析在线监测，近年来研究出了各种渗透性薄膜，把它装在被测设备的油道中，可以把不同气体渗透出来，再通过各种传感器，分别监测不同的气体。
最简单的是氢气（H2）的渗透膜技术。
常用的从油中分离H2的渗透性薄膜原料有聚四氟乙烯及其共聚物、聚酰亚胺。
这种薄膜有独特的透气性，只让油中所含的气体能从薄膜中透析到气室内，如图4-8所示。
另外要求H2的渗透度较其他气体有较大的差异。
厚度一般为5.0×10-3cm，具有良好的抗油性能，例如Panametric公司生产的Hydran型H2测定仪采用的是0.005cm厚的聚四氟乙烯薄膜，日立公司研制的H2测定仪采用0.005cm厚的聚酰亚胺薄膜。
气体分析盘
图4-8 现场用色谱分析系统
1—实时气体分析器；2—CO2传感器
H2是充油电力设备绝缘材料分解所产生的主要气体之一，可作为监测分析绝缘材料异常现象的依据之一，但仅凭H2的测量还不能完全作出准确判断。
因此，为了进行准确的监测和诊断，还需要测量CO2、CH4、C2H2、C2H4和C2H6等气体，特别是某种表征异常状态所对应的特征气体。
这就需要研究能渗透过多种气体的渗透膜。
最近，发明了用PFA(Tetrafluoroethylene-Perfluoroalkylvinylether)共聚薄膜，从油中分离出H2、CO2、CH4、C2H2、C2H4及C2H6等气体进行监测的技术。
利用PF A薄膜渗透气体的特性，从渗透膜分离出的油中气体，可利用半导体传感器来测定气体含量，由此可构成直接测量油中溶解气体的装置，直接诊断充油电力设备中内部有无异常。
现在各个领域不断地在开发新渗透膜、新传感器，所以很好地组合这些新产品，将会出现更好、更可靠的油中气体自动分析装置。
三、绝缘油溶解气体的在线检测
1．油中氢气的在线检测
不论是放电性故障还是过热性故障都会产生H2，由于生成氢气需克服的键能最低，所以最容易生成。
换句话说，氢气既是各种形式故障中最先产生的气体，也是电力变压器内部
气体各组成中最早发生变化的气体，所以若能找到一种对氢气有一定的灵敏度、又有较好稳定性的敏感元件，在电力变压器运行中监测油中氢气含量的变化、及时预报，便能捕捉到早期故障。
目前常用的氢敏元件有燃料电池或半导体氢敏元件。
燃料电池是由电解液隔开的两个电极所组成，由于电化学反应，氢气在一个电极上被氧化，而氧气则在另一电极上形成。
电化学反应所产生的电流正比于氢气的体积浓度（ppm）。
半导体氢敏元件也有多种：例如采用开路电压随含氢量而变化的钯栅极场效应管，或用电导随氢含量变化的以SnO2为主体的烧结型半导体。
半导体氢敏元件造价较低，但准确度往往还不够满意。
不仅油中气体的溶解度与温度有关，在用薄膜作为渗透材料时，渗透过来的气体也与温度有关。
因此进行在线监测时，宜取相近温度下的读数来作相对比较，或在系统中考虑到温度补偿。
测得的氢气浓度，一般在每天凌晨时测值处于谷底，而在中午时接近高峰。
2．油中多种气体的在线检测
监测油中的氢气可以诊断变压器故障，但它不能判断故障的类型。
图4-9给出了诊断变压器故障及故障性质的多种气体在线检测装置。
图4-9 变压器油中气体在线检测原理
气体分离单元包括不渗透油而只渗透各气体成分的氟聚合物薄膜（PFA）、集存渗透气体的测量管和装在变压器本体排油阀上改变气流通过的六通控制阀，排油阀通常在打开位置。
当渗透时间相当长时，则渗透气体浓度与油中气体浓度成正比。
检测单元通过一直通管与气体分离单元相连，利用空气载流型轻便气相分析仪进行管中各渗透组成气体的定量测定，诊断单元包括信号处理、浓度分析和结果输出等功能。
用色谱柱进行气体分离后可测量出变压器油中色谱图（如图4-10所示）。
得到这些气体的含量，就可根据比值准则，利用计算机进行故障分析，可以诊断变压器中局部放电、局部过热、绝缘纸过热等故障。
图4-10 六种气体色谱图例。