变压器油中溶解气体的检测
变压器油中溶解气体现象的分析
变压器油中溶解气体现象的分析变压器油中溶解气体现象的分析第一步：引言变压器油是一种用于绝缘和冷却变压器的重要介质。
然而，随着变压器运行时间的增加，变压器油中溶解气体的含量可能会逐渐增加。
本文将分析变压器油中溶解气体的现象，并探讨其对变压器性能和可靠性的影响。
第二步：溶解气体的来源变压器油中的溶解气体主要来自两个方面。
首先，变压器运行时，由于油和固体绝缘材料的老化或损坏，可能会产生气体。
这些气体可以是空气中的氧、氮等。
其次，变压器油中的溶解气体还可能来自油中的悬浮颗粒的气体释放。
这些颗粒可能是由于变压器运行时的摩擦和磨损或材料老化产生的。
第三步：溶解气体的影响变压器油中溶解气体的存在会对变压器性能和可靠性产生不利影响。
首先，氧是变压器油中常见的溶解气体之一。
氧的存在会导致油中产生氧化反应，使油质变差，进而降低绝缘性能。
其次，氮和氢等气体的存在会增加变压器中气体的总体积，从而增加内部压力。
如果压力过高，可能会导致油泄漏或甚至引发爆炸。
此外，溶解气体的存在还会降低油的介电强度，增加击穿的风险。
第四步：溶解气体的分析方法为了准确评估变压器油中溶解气体的含量，常用的方法是通过气相色谱法进行分析。
该方法可以快速、准确地检测油中的氧、氮、氢等气体含量。
通过定期进行油样分析，可以监测变压器油中溶解气体的变化趋势，及时采取相应的维护措施。
第五步：溶解气体的控制和维护为了保持变压器的正常运行和延长其使用寿命，需要控制和维护变压器油中的溶解气体含量。
首先，定期检查变压器的绝缘材料，及时更换老化或损坏的部件，以减少气体的产生。
其次，定期进行变压器油的维护，包括油的过滤和再生处理，以去除油中的悬浮颗粒和溶解气体。
此外，对于高压变压器，还可以考虑安装气体放散装置，以便及时排放变压器内部的气体。
第六步：结论变压器油中溶解气体的存在会对变压器性能和可靠性产生不利影响。
通过定期进行油样分析和维护，可以控制和减少溶解气体的含量，保持变压器的正常运行和延长其使用寿命。
变压器油中溶解气体检测
变压器油中溶解气体检测一、油中溶解气体检测的意义及原理1.油中溶解气体检测的意义电力变压器是电网的核心设备，其运行可靠性影响着电网的安全稳定。
大多数变压器故障都是由内部局部微小缺陷逐步演变形成的。
变压器构造为结构复杂的全密封箱体，其内部缺陷难以通过外部测量手段监测，但其导致的放电或过热现象，不同程度上均会导致变压器绝缘油及绝缘纸等固体绝缘材料发生一系列化学反应，生成不同类型的故障特征气体，并溶解于变压器油中。
如同诊断人体疾病最常用的“验血”手段，通过对油中溶解特征气体浓度及比例的检测或监测，可及时发现变压器大部分内部隐患和缺陷。
常用的变压器油中溶解故障特征气体主要为氢气（H2）、甲烷（CH4）、乙烷（C2H6）、乙烯（C2H4）、乙炔（C2H2）、一氧化碳（CO）、二氧化碳（CO2）七种。
2.油中溶解气体检测方法常用的多组分气体检测方法主要包括气相色谱法、光声光谱法、电化学传感器法、半导体传感器法等。
气相色谱法通过气相色谱检测器测量油中溶解气体的浓度，其具有技术成熟度高、测量灵敏的优势，但存在需要更换载气、色谱柱的问题；光声光谱法属于一种光学气体检测方法，其具有测量周期短、无需载气、维护量少的优势，但存在国产化程度低的问题，且部分气体（如乙炔）检测灵敏度仍有待提升。
电化学传感器法与半导体传感器法检测原理类似，均是通过待测气体改变传感器/半导体本身的特性后产生的电流信号来测量气体浓度，均具有灵敏度高、成本低的优点，但都同样存在气体间交叉干扰的影响，且长期可靠性较差。
目前常用于在线监测的油中溶解气体检测装置主要采用了气相色谱与光声光谱技术。
气相色谱技术成熟度高，主要零部件实现了全国产化，具有价格优势；光声光谱技术具有检测周期短、维护量少的优势，入网率逐年上升，但由于其主要核心部件（光源、麦克风）仍依赖进口，导致其成本较高，价格较贵。
二、油中溶解气体在线监测装置入网检测目前，油中溶解气体在线监测装置在变压器状态监测中具有广泛的应用，但变压器运行环境复杂，如何保持油中溶解气体在线监测装置在运行中的测量准确性（精度）是面临的一大难题。
DLT 722-2000 变压器油中溶解气体分析和判断导则
3.1 特征气体 对判断充油电气设备内部故障有价值的气体，即氢气（H2）、甲烷（CH4）、乙烷（C2H6）、
乙烯（C2H4）、乙炔（C2H2）、一氧化碳（CO）、二氧化碳（CO2）。 3.2 总烃
烃类气体含量的总和，即甲烷、乙烷、乙烯和乙炔含量的总和。 3.3 游离气3 游离气体
5 检测周期
5.1 投运前的检测 按表 2 进行定期检测的新设备及大修后的设备，投运前应至少做一次检测。如果在现
场进行感应耐压和局部放电试验，则应在试验后再作一次检测。制造厂规定不取样的全密 封互感器不做检测。 5.2 投运时的检测
按表 2 所规定的新的或大修后的变压器和电抗器至少在投运后 1d（仅对电压 330KV 及 以上的变压器和电抗器、容量在 120MVA 及以上的发电厂升压变压器）、4d、10d、30d 各 做一次检测，若无异常，可转为定期检测。制造厂规定不取样的全密封互感器不做检测。 套管在必要时进行检测。 5.3 运行中的定期检测
于 300℃，在生成水的同时，生成大量的CO和CO2及少量烃类气体和呋喃化合物，同时被油
氧化。CO和CO2的形成不仅随温度而且随油中氧的含量和纸的湿度增加而增加。
概括上述的要点，不同的故障类型产生的主要特征气体和次要特征气体可归纳为表 1.
分解出的气体形成气泡，在油中经流、扩散，不断地溶解在油中。这些故障气体的组 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 早发现设备内部存在的潜伏性故障，并可随时监视故障的发展状况。
运行中设备的定期检测周期按表 2 的规定进行。 5.4 特殊情况下的检测
当设备出现异常时（如气体继电器动作，受大电流冲击或过励磁等），或对测试结果有 怀疑时，应立即取油样进行检测，并根据检测出的气体含量情况，适当缩短检测周期。
变压器油中溶解气体在线监测说明书
2）检测方式：手动召唤数据和定时自动轮询功能。 3）自检功能：在远程监控中心，本公司能及时的了解设备的运行状态，达到了更
好地为变压器用户，尤其是非电力系统用户服务的目的。 4）设备报警管理：接收运行报警信号，提供报警功能，具有报警条件，产气速率
变压器油中溶解气体的检测与分析技术
变压器油中溶解气体的检测与分析技术变压器是电力系统中常用的设备之一，其正常运行对电力系统的稳定运行起着至关重要的作用。
然而，随着变压器运行时间的增长，变压器油中可能会溶解各种气体，这些气体可能对变压器的性能和安全性造成不利影响。
因此，准确检测和分析变压器油中的溶解气体成分，对变压器的运行状态进行评估和维护具有重要意义。
一、变压器油中溶解气体的来源及其影响1. 溶解气体来源变压器油中的溶解气体主要来源于以下几个方面：（1）变压器绝缘体的老化、降解过程中产生的气体；（2）变压器内部与油接触的活性金属表面（如铜、铁等）的腐蚀产物；（3）变压器内部存在的绝缘材料或固体绝缘层的气体释放；（4）变压器运行过程中，外界环境中进入变压器的气体。
2. 影响变压器油中溶解气体的存在会对变压器的性能和安全性产生以下不利影响：（1）气体在变压器中积聚会导致电晕放电等异常现象，加剧设备老化；（2）有些溶解气体在变压器油中会发生化学反应，产生酸性物质，对变压器内部金属与绝缘材料的腐蚀加剧；（3）气体的存在会降低变压器油的绝缘性能，缩短变压器的使用寿命；（4）变压器油中气体增加会导致油的体积变大，进而影响变压器油的流动性和传热性。
二、变压器油中溶解气体的检测技术1. 气体浓度检测气体浓度检测是评估变压器油中溶解气体含量的主要方法之一。
常用的气体浓度检测技术包括：（1）气体色谱法：利用气体色谱仪检测变压器油中各种气体的含量，通过对色谱图的解析和比对，确定各种气体的浓度。
（2）红外光谱法：利用红外传感器对变压器油中的溶解气体进行检测，通过红外光谱的吸收峰进行气体浓度的定量分析。
（3）超声波法：通过超声波传感器对变压器油进行扫描，测定气体的传递速度以及声速的变化，进而计算出气体的浓度。
2. 气体成分分析除了检测气体的浓度外，对气体成分进行精确分析也是重要的一步。
常用的气体成分分析技术有：（1）质谱法：利用质谱仪对变压器油中溶解气体进行定性和定量分析，通过碰撞诱导解离（CID）技术，实现气体分子的碎片化，进而确定气体成分。
变压器油中的溶解气体分析方法
变压器油中的溶解气体分析方法随着变压器的使用年限逐渐增长，变压器油中的溶解气体也会越来越多。
这些溶解气体会导致油的劣化和变压器内部部件的氧化腐蚀，从而影响变压器正常运行。
因此，分析变压器油中的溶解气体，了解其类型和含量，对变压器的维护和管理非常重要。
那么，变压器油中的溶解气体分析方法有哪些呢？一、气相色谱法气相色谱法是目前应用较广泛的溶解气体分析方法之一。
该方法适用于水、空气、油和气体中的溶解气体的分析。
变压器油中的溶解气体分析中，气相色谱法可以分析二氧化碳、乙烯、甲烷等气体。
气相色谱法的分析原理是将混合气体样品与气相色谱柱中填充的固定相分离。
气相色谱法具有分离效果好、分离速度快、分析灵敏度高等特点。
但是，气相色谱法需要有较高的分析仪器设备和专业技术，使用成本相对较高。
二、傅里叶变换红外光谱法傅里叶变换红外光谱法是一种将样品吸收红外辐射产生的光谱进行处理以获取样品化学结构信息的分析方法。
在变压器油中的溶解气体分析中，该方法适用于氢气、氧气、氮气、二氧化碳等气体的检测。
傅里叶变换红外光谱法的分析原理是通过改变样品中各种化学键所吸收的红外光的频率来对样品分析。
该方法具有快速、准确、不需要分离样品等优点。
但是，傅里叶变换红外光谱法需要对样品进行前处理，如稀释、过滤等，同时也需要高质量的样品和分析仪器设备。
三、电化学分析法电化学分析法是一种利用电化学方法进行分析的技术。
在变压器油中的溶解气体分析中，该方法适用于氢气、氧气、二氧化碳等气体的检测。
电化学分析法的分析原理是利用电极反应与被测物质间的作用，测定电荷变化或者释放的能量，并进一步计算出被测物质的含量。
该方法具有实时、便捷、经济等优点，但也存在着变压器油中其他成分对溶解气体分析的干扰问题。
综上所述，变压器油中的溶解气体分析方法有多种，每种方法具有不同的优缺点和适用范围。
因此，在实际应用中需要根据分析要求和条件选择合适的分析方法，综合考虑分析精度、成本和可操作性等因素，以实现对变压器油中溶解气体的高效分析和准确检测，提升变压器的正常运行和使用寿命。
dlt722-2016变压器油中溶解气体分析和判断导则
dlt722-2016变压器油中溶解气体分
析和判断导则
变压器油中溶解气体分析和判断导则
变压器就像一个可以调节电力输出的设备，它是电力系统的重要组成部分，为此，变压器的安全和正常运行是必不可少的。
变压器的主要工作介质是变压器油，变压器油是变压器正常运行和长期使用保障的前提条件，所以变压器油要定期检查和更换，以保证变压器正常工作。
在检查更换变压器油时，除了查看油的外观、温度等，需要对变压器油中的溶解气体进行分析和判断。
变压器油中的溶解气体主要有甲烷、乙烷、碳酸氢根等几种，它们不仅表现为
变压器的故障的警告信号，并且通过检测可以推断出变压器的运行状态。
因此，为了安全和可靠地检测变压器油中的溶解气体，《DLT722-2016变压器油中溶解气体
分析和判断导则》提出了一系列精细化的技术要求，保证了检测变压器油中溶解气体的准确性、稳定性和可靠性。
《DLT722-2016变压器油中溶解气体分析和判断导则》提出，电力元件现场变
压器油应按照GB/T11099-2005的规定进行油品抽样，然后在500ml大型瓶中进行
油量控制，即抽样好的油原样保存，确保所抽取的油与原油处理一致。
在实际使用之前，应将油样过滤，去除r237、r250及其他金属及杂质。
然后进行精滤，去除
油样中各类污染物，而后，把油样加入检测设备中。
检测时使用排气法，对油样中的溶解气体的含量进行检测，检测结束后按照规定进行数据计算和处理。
进行变压器油检测时，必须遵循《DLT722-2016变压器油中溶解气体分析和判
断导则》的要求，确保检测结果的准确性，以便进行及时有效的保护与维护变压器，使变压器能够正常安全使用。
变压器油中溶解气体的检测与分析方法探索
变压器油中溶解气体的检测与分析方法探索引言：变压器是电力系统中重要的电力设备之一，在运行过程中变压器油作为冷却介质和绝缘材料起着关键的作用。
然而，长期以来，变压器油中溶解气体的生成和积聚一直是变压器运行中的一个难题。
溶解气体的存在会导致变压器油的劣化，甚至引发油介质击穿，对变压器的正常运行带来威胁。
因此，对变压器油中溶解气体的检测与分析方法进行探索具有重要意义。
正文：一、溶解气体的生成机理变压器油中溶解气体的生成主要与以下几个因素相关：油质的选择、油箱封闭程度、变压器工作温度和质量等级。
1. 油质的选择变压器油可分为两类：矿物油和合成油。
矿物油来源于石油提炼，含有较高的芳香烃，易于溶解气体。
而合成油则基本不含芳香烃，溶解气体的能力较差。
2. 油箱封闭程度油箱的封闭程度决定了油中溶解气体的生成速度。
封闭程度较高的油箱能够减少外界气体的进入，从而降低溶解气体的生成。
3. 变压器工作温度变压器工作温度越高，油中溶解气体生成的速度越快。
高温会促进气体从固体、液体进入变压器油的过程，进而增加溶解气体的数量。
4. 质量等级变压器油的质量等级直接影响油中溶解气体的含量。
较高等级的变压器油中溶解气体含量较低，因为在生产过程中会有更严格的气体抽取和处理措施。
二、溶解气体的检测方法1. 溶解气体浓度的现场检测方法现场检测方法主要基于变压器运行时油中溶解气体的示值。
常用的现场检测方法有油中溶解气体百分含量的测定和油中气体含量的计算方法。
（1）油中溶解气体百分含量的测定油中溶解气体百分含量的测定通常采用气体色谱法。
该方法通过将变压器油样品中的溶解气体进行分离和检测，通过测定峰高峰面积或峰面积百分比的方法来确定不同气体成分的含量。
（2）油中气体含量的计算方法油中气体含量的计算方法根据变压器油的颜色和油中溶解气体的浓度之间存在的关系，通过颜色标度来估计溶解气体的含量。
2. 溶解气体种类的检测方法溶解气体种类的检测方法主要用于确定变压器油中气体组分的种类和含量。
变压器油中溶解气体含量试验探讨
ห้องสมุดไป่ตู้引言
在变压器中，绝缘油（变压器油）的应用十分广泛，因其绝缘性能优良、电气性能好，具有良好的热工性能，在工业中的应用较多，在变压器与断路器设备中，是用量最为广泛的绝缘介质与冷却液。但是，在变压器中绝缘油品质的好坏，直接影响着电气设备的使用寿命与电气设备的安全性能，因此在变压器电气设备使用的过程中，需要对变压器油的性能与气体含量进行质量监控与检验工作，这是保证电气设备有效运行的重要途径。变压器油中溶解气体含量的检测，是变压器电气设备厂商及用户广泛采用的手段以方法之一，分析变压器工作的过程中发生的局部放热与低能量放电的故障情况，能够有效地判断变压器电气设备的质量、故障的性质及设备的损坏情况，以便于更好地对设备进行维护与管理。
2.2.4变压器油氧化试验
对于变压器油的氧化试验主要采用的是中石化公司研制的氧化试验台架进行测试，本次进行试验的具体参数如下：输入电压为330kV，试验的输出电流为4.5A，试验的测试温度为95℃，试验的高压为8100V，变压器中的氧气流量为34mL/min。在试验时，将一定量的新变压器油装入变压器试验架中进行测试，在环境温度达到95℃的情况下，当变压器油的水溶性酸性达到0.014mg KOH/g时，就可以达到试验测试的要求，这时就可以采集该溶液的气体，并对气体的含量进行测试分析。
2.2.2不同温度下的存储测试
（1）取7个125mL的广口瓶，并将拾取的测试液体置于瓶中，在105℃左右的环境中，将样品存储16h，然后在室温下冷却，分析其中的气体成分；（2）在广口瓶中放入25ST0变压器油样品，在105℃左右的环境中，将样品存储16h，然后在室温下冷却，分析其中的气体成分。
2.2.3油中浸渍变压器材料试验
3.2温度对变压器新油溶解气体含量的影响
3.1 变压器油中溶解气体的检测
3.1.2 油中溶解气体的在线监测
变压器油中溶解气体在线检测根据不同的原则 可以分为不同的种类。以检测对象分类可归结为以 下几类： 测量可燃性气体含量（TCG），包括H2、CO和各 类气体烃类含量的总和 测量单种气体浓度 测量多种气体组分的浓度
油中溶解气体在线检测装置主要由脱气、混合气体分 离及气体检测三大部分组成。
表6-5 判断变压器故障性质的特征气体法 序号 1 2 3 4 故障性质 一般过热性故 障 严重过热性故 障 局部放电 火花放电 特征气体的特点 总烃较高，C2H2<5μL/L 总烃较高，C2H2>5μL/L，但C2H2未构成主要成 分，H2含量较高 总烃不高，H2>100μL/L，CH4占总烃的主要 成分 总烃不高，C2H2>10μL/L，H2含量较高
价格 低 较高
结构 简单 复杂
抗污染 性 一般 不存在
真空泵
毛细管柱 血液透析装置 中空纤维装置
短
短 短 短
一般
好 好 好
高
较高 高 高
复杂
简单 复杂 复杂
不存在
差 差 差
目前典型的吹气方法有三种：载气洗脱法、空气 循环法和比色池法，其基本原理是采用吹气方式将溶 解于油中的气体替换出来，使油面上某种气体的浓度 与油中气体的浓度逐渐达到平衡。 抽真空法主要包括波纹管法和真空泵脱气法。
主要成分 H2主导型
异常情况
具体情况
局部放电、 绕组层间短路，绕组击穿；分接开关 电弧放电 接触点间局部放电，电弧放电短路
CH4、C2H4主导 型
C2H2主导型
过热、 接触不良
电弧放电
分接开关接触不（2）三比值法 过热性故障产生的故
障特征气体主要是CH4和
变压器油中溶解气体的检测技术
变压器油中溶解气体的检测技术随着电力工业的发展，变压器的使用越来越广泛。
变压器的正常运行是保障电力系统运行的重要环节。
然而，在变压器的使用过程中，由于多种因素的影响，变压器油中会溶解一定量的气体。
这些溶解气体如果超过一定限度，将会对变压器的正常运行产生不良影响。
因此，对变压器油中溶解气体的检测技术显得尤为重要。
一、背景介绍变压器油是变压器运行中的重要介质，可以起到绝缘、冷却和灭弧等作用。
但是，变压器油在使用过程中会吸收大量的气体，主要有氢、氧、二氧化碳和一氧化碳等，其中含量最多的是氢。
变压器油中溶解的气体主要来自以下几个方面：1. 油质本身：变压器油可能在生产、储存和输送过程中被附带气体污染。
2. 油箱：变压器油在油箱内与大气相接触时，会吸收大气中的气体。
3. 变压器内部：变压器运行时，电气设备放电会产生气体，例如油流中的机械气体、油窝气体和热解气体等。
二、常用的检测技术为了准确检测变压器油中溶解的气体含量，保障变压器的正常运行，现有的检测技术主要包括以下几种：1. 气相色谱法气相色谱法是目前最常用的检测变压器油中溶解气体的方法。
该方法通过将变压器油样品注入气相色谱仪中进行分析，利用不同气体成分的特性在色谱柱中的差异进行分离和检测。
通过峰面积积分法可以准确计算出各种气体的含量。
2. 气溶胶质谱法气溶胶质谱法是一种先进的检测技术，它将液体样品的气相部分直接引入质谱仪中进行分析。
该方法可以快速、准确地检测出变压器油中微量的气体成分，并且对气体成分的分析范围广。
3. 气体释放法气体释放法是一种传统的检测方法，在实验室中被广泛应用。
该方法通过将变压器油样品化为气态，然后通过气体分析仪进行检测。
不同气体的释放温度各异，通过控制加热温度可以选择检测不同成分的气体。
4. 地电场法地电场法是一种非侵入式的检测方法，通过测量变压器周围地电场的变化来判断变压器油中溶解气体的含量。
该方法操作简便，但对检测仪器的精度有一定要求。
变压器油中溶解气体色谱分析
变压器油中溶解气体色谱分析引言：变压器油是变压器循环冷却系统中的重要介质，其中溶解气体的含量和类型对变压器的性能和可靠性具有重要影响。
因此，对变压器油中溶解气体的分析和监测是变压器维护和故障诊断的关键一环。
色谱分析是一种常用的分析方法，对变压器油中溶解气体的分析具有高灵敏度和高分辨率的优势。
本文将介绍变压器油中溶解气体的色谱分析方法及其应用。
一、色谱分析原理色谱分析的基本原理是利用色谱柱对混合物中的组分进行分离。
在变压器油中，溶解气体的组分较复杂，包括氧气、氮气、二氧化碳、甲烷、乙烷等，其含量较低。
为了实现对这些溶解气体的分离和检测，通常使用气相色谱（GC）或气相色谱-质谱联用（GC-MS）技术。
1.气相色谱（GC）：气相色谱是一种基于物质在气相载体流动下在色谱柱中的分离速率差异而实现分离的技术。
在变压器油中，溶解气体首先通过预处理步骤被抽取到气相载体中，然后通过色谱柱的各种理化性质进行分离，最后通过检测器进行定性和定量分析。
2.气相色谱-质谱联用（GC-MS）：气相色谱-质谱联用是将气相色谱和质谱联用在一起，使两种技术的优势相结合，提高溶解气体分析的灵敏度和特异性。
在变压器油中，溶解气体经过气相色谱分离后，进入质谱仪进行逐个组分的鉴定和定量。
二、实验方法1.样品制备：将变压器油样品与一定量的油溶解剂混合，在恒温条件下超声处理一定时间，使溶解气体从油相转移到油溶解剂相。
然后，用高速离心分离出油溶解剂相，并用注射器取样备用。
2.样品进样：将取得的样品注入气相色谱仪或气相色谱-质谱联用仪的自动进样器中。
3.分离分析：在色谱柱中，通过控制温度和流速等条件，使溶解气体分离和逐渐通过柱子。
不同组分根据其在柱中的保留时间进行分离。
4.定量测定：根据溶解气体在柱中的峰面积与标准品的峰面积之间的比较，进行定量测定。
同时，通过质谱仪的鉴定，确保溶解气体的组分准确。
三、应用案例1.气体生成规律研究：通过对不同变压器油样品中溶解气体的分析，可以研究变压器油中气体的生成规律，从而判断变压器的正常运行状态和油的质量状况。
第6章 变压器油中溶解气体的监测与诊断2
气体的比值范围
<0.1 ≥0.1～<1 ≥1～<3
≥3
C2H2／C2H4 0 1 1 2
比值范围的编码 CH4／H2 1 0 2 2
C2H4／C2H6 1 0 1 2
第五节 油中溶解气体分析与故障诊断 二、故障诊断方法
改进的三比值法（P156，表7-11）
气体的比值范围
<0.1 ≥0.1～<1 ≥1～<3
传感器
可燃性气体传感器（接触燃烧式气体传感器），对碳氢类 气体较为敏感。
复合分布式传感器
将多个具有不同工艺和不同材料组成的金属氧化物半导体 传感器（SnO2气敏传感器）构成一个传感器阵列，充分利 用不同气体传感器分辩气体的能力，不同传感器单元分别 响应混合气体中各自的特征气体。
可省去色谱柱，仅由该复合分布式传感器就能完成气体分 离及信号转换功能，是发展方向。
第四节 变压器油中溶解气体的在线监测 二、油气分离
2. 鼓泡脱气法
方法
用定量的空气循环地重复 吹入油中形成许多气泡， 大大增加了气相和液相的 接触面，油中溶解的气体 被拉入气泡并随气泡排出 油面，直到溶解于油中的 气体在油中和油面上空间 中的浓度达到平衡。
第四节 变压器油中溶解气体的在线监测 二、油气分离
（单一气体，聚酰亚胺膜，不需色谱柱，接触燃烧式气体传感器）
第四节 变压器油中溶解气体的在线监测 五、系统结构
常用的变压器油中溶解气体在线监测装置
（三组分或六组分，PFA膜，有色谱柱，接触燃烧式气体传感器）
第四节 变压器油中溶解气体的在线监测
五、系统结构
变压器
F4b 膜
电磁六通阀 气室
定量管
六种气体分布传感器 前置处理部分
变压器油中溶解气体的分析与故障判断
变压器油中溶解气体的分析与故障判断随着变压器运行时间的延长，变压器可能产生初期故障，油中某些可燃性气体则是内部故障的先兆，这些可燃气体可降低变压器油的闪点，从而引起早期故障。
变压器油和纤维绝缘材料在运行中受到水分、氧气、热量以及铜和铁等材料催化作用的影响而老化和分解，产生的气体大部分溶于油中，但产生气体的速率是相当缓慢的。
当变压器内部存在初期故障或形成新的故障条件时，其产气速率和产气量则十分明显，绝大多数的初期缺陷都会出现早期迹象，因此，对变压器产生气体进行适当分析即能检测出故障。
1、变压器油中的气体类别气相色谱法正是对变压器油中可燃性气体进行分析的最切实可行的方法，该方法包括从油中脱气和测量两个过程。
矿物油是由大约2871种液态碳氢化合物组成的，通常只鉴别绝缘油中的氢气(H2)、氧气(O2)、氮气(N2)、甲烷(CH4)、一氧化碳(CO)、乙烷(C2H6)、二氧化碳(CO2)、乙烯(C2H4)、乙炔(C2H2)9种气体，将这些气体从油中脱出并经分析，证明它们的存在及含量，即可反映出产生这些气体的故障类型和严重程度。
油在正常老化过程产生的气体主要是一氧化碳(CO)和二氧化碳(CO2)，油绝缘中存在局部放电时(如油中气泡击穿)，油裂解产生的气体主要是氢气(H2)和甲烷(CH4)。
在故障温度高于正常运行温度不多时，产生的气体主要是甲烷(CH4)，随故障温度的升高，乙烯(C2H2)和乙烷(C2H6)逐渐成为主要物征气体；当温度高于1000℃时(如在电弧弧道温度300℃以上)，油裂解产生的气体中含有较多的乙炔(C2H2)，如果故障涉及到固体绝缘材料时，会产生较多的一氧化碳(CO)和二氧化碳(CO2)。
2、如何判断电气设备的故障性质运用五种特征气体的三对比值判断电气设备的故障性质：(1)C2H2/C2H4≤0.10.1＜CH4/H2＜1C2H4/C2H6＜1时，属变压器已正常老化。
(2)C2H2/C2H4≤0.1CH4/H2＜0.10.1＜C2H4/C2H6＜1时，属低能量密度的局部放电，是含气空腔中的放电，这种空腔是由于不完全浸渍、气体饱和或高湿度等原因造成的。
变压器油中溶解气体的检测
利用某些化学反应与油中溶解气体发生作用，产生明显的颜色变化或沉淀物， 从而判断气体的存在。这种方法具有较高的灵敏度，但操作繁琐，且容易受到 其他化学物质的干扰。
光谱分析法
红外光谱法
利用红外光谱仪对变压器油进行扫描，通过分析光谱图中的 特征峰来判断油中溶解气体的种类和含量。红外光谱法具有 非破坏性、快速、准确等优点，但需要专业的光谱仪和操作 人员。
02
制定科学合理的判定标准，如溶解气体含量的安全阈值、异常
波动范围等，以便及时发现问题并采取相应的措施。
结果可视化
03
利用图表、曲线等方式将分析结果进行可视化展示，便于直观
理解和分析。
06
变压器油中溶解气体检测 技术应用与展望
在电力行业的应用
故障诊断
通过对变压器油中溶解气体的检测，可以判断变压器的内部故障类 型，如过热、放电等，为变压器的维修提供依据。
04
变压器油中溶解气体检测 实验设计与操作
实验材料与设备
01
02
03
变压器油样品
从变压器中取得的代表性 油样，用于溶解气体检测 。
气体检测设备
如气相色谱仪等，用于分 离和检测油中溶解的气体 成分。
实验室常用设备
如烧杯、量筒、移液管、 搅拌器等，用于实验过程 中的样品处理和操作。
实验步骤与操作
油样采集与处理
变压器油中溶解气 体的检测
汇报人：XX
目 录
• 引言 • 变压器油中溶解气体的来源与性质 • 变压器油中溶解气体检测方法与原理 • 变压器油中溶解气体检测实验设计与操作 • 变压器油中溶解气体检测数据分析与处理 • 变压器油中溶解气体检测技术应用与展望
01
引言
变压器油中的溶解气体色谱在线监测系统分析
变压器油中的溶解气体色谱在线监测系统分析摘要变压器油中溶解气体色谱在线监测系统是变压器故障监测工作中应用的先进系统，主要利用溶解气体色谱检测原理，具有检测效率高、精度优良的特点，适合应用于现代变压器设备监测和保护。
本文以变压器油溶解气体色谱在线监测系统为分析对象，主要分析系统常规组成及工作原理，并对关键技术和具体应用进行全面分析，旨在推广色谱在线监测系统应用优势。
关键词；变压器油；溶解气体；色谱在线监测系统变压器油是变压器运行过程中重要材料或组件、起到变压器绝缘保护的作用。
同时，长时间变压器研究发现，变压器油与变压器联系紧密，变压器工作运行状态变化，将会对变压器油有所影响。
尤其是在故障或者发热情况，会使变压器油产生H2、CH4等气体。
因此，反向推理得出检测气体成分，就能够分析变压器工作状态的原理。
相关专家利用此原理提出气体色谱检测技术，经长时间的实践研究和应用，该检测技术具有超高精度的检测效率，符合变压器故障检测对精度的要求。
而近些年，为了实现变压器运行在线实时监测，专家又开始设计应用气体色谱在线监测系统，从而提升监测工作效率，确保监测良好完成。
1.变压器油的溶解气体色谱在线监测系统研究1.1变压器油溶解气体色谱在线监测系统基本研究监测系统主要是对变压器油及其气体情况进行在线实时监测，根据其工作需求，一般将变压器油溶解气体色谱在线监测系统分为主控室和变压器现场两部分，分别完成监测控制、完成现场运行。
第一，变压器现场运行操作系统主要包括变压器绝缘油、油气分离单元、气室、混合气体分离单元、气敏检测单元、数据采集处理单元。
该模块主要完成气体采集和基本处理工作，为后续的数据分析打好基础，有利于在线监测工作。
第二，主控模块建立单一主控计算机。
利用计算机硬件和硬件构建系统应用平台，计算机负责发送指令，控制变压器现场操作系统，完成数据采集以及相关分析工作。
系统在线监测实施过程中，除了构建基本结构，实现功能最主要的条件是依靠先进技术。
变压器油中溶解气体及微水在线监测系统技术方案
变压器油中溶解气体及微水在线监测系统技术方案一、技术方案概述变压器油中溶解气体及微水是评估变压器运行状态的重要指标之一，因此，建立一个能够实时、准确监测变压器油中溶解气体及微水的在线监测系统是十分重要的。
本文将介绍一种基于红外吸收、电容式传感器等原理的变压器油中溶解气体及微水在线监测系统技术方案。
二、技术原理1. 溶解气体在线监测变压器油中溶解气体是反映变压器内部故障的重要指标，常见的溶解气体有氧气、氢气、可燃气体等。
在本方案中，采用红外吸收原理实现溶解气体的在线监测。
具体地，将变压器油样本放置于红外吸收谱仪中，利用溶解气体在红外波长下吸收的特性，通过与事先建立好的标准库进行比对，得到各种溶解气体的浓度值。
2. 微水在线监测变压器中存在着大量的绝缘油，而油在运行过程中可能因为机械振动、温度变化等原因而产生微水，这会影响绝缘油的性能，甚至对变压器的运行安全造成影响。
因此，在本方案中，采用电容式传感器原理实现微水的在线监测。
具体地，将电容式传感器安装在变压器油箱内部，当油中水含量超过一定阈值时，传感器将产生信号，通过信号放大、处理等步骤，得到微水的浓度值。
三、系统设计1. 硬件设计本方案中，变压器油样本的采集和处理通过自动采样、输送、清洗等机械设备实现。
具体地，采用自动化的样品输送系统将油样品输送至红外吸收谱仪中，通过轴流泵等设备将油样品送至电容式传感器中，实现对溶解气体和微水的在线监测。
2. 软件设计本方案中，溶解气体和微水的在线监测结果通过工业控制计算机实现。
具体地，通过建立标准库、与传感器进行数据交互、分析处理等方式，实现电容式传感器和红外吸收谱仪的数据集成，并对监测结果进行分析和预警，确保变压器的安全稳定运行。
四、总结变压器油中溶解气体和微水的在线监测对于保障变压器的运行安全至关重要。
本文介绍了一种基于红外吸收、电容式传感器等原理的变压器油中溶解气体及微水在线监测系统技术方案，通过系统硬件和软件的设计，能够实现对变压器油中溶解气体和微水的实时、准确监测，为变压器的安全稳定运行提供了保障。
变压器油中溶解气体分析和判断导则
中华人民共和国国家标准变压器油中溶解气体分析和判断导则GB7252 87Gmide fer the analysis and the diagnosis of gases dlssolved in trassformer oll1总则1.1概述正常情况下充油电气设备内的绝缘油及有机绝缘材料，在热和电的作用下，会逐渐老化和分解，产生少量的各种低分子烃类及二氧化碳、一氧化碳等气体，这些气体大部分溶解在油中。
当存在潜伏性过热或放电故障时，就会加快这些气体的产生速度。
随着故障发展，分解出的气体形成的气泡在油里经过对流、扩散，不断地溶解在油中。
在变压器里，当产气速率大于溶解速率时，会有一部分气体进入气体继电器。
故障气体的组成和含量与故障的类型和故障的严重程度有密切关系。
因此，分析溶解于油中的气体，就能尽早发现设备内部存在的潜伏性故障并可随时掌握故障的发展情况。
当变压器的气体继电器内出现气体时，分析其中的气体，同样有助于对设备的情况作出判断。
1.2适用范围本导则适用于充油电气设备，其中包括变压器、电抗器、电流互感器、电压互感器、充油套管等。
1.3检测周期出厂前的检测按有关规定执行并提供试验数据。
投运时及运行中的设备按SD18786《变压器油中溶解气体分析和判断导则》执行。
2取样2.1从充油电气设备中取油样2.1.1概述取样部位应注意所取的油样能代表油箱本体的油。
一般应在设备下部的取样阀门取油样，在特殊情况下，可由不同的取样点取样。
取样量，对大油量的变压器、电抗器等可为50～250ml，对少油量的设备要尽量少取，以够用为限。
2.1.2取油样的容器应使用密封良好的玻璃注射器取样。
当注射器充有油样时，芯子能自由滑动，可以补偿油的体积随温度的变化，使内外压力平衡。
2.1.3取油样的方法一般对电力变压器及电抗器可在运行中取样。
对需要设备停电取样时，应停运后尽快取样。
对于可能产生负压的密封设备，应防止负压进气。
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6.1.3 油中气体分析与故障诊断
1. 是否存在故障的判断
（1）阀值判断法 将油中溶解各气体的浓度与正常极限注 意值作比较，可以判断变压器有无故障。
表6-3 变压器油中溶解气体的注意值（220kV及以下）μL/L
气体组分
H2 C2H2 C1+C2
含量 330kV及以上 150 1 150 220kV及以下 150 5 150
。
可见，固定相对气体组分的分离起着决定性的作用，不 同性质的固定相适应不同的分离对象，应根据分离对象来选 择固定相的材料。常用的固定相材料有活性炭、硅胶、分子 筛、高聚物，主要性质如表6-2所示。
表6-2 油中气体分析用色谱柱的部分固定相材料
柱 长 1m 1m 2m 1m 4m 载 气 N2 Ar H2 N2 N2
C2H4，而放电性故障主要 的特征气体是C2H2和H2， 为此可以采用CH4/H2来区 分是放电故障还是过热故 障。
6-4 CH4/H2与故障类 型关系
国际电工委员会和我国国家标准推荐CH4/H2、 C2H4/C2H6、C2H2/C2H4三个比值来判断故障的性质。 C2H2/C2H4编码决定故障的类型:“0”代表过热故障， “1”代表高能放电故障，“2”代表低能放电故障。
表6-8 改良三比值法的编码规则
特征气体的比值 <0.1 0.1~<1 1~<3 ≥3 0 1 1 2
比值范围编码
C2H2/C2H4
CH4/H2
1 0 2 2
C2H4/C2H6
0 0 1 2
（3）其他故障诊断法 除了特征故障气体法和三比值法，还有立体图示 法、大卫三角法、四比值法等其他一些传统的故障 诊断法。近年来，数学工具开始广泛应用于故障诊 断，并建立了一些以人工智能为基础的故障诊断专 家系统。 实际应用中，由于变压器故障表现形式以及故 障起因均比较复杂，所以在进行故障诊断时，常常 综合利用多种方法以求得到尽可能准确的诊断结果。
1.脱气
脱气法主要有油中吹气法、抽真空取气法、分离膜 渗透法，表6-1给出了简单的优缺点比较结果。其中平板 分离膜、毛细管柱、血液透析装置、中空纤维装置都属 于高分子分离膜的应用，其它都属于抽真空脱气法。
表6-1 油气分离方法比较
油气分离方法 高分子平板透 气膜 波纹管
平衡时 间 长 短
分离效 果 较好 差
6.1 变压器油中溶解气体的检测
6.1.1绝缘故障与油中溶解气体 6.1.2油中溶解气体的在线监测 6.1.3油中气体分析与故障诊断
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6.1.1 绝缘故障与油中溶解气体
变压器的绝缘发生故障时产生故障气体， 故障气体部分溶解于油中，部分进入气体继 电器。变压器绝缘故障主要分为三类：热故 障、电故障及其绝缘受潮，故障不同时，油 中溶解的故障气体成分不同，因此可以通过 分析油中溶解气体的成分来判断变压器存在 的绝缘故障。
小
o o
结
绝缘故障与油中溶解气体
过热故障 放电故障
o
绝缘受潮
油中溶解气体的在线监测
1. 2. 3.
脱气 混合气体分离 气体检测
油中气体分析与故障诊断
o o
特征气体法 三比值法
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（本节完）
热导检测器是一种万能气体检测器，但应用于在线 检测时对制造工艺的要求很高，因此目前应用不是很 广泛。 燃烧电池型传感器目前主要应用于单氢气的检测。 接触燃烧式气敏传感器不受可燃性气体周围气体的 影响，可用于高温、高湿度环境下，同时具有对气体 选择性好、线性度好、响应时间短等优点，但是如果 长期使用，其催化剂易劣化和“中毒”，从而使器件 性能下降或失效。 半导体传感器灵敏度高、结构简单、使用方便、价 格便宜，但其稳定性较差。
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6.1.2 油中溶解气体的在线监测
变压器油中溶解气体在线检测根据不同的原则 可以分为不同的种类。以检测对象分类可归结为以 下几类： 测量可燃性气体含量（TCG），包括H2、CO和各 类气体烃类含量的总和 测量单种气体浓度 测量多种气体组分的浓度
油中溶解气体在线检测装置主要由脱气、混合气体分 离及气体检测三大部分组成。
波纹管法是利用小型电机带动波纹管反复压缩，多次抽真空， 将油中溶解气体抽出来，废油仍回到变压器中。 真空泵脱气法是利用常规色谱分析中的抽真空脱气原理，用 真空泵抽空气来抽取油中溶解气体，废油仍回到变压器油箱。
分离膜渗透法是结构简单、成本低、操作方便， 因此得到了广泛应用，目前采用的透气膜主要有聚 四氟乙烯、聚酰亚胺、聚丙烯、聚六氟乙烯、聚四 氟乙烯混合膜、中空纤维膜以及无机膜如钯银合金 金属膜等，其中高分子透气膜应用更为广泛，例如 日本三菱株式会社利用聚四氟亚乙基全氟烷基乙烯 基醚（PFA）膜从油中有效脱出CH4、C2H6、C2H4、 C2H2、H2和CO六种气体。
（2）根据产气速率判断 判断有无故障要将各组分 的气体浓度和产气速率结合起来，短期内各组分气 体含量迅速增加，但未超过规定的注意值也可判断 为故障。 绝对产气速率为每个运行小时产生某种气体的平 均值，计算公式为：
Ci 2 Ci1 G a t
（6－1）
相对产气速率为每个月（或折算到两个月）产生 某种气体的含量增加量的百分数的平均值，计算公式 为：
价格 低 较高
结构 简单 复杂
抗污染 性 一般 不存在
真空泵
毛细管柱 血液透析装置 中空纤维装置
短
短 短 短
一般
好 好 好
高
较高 高 高
复杂
简单 复杂 复杂
不存在
差 差 差
目前典型的吹气方法有三种：载气洗脱法、空气 循环法和比色池法，其基本原理是采用吹气方式将溶 解于油中的气体替换出来，使油面上某种气体的浓度 与油中气体的浓度逐渐达到平衡。 抽真空法主要包括波纹管法和真空泵脱气法。
固定相
活性炭 5A分子筛 硅胶涂固 定液 HGD-201 GDX502
粒度/目
60～80 30～60 80～ 100 80～ 100 60～80
柱径
3 mm 3 mm 3 mm 2 mm 3 mm
分离的组分
H2、O2、CO、CO2 H2、O2、N2、CO、CO2 CH4、C2H6、C2H4、C3H8、 C2H2、C3H6 CH4、C2H6、C2H4、C3H8、 C2H2、C3H6 CH4、C2H6、C2H4、C2H2、 C3H8、C3H6、C3H4
3. 绝缘受潮
当变压器内部进水受潮时，油中的水分和含湿气 的杂质容易形成“水桥”，导致局部放电而产生H2。 水分在电场作用下的电解以及水和铁的化学反应均可 产生大量的H2。所以受潮设备中，H2在氢烃总量中占 比例更高。有时局部放电和绝缘受潮同时存在，并且 特征气体基本相同，所以单靠油中气体分析难以区分， 必要时根据外部检查和其它试验结果（如局部放电测 试结果和油中微量水分分析）加以综合判断。
3. 气体检测
检测油中溶解气体用的检测器的基本要求是：有足够 的灵敏度；选择性好，对被测气体以外的共存气体或物质不 反应或反应小；响应时间和恢复时间短，恢复时间指传感器 从脱离被测气体到恢复正常状态所需要的时间；重复性好， 性能稳定，维护方便，价格便宜，有较强的抗环境影响能力。 目前应用于油中气体检测的气体检测器主要有热导检测 器、半导体型传感器、催化燃烧型传感器、光敏气体传感器、 燃烧电池型传感器和中局部放 电 油中火花放电 油中电弧 油和纸中电弧 进水受潮或油中气泡
H2，C2H6
C2H6，CO2
表6-4中总结的不同故障类型产生的油中特征气体组分， 只能粗略地判断充油电力变压器内部的故障。因此国内外通 常以油中溶解的特征气体的含量来诊断充油的故障性质。
变压器油中溶解的特征气体可以反映故障点周围的油和纸 绝缘的分解本质。气体组分特征随着故障类型、故障能量及涉 及的绝缘材料不同而不同，即故障点产生烃类气体的不饱和度 与故障源能量密度之间有密切的关系。
5
电弧放电
总烃高，C2H2高并构成总烃中的主要成分，H2 含量较高
CO和CO2与固体绝缘故障有关，无论哪一种放电形式， 除了产生氢烃类气体外，与过热故障一样，只要有固体绝缘介 入，都会产生CO和CO2。因此可以把CO和CO2作为油纸绝缘体 系中固体材料分解的特征气体。
表6-6 特征气体中主要成分与变压器异常情况的关系
表6-5 判断变压器故障性质的特征气体法 序号 1 2 3 4 故障性质 一般过热性故 障 严重过热性故 障 局部放电 火花放电 特征气体的特点 总烃较高，C2H2<5μL/L 总烃较高，C2H2>5μL/L，但C2H2未构成主要成 分，H2含量较高 总烃不高，H2>100μL/L，CH4占总烃的主要 成分 总烃不高，C2H2>10μL/L，H2含量较高
2. 混合气体分离
混合气体分离一般用气相色谱柱完成。它常以 玻璃管、不锈钢管或铜管组成，管内静止不动的一 相（固体或液体）称为固定相；自上而下运动的一 相（一般是气体或液体）称为流动相；装有固定相 的管子（玻璃管或不锈钢管）即为色谱柱。
。
图6-1 色谱柱分离气体组分过程示意图
当流动相中样品混合物经过固定相时，就会与 固定相发生作用。由于各组分在性质和结构上的差 异，与固定相相互作用的类型、强弱也有差异，因 此在同一推动力的作用下，不同组分在固定相滞留 时间长短不同，从而按先后不同的次序从固定相中 流出。分离过程见图6-1。
表6-4 不同故障类型产生的气体组份 故障类型 油过热 主要气体组份 CH4,C2H4 CH4，C2H4，CO， CO2 H2，CH4，C2H2，CO C2H2，H2 H2，C2H2 H2，C2H2，CO2，CO H2 CH4，C2H4，C2H6 CH4，C2H4，C2H6 次要气体组份 H2，C2H6
1. 过热故障
变压器过热故障是最常见的故障，空载损耗、负载损
耗和杂散损耗等转化为热量，当产生的热量和散出的热量平 衡时，温度达到稳定状态。当发热量大于预期值，而散热量 小于预期值时，就发生过热现象。