油溶解氣色譜法(簡稱油色譜法)是一種通過檢測溶解在絕緣油內(nèi)所溶解氣體成分間接對電氣設備內(nèi)部故障判斷的一種方法。這種方法適用于使用礦物絕緣油作為絕緣材料的電氣設備。常見設備如變壓器及附屬套管、PT、CT、油浸式電抗器等。其主要檢測氣體為H2、CH4、C2H6、C2H4、C2H2、CO、CO2等。
(一)絕緣油中氣體的產(chǎn)生
電氣設備中的絕緣油一般是礦物油，是石油的一種分餾產(chǎn)品，其主要成分是烷烴，環(huán)烷烴和烴，以及一部分芳香族不飽和烴等化合物。呈淺黃色，相對密度0.895,凝固點<-45℃。絕緣油分子中含有大量的甲基(-CH3 )，亞甲基(-CH2- )，乙基(-C2H5 )，異丁烯(-CH2CH)等多種基團組成。各種基團之間通過碳碳間化學鍵(單鍵、雙鍵、三鍵)相連。當局部放電或其他故障引起的放電、熱量等外部施加能量大于其鍵能時就會引起某些“碳-碳”或“碳-氫”間化學鍵發(fā)生斷裂，產(chǎn)生自由的氫離子和其他多種碳氫化合物基團，同時短時間內(nèi)這些氫離子及化學基團再次發(fā)生化學反應生成分子量更小的碳氫化合物和少量的氫氣。由于前者的分解反應十分復雜其最終產(chǎn)物也有多種包括H2、CH4、C2H6、C2H4、C2H2、CO、CO2甚至碳單質(zhì)。
在局部放電發(fā)生初期，由于所釋放的能量相對較小，僅能使“碳-氫”鍵(鍵能：338千焦/摩爾)斷裂，主要產(chǎn)物為氫氣。隨著故障的發(fā)展如果所釋放能量達到“碳-碳”(鍵能：607千焦/摩爾)、“碳=碳”鍵(鍵能：720千焦/摩爾)、“碳三碳”(鍵能：960千焦/摩爾)斷裂的條件就會產(chǎn)生其他的碳氫化合物。
實際工作現(xiàn)場如果發(fā)出輕瓦斯動作信號可在氣體繼電器或者油枕膠囊內(nèi)取氣進行分析，進而對變壓器內(nèi)部故障進行判斷。
(二)油色譜法原理
廣泛使用的氣相色譜法屬于對溶解氣體的物理分離方法，這種方法是利用不同氣體的沸點，極性或者吸附性不同，在流動相和固定相之間存在的分配系數(shù)差，使得被測混合氣體在流動過程中在兩相間進行多次分配，從而使各種氣體得到分離。其分析流程為：從絕緣油中取出的混合氣體與惰性氣體(不與任何氣體發(fā)生反應，流動相)混合后進入色譜柱，色譜柱內(nèi)事先準備有液體或固體溶劑(固定相)，由于混合氣體的物理特性(密度、熔沸點等)和化學特性(極性等)不相同因此在各種溶劑中由于濃度差引起的擴散、溶解的速度也不同，這就造成混合氣體中不同成分在色譜柱中整體的移動速度存在差異性，經(jīng)過在色譜柱中兩相間的多次分配，其中分配系數(shù)較小的氣體會較快的通過色譜柱，分配系數(shù)較大的氣體會較慢的通過色譜柱，當色譜柱足夠長時就可以將混合氣體按照成分進行分離，分離出的氣體分別進入檢測儀器就可以分析出混合氣體中的成分及含量。下圖是混合氣體在色譜儀中的分離過程。
氣相法混合氣體在色譜柱中分離過程
氣相色譜分析儀
(三)油色譜法檢測流程(氣象色譜法)
主要檢測流程：1. 取氣，從絕緣油中分離出待測氣體;
2. 充氣，利用高壓氣瓶將惰性氣體(載氣)充入氣路控制系統(tǒng)，并調(diào)節(jié)壓力至所需值;
3. 充入待測氣體，將待測氣體通過“進樣裝置”帶入色譜儀;
4. 分析，待測氣體通過色譜儀后分離成不同組分的氣體依次進入檢測器;
5. 讀數(shù)，分組氣體進入檢測器后經(jīng)過計算機處理得到每種氣體的組分含量。
6. 故障研判，根據(jù)氣體組分含量判斷重游設備內(nèi)部故障種類。
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