色谱分析在变电设备状态检测中的应用.ppt

色谱分析：一般可分为气相色谱和液相色谱色谱分析。 电力系统常用的色谱分析为气相色谱分析。它的名称应该为：变压器油中溶解气体的分析。 气相色谱分析，是化学分析中一种对气体样品的分析方法。它是利用化学分离方法中的塔板理论，即利用色谱柱中的填充物对所分析气体样品中不同物质，的吸附和解析过程的时间不同，达到将分析样品中所要分析的组分分离。再利用不同检测器，对分离的各种物质解析定量检定的目的。 为达到上述目的，气相色谱仪一般主要由进样器；色谱分离柱；检测器和数据采集装置组成。 进样器：手工进样器；自动进样器两种。 色谱分离柱：填充柱、毛细柱（毛细柱和大口径毛细柱）。 色谱检测器：热导检测器、氢焰检测器等等。 数据采集装置：记录仪、计算机。 一、 色谱分析在电力系统的应用 色谱分析在电力系统主要应用于变电充油设备的潜伏性故障的分析和诊断。从变压器油中溶解气体分析这个名称可以发现，它是利用分析充油电气设备中的油，在设备电热故障的作用下，分解为低分子气体还溶解于油中的气体，来分析和诊断设备内部是否存在潜伏性的故障，以及判断故障类型和故障的严重程度。 将气相色谱分析应用油于电力设备的运行状况的分析和诊断，最早出现在二十世纪六十年代日本，其后为美国、欧洲工业发达国家所采用，七十年代中后末八十初进入中国。但进入中国后有了较大的发展，和广泛的应用。1986年第一个专业指导性文件SD187-86《变压器油中溶解气体分析和诊断导则》出版，2000年GB/T17623-1998《绝缘油中溶解气体组分含量的气相色谱测定法》正式颁布。 经过多年的应用实践，变压器油中溶解气体的分析依然是，分析和诊断充油设备运行状态的最有效、最可靠的方法。由它发展而来的变压器在线油检测装置，也是在众多变压器带电、在线监测装置中相对较为可靠的一种。 油色谱在电力系统检测的主要对象为：变压器、充油互感器。 分析和诊断设备故障主要为：内部过热故障（低温过热、高温过热）、内部放电故障（局部放电、高能放电、低能放电等）。 故障诊断的方法：三比值法、改良三比值法等。 故障严重性的诊断：根据产气速率的考察来诊断故障的发展趋势。 二、 变压器油中溶解气体的分析成分和来源 变压器油中溶解气体分析的主要成分为：甲烷、乙烷、乙烯、乙炔、氢气、一氧化碳、二氧化碳七个组分。其中甲烷、乙烯、乙烷、乙炔四个烃类组分含量的合成为总烃。测试单位为：μL/L，即每升油中所含测试组分的微升数。 变压器油是由天然石油经过蒸馏、精炼而获得的一种矿物油。它是由各种碳氢化合物组成的混合物。碳、氢两元素占其全部重量的95～99%。石油基的碳氢化合物有烷烃、环烷烃、芳香烃和烯烃等。物质原子以化学键联系构成分子，造成物质差别的主要因素好似化学键及其键和方式。设备在内部出现电热故障时，故障周围的局部会有较高的温度，当热能超过绝缘油分子间的键能，分子键发生断裂，分子结构发生改变。从高分子的液体裂化为低分子的气体，由饱和的烷烃裂化为不饱和的烯烃、炔烃。 绝缘油在300～800℃时，热分解产生的气体主要是低分子烷烃（甲烷、乙烷）和低分子烯烃（乙烯、丙烯），也含有氢气； 绝缘油暴露于电弧之中时，分解气体大部分是氢气和乙炔，并有一定的甲烷和乙烯； 局部放电时，绝缘油分解的气体主要是氢气和少量的甲烷。火花放电时分解气体主要是氢气和少量的甲烷，还有较多的乙炔； 此外绝缘纸在120～150℃长期加热时，产生一定的一氧化碳和二氧化碳，且后者为主要成分； 绝缘纸在200～800℃下热分解时，除产生碳的氧化物之外，还含有氢烃类气体，一氧化碳/二氧化碳比值越高，说明热点温度越高。 由于烯烃和炔烃的存在，会大大的见地绝缘油的抗氧化能力，因此新绝缘油中一般不会烯烃和炔烃。一般设备在正常运行状态所产生的热能，不会引起绝缘油的分子裂解，故油中一般不会烯烃和炔烃。上述就是变压器油中溶解气体分析和诊断的基本原理。由于故障的类型不同，所产生的热能不同，造成绝缘油裂解生成故障特征气体的成分也不同。 三、设备内的故障类型及相关特征气体 变压器等设备的内部故障一般可分为两类：及过热故障和放电故障。 1、过热故障 过热性故障时由于热应力所造成的绝缘加速劣化，与变压器等的正常运行下的发热是有区别的。过热故障占变压器故障的比例较大，主要部位是分接开关触头间接触不良、载流裸导体连接或焊接不良、铁芯两点或多点接地、铁芯片间短路等，以及局部油道堵塞致使局部散热不良而造成线圈过热性故障等。 如果设备内部的热源处只引起绝缘油的分解时，一般称为裸金属过热。油中气体的特征是烃类个组分的相应增多，其中甲烷和乙烯是特征气体，两者之和