油溶解氣色(sè)譜法(簡稱油色譜法)是一種通過檢測溶解在絕緣油內所溶解氣體成分間接對電氣設備內部故障判斷的一種方法。這種方法適用於使用礦物絕緣油作(zuò)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(yóu)浸式電抗器等。其(qí)主要檢測(cè)氣體為H2、CH4、C2H6、C2H4、C2H2、CO、CO2等。
(一)絕緣(yuán)油中氣體的產生
電氣設備中(zhōng)的絕緣油(yóu)一般是(shì)礦物油,是石油的一種(zhǒng)分餾產品,其主要成分是烷烴,環烷烴和烴(tīng),以(yǐ)及一部分芳香族(zú)不飽和(hé)烴等化合物(wù)。呈(chéng)淺黃色,相(xiàng)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(chéng)。各種(zhǒng)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(diàn)或其他故障引起的放(fàng)電(diàn)、熱量等外部(bù)施加能量大於其(qí)鍵能時就會引起某些“碳-碳”或“碳(tàn)-氫”間化學鍵發生斷(duàn)裂,產生自由的氫離子和其他多(duō)種碳氫化合(hé)物基團,同時(shí)短時間內這些氫離子(zǐ)及化學基團再次發生化學反應生(shēng)成分子量更小的碳氫化合物和少量的氫氣。由(yóu)於前者的分(fèn)解反應十(shí)分複雜其最終產物也有多種包括(kuò)H2、CH4、C2H6、C2H4、C2H2、CO、CO2甚至碳(tàn)單質。
在局部放電發生初期(qī),由於所釋放(fàng)的能量相對較(jiào)小,僅能使(shǐ)“碳-氫”鍵(鍵能:338千焦(jiāo)/摩爾)斷裂(liè),主要產物為氫氣。隨著故障的發展如果所釋放(fàng)能量達到“碳-碳”(鍵能:607千(qiān)焦/摩(mó)爾)、“碳=碳”鍵(鍵能:720千(qiān)焦/摩爾)、“碳三碳”(鍵能:960千焦/摩爾)斷裂的條件就會產生其他的碳氫化合物。

實際工作現(xiàn)場(chǎng)如(rú)果發出輕瓦(wǎ)斯動作信號可在氣體繼電器(qì)或者油枕膠囊內取氣進行分析,進而對變壓器內部故障進行判斷。

(二)油色譜法原理
廣泛使用的氣相色譜法屬於對溶解氣體的物理分離方(fāng)法,這(zhè)種方法是利(lì)用不同氣體的沸點,極性或者吸附性不同,在流(liú)動相和固定相之間存在的(de)分(fèn)配係數差,使得(dé)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(chéng)為:從絕緣油中取出的混合氣體與惰性氣體(不與任何氣體發生反應,流動相)混合後進入色譜柱,色譜柱內事(shì)先準備有液體或固體溶劑(固定相),由於混(hún)合氣體的(de)物理特性(密度、熔沸(fèi)點(diǎn)等)和化學特性(極性等)不相同因此在各種(zhǒng)溶(róng)劑(jì)中由於濃度差引起的擴(kuò)散、溶解的速度也不同,這就造成混合氣體中不同成分在(zài)色譜柱(zhù)中整體的移動速度存在差異性,經過在(zài)色譜(pǔ)柱中(zhōng)兩相間的多次分配,其中分配係數較小的氣體會較快的通過色譜柱,分配係數較大(dà)的氣體會較(jiào)慢的(de)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(de)氣(qì)體分別進入檢測儀器就可以分析出混合氣體中(zhōng)的(de)成分及含量。下圖是混合氣體在色譜儀中(zhōng)的分離過程。

氣相法混(hún)合氣體在色譜柱中(zhōng)分離過程

氣相色譜分析儀
(三)油色譜(pǔ)法檢測流程(氣象色譜法)
主要檢測流程:1. 取氣(qì),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)充入氣路控製係統,並調節壓力至所(suǒ)需值;
3. 充入待測氣體,將(jiāng)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後分離成不同組分的氣(qì)體依次進入檢測器(qì);
5. 讀數,分組氣體(tǐ)進入檢測器後經過計算機處理得到(dào)每(měi)種氣體的(de)組分含量。
6. 故障研判,根據氣體組(zǔ)分含量判斷重遊設備內部故障種類。