色譜儀及其在電力工業中的應用

對物質混合物進行色譜分離和分析的裝置稱為色譜儀…… 色譜儀由：進樣系統、色譜柱、檢測器、配準和恆溫系統、接收分離組分的裝置組成。色譜儀是液體和氣體，具體取決於流動相的聚集狀態。最常用的是展開色譜法。

色譜儀的工作原理如下。載氣通過可變或恆速壓力和流量調節器從氣球連續送入色譜柱。該柱被放置在恆溫器中並填充有吸附劑。溫度保持恆定，最高可達 500 °C。

液體和氣體樣品用注射器注入。該色譜柱將多組分混合物分離成幾種二元混合物，其中包括載體和一種被分析的組分。根據二元混合物的組分被吸附的程度，混合物以特定順序進入檢測器。根據檢測結果，記錄輸出成分的濃度變化。檢測器中發生的過程被轉換成電信號，然後以色譜圖的形式記錄下來。

在過去的十年中，它在電力行業中得到了普遍應用。變壓器油的色譜分析，在變壓器的診斷中顯示出良好的結果，有助於識別溶解在油中的氣體並確定變壓器中是否存在缺陷。

電工只是拿了個樣品 變壓器油, 將其交付給實驗室，化學服務的員工在那裡進行色譜分析，然後根據獲得的結果得出正確的結論，並決定是否進一步使用變壓器，或者是否需要維修或更換。

根據變壓器油脫氣的方法，有幾種取樣方法。接下來，讓我們看看兩種最流行的方法。

如果通過真空進行脫氣，則將樣品放入密封的 5 或 10 毫升玻璃注射器中。注射器的鬆緊度檢查方法如下：將柱塞拉到底，將針頭的末端插入塞子，推動柱塞，使其到達注射器的中部，然後將塞子浸入針頭中，連同柱塞半壓在水下的注射器。如果沒有氣泡，則注射器是緊的。

變壓器有一根用於油樣取樣的支管。清洗支管，放掉其中一定量的積油，用油洗淨注射器和抽油器，然後取樣。採樣操作按以下順序執行。帶塞子7的三通5通過管2連接到支管1，管3連接到水龍頭4。

打開變壓器閥門，然後打開水龍頭 4，通過它排出最多 2 升的變壓器油，然後關閉。注射器6的針頭穿過三通5的塞子7插入並且注射器充滿油。稍微打開閥門 4，從注射器中擠出油——這是在清洗注射器，重複此過程 2 次。然後在註射器中取出油樣，將其從塞子中取出，然後將其插入準備好的塞子中。

關閉變壓器閥門，拆下抽油系統。注射器上標有日期、取樣員工姓名、地點名稱、變壓器標記、取油地點（儲油槽、進油口），之後將注射器放入一個特殊的容器，它被送到實驗室。通常，標記以縮寫形式完成，解碼記錄在日誌中。

如果計劃對溶解的氣體進行部分分離，則在特殊的油收集器中採集樣品。精度會更高，但需要的油量更大，最多可達 3 升。活塞 1 最初沉入底部，裝有溫度傳感器 3 的氣泡 2 在閥門 4 關閉的情況下被擰入孔 5，同時閥門 6 關閉。塞子 8 封閉油底殼下部的孔 7。樣品取自噴嘴 9，用連接到變壓器托盤的塞子封閉。排出 2 升油。

帶有活接螺母 10 的管子連接到支管上。帶螺母的活接頭朝上，這樣可以讓油一點一點地排出，每秒不超過 1 毫升。氣泡 2 出來，桿 11 通過開口 7 壓在活塞 1 上，使活塞上升。轉動集油器，將螺母10旋入孔5，直至油停止流動。

油分離器以每分鐘半升的速度充滿變壓器油。當活塞1的手柄12出現在孔7中時，將塞子8安裝到位，在孔7處。切斷供油，不斷開軟管，翻轉集油器，將接頭10斷開，確保油到達噴嘴 5，氣泡 2 擰到位，必須關閉閥門 4。集油器送實驗室進行色譜分析。

樣品在分析前儲存不超過一天。實驗室分析允許獲得顯示溶解氣體含量與標準偏差的結果，電工服務決定變壓器的未來命運。

色譜分析可讓您確定溶解油中的含量：二氧化碳、氫氣、一氧化碳，以及甲烷、乙烷、乙炔和乙烯、氮氣和氧氣。最常分析的是乙烯、乙炔和二氧化碳的存在。分析的氣體量越少，檢測到的早期故障的種類就越少。

目前，由於色譜分析，可以識別兩組變壓器故障：

• 絕緣缺陷（紙油絕緣放電、固體絕緣過熱）；

• 帶電部件的缺陷（金屬過熱、漏油）。

第一組缺陷伴隨著一氧化碳和二氧化碳的釋放。二氧化碳的濃度作為敞口式變壓器和變壓器油氮氣保護條件的判斷標準。臨界濃度值已經確定，可以評估第一組的危險缺陷；有專門的桌子。

第二組缺陷的特徵是在油中形成乙炔和乙烯，並伴有氫氣和甲烷。

第一組缺陷與繞組絕緣損壞有關，代表著最大的危險。即使對缺陷部位有輕微的機械作用，也可能已經形成電弧。這種變壓器主要需要維修。

但二氧化碳也可能由於與線圈故障無關的其他原因而產生，例如，原因可能是油老化或與冷卻系統故障相關的頻繁過載和過熱。錯誤地將二氧化碳而不是氮氣送入冷卻系統，因此在得出任何結論之前考慮化學分析和電氣測試數據非常重要。您可以比較在類似條件下運行的類似變壓器的色譜分析數據。

在診斷過程中，絕緣體的位置將呈深棕色，並且在整個絕緣體的一般背景中清晰可見。絕緣體上可能有分支枝條形式的洩漏痕跡。

靠近固體絕緣的帶電連接故障是最危險的。二氧化碳濃度的增加表明固體絕緣受到影響，在比較類似變壓器的分析數據時更是如此。測量繞組的電阻，確定故障。具有這些缺陷的變壓器，以及具有第一組缺陷的變壓器，必須首先進行修理。

如果乙炔和乙烯的二氧化碳濃度超過正常濃度，則會導致磁路或部分結構過熱。這樣的變壓器需要在未來六個月內進行大修。重要的是要考慮其他原因，例如與冷卻系統故障有關的原因。

在對第二組已確定損壞的變壓器進行維修工作時，他們在損壞部位發現了固體和粘稠的油分解產物，它們呈黑色。當變壓器在維修後重新啟動時，在維修後的第一個月內進行快速分析，很可能會顯示之前檢測到的氣體的存在，但它們的濃度會低得多；二氧化碳濃度不會增加。如果濃度開始增加，缺陷仍然存在。

油膜保護變壓器和其他經分析不能確定疑似固體絕緣損壞的變壓器，應進行高級溶解氣相色譜分析。

伴隨著頻繁放電的固體絕緣損壞是最危險的損壞類型。如果有兩個或兩個以上的氣體濃度比表明，變壓器的進一步運行是有風險的，只有在製造商允許的情況下才允許，並且該缺陷不得影響固體絕緣。

每兩週重複一次色譜分析，如果在三個月內溶解氣體濃度的比例沒有變化，那麼剛性絕緣不會受到影響。

氣體濃度的變化率也指示缺陷。隨著頻繁排放到油中，乙炔的濃度每月增加 0.004-0.01% 或更多，並且每月增加 0.02-0.03% - 頻繁排放到固體絕緣中。過熱時，乙炔和甲烷濃度的增加速度會降低，在這種情況下，需要對油進行脫氣，然後每六個月分析一次。

按照規定，變壓器油的色譜分析必須每六個月進行一次，750kV變壓器必須在投運後兩週進行分析。

用於化學色譜分析的變壓器油的實驗室測試

通過色譜分析對變壓器油進行有效診斷，如今可以減少許多電力系統中昂貴的變壓器維護工作量。不再需要斷開網絡來測量絕緣特性，只需對變壓器油進行取樣即可。

因此，當今變壓器油的色譜分析是在其出現的最早階段監測變壓器缺陷不可或缺的方法，它可以讓您確定缺陷的預期性質及其發展程度。評估變壓器的狀況通過溶解在油中的氣體濃度及其增加率，將它們與極限值進行比較。對於電壓為 100 kV 及以上的變壓器，必須至少每六個月進行一次此類分析。

色譜分析方法可以評估絕緣體的劣化程度、載流部件的過熱程度以及油中是否存在放電。根據變壓器絕緣預期擊穿的程度，根據一系列分析後獲得的數據，可以評估是否需要將變壓器停運並送修。發現缺陷越早，意外損壞的風險就越小，維修工作量也就越小。