關(guān)于減少變壓器油中溶解氣體分析誤差的探討＊

（青海省電力公司檢修公司，青海西寧 810000）

0 引言

20世紀(jì)60年代中期我國(guó)開(kāi)始對(duì)了變壓器油中溶解氣體的分析研究，現(xiàn)在廣泛應(yīng)用的方法是氣相色譜法，此方法開(kāi)始于20世紀(jì)70年代初，用于變壓器內(nèi)部各類(lèi)潛在性故障的檢測(cè)。通過(guò)氣相色譜法檢測(cè)出來(lái)的變壓器絕緣油中溶解氣體的組分含量，能初步判斷出變壓器的內(nèi)部是否存在潛在性故障，再結(jié)合其他高壓類(lèi)電氣試驗(yàn)進(jìn)行綜合分析，能綜合判斷設(shè)備內(nèi)部存在的潛在性故障，在判斷出故障的大概位置和性質(zhì)后，聯(lián)合一次檢修等專(zhuān)業(yè)積極采取相應(yīng)措施，提前制定作業(yè)計(jì)劃，避免潛在性故障的繼續(xù)發(fā)展。《輸變電設(shè)備狀態(tài)檢修試驗(yàn)規(guī)程（Q/GDW1168-2013）》中所列變壓器的全部試驗(yàn)項(xiàng)目，其中油中溶解氣體分析被放在了最首要的位置進(jìn)行分析。由此可以看出，油中溶解氣體的氣相色譜分析在變壓器等充油設(shè)備的故障判斷及安全運(yùn)行中能發(fā)揮出無(wú)法替代的作用。所以在日常工作中，為了能減少油色譜分析中的誤差，需要掌握正確的氣相色譜分析方法，檢測(cè)出準(zhǔn)確的油色譜分析數(shù)據(jù)，能最大程度地提高潛在性故障診斷的準(zhǔn)確性[1]。

1 誤差的原因分析及減小試驗(yàn)數(shù)據(jù)誤差的方法

在進(jìn)行變壓器油的氣相色譜分析過(guò)程中，中間的操作環(huán)節(jié)較多，應(yīng)盡量減少或避免每個(gè)環(huán)節(jié)重可能存在的誤差。變壓器油的氣相色譜分析過(guò)程由四個(gè)環(huán)節(jié)組成，分別是：（1）變壓器等充油設(shè)備的油樣采集；（2）油樣的脫氣；（3）色譜分析儀器的標(biāo)定；（4）油樣樣品氣體含量的分析。下面對(duì)四個(gè)環(huán)節(jié)分別進(jìn)行分析。

1.1 變壓器充油設(shè)備的油樣采集

1.1.1 在油樣采集過(guò)程中一般遵循如下注意事項(xiàng)

（1）油樣采集應(yīng)嚴(yán)格按GB/T 7597 電力用油(變壓器油、汽輪機(jī)油)取樣方法要求進(jìn)行取樣。取樣容器采用100ml的全玻璃注射器，采樣前檢查取樣器具的完好性：注射器密封是否良好，靈活性是否滿(mǎn)足要求，如果發(fā)現(xiàn)有卡澀的情況，應(yīng)立即更換；檢查注射器密封帽的密封性是否良好，密封帽應(yīng)無(wú)破損，不得漏氣。（2）來(lái)到取樣設(shè)備后，應(yīng)仔細(xì)檢查設(shè)備的取油閥，確定取油閥的操作方法，避免因操作不當(dāng)導(dǎo)致取油口噴油。在取樣前應(yīng)排出取油閥中的殘油和死體積油，并使用橡膠軟管連接取油閥和注射器，盡量減少變壓器油與空氣的接觸，依靠變壓油箱體自身的壓力自然推動(dòng)注射器至所需刻度（取油時(shí)50ml～80ml的油體積，脫氣時(shí)40ml的油體積），注射器蓋好密封帽后應(yīng)觀察注射器中無(wú)氣泡。（3）油樣應(yīng)裝在專(zhuān)用取樣箱中，在運(yùn)輸途中盡量避免劇烈震動(dòng)，必須避光。（4）當(dāng)遇到設(shè)備的取油閥存在無(wú)法擰開(kāi)等情況時(shí)，不要野蠻操作，可以在不同的取樣部位取樣，一般優(yōu)先選取下部取油閥取樣，無(wú)法取油時(shí)可以從中部或上部取樣（上部取樣需要確保足夠的安全距離）。特殊情況時(shí)，可以選擇多部位取油，來(lái)確定故障的大約部位或比較故障的嚴(yán)重程度。取樣時(shí)應(yīng)同時(shí)記錄設(shè)備的負(fù)荷情況、油溫、有何異常等。

1.1.2 油樣采集過(guò)程中應(yīng)避免的情況

（1）取色譜油樣時(shí)，有時(shí)為了貪圖方便，使用玻璃瓶或飲料瓶（甩干的飲料瓶）在空氣中直接放油取樣，長(zhǎng)途帶回試驗(yàn)室后，又使用注射器從瓶中抽取油樣進(jìn)行色譜分析試驗(yàn)。這樣操作雖然帶來(lái)了一時(shí)的方便，但也會(huì)帶來(lái)隨之而來(lái)的問(wèn)題：從設(shè)備中取出的油樣，其原有的部分氣體，如一氧化碳和氫氣就會(huì)跑掉一部分，因?yàn)橐谎趸己蜌錃庠谟椭械娜芙舛仁亲钚〉模瑲錃鉃?.0%、一氧化碳為9.0%；空氣中的氧氣、氮?dú)狻⒍趸己退值纫踩菀诐B入到油樣中，使最終的分析結(jié)果不夠準(zhǔn)確[2]。（2）取樣過(guò)程中有時(shí)會(huì)存在人為原因，由于擔(dān)心設(shè)備中的變壓器油會(huì)放的太多造成浪費(fèi)，在取樣的時(shí)候，為節(jié)省用油而不放油或少放油的，這樣就會(huì)取到設(shè)備中的殘油或死體積油，后期進(jìn)行油色譜分析的時(shí)候，結(jié)果就不能準(zhǔn)確地反映設(shè)備當(dāng)時(shí)的運(yùn)行狀況，使分析結(jié)果有一定的誤差。（3）取樣過(guò)程中如果不能按照規(guī)范的操作方法進(jìn)行取油，就會(huì)在源頭使得油樣不真實(shí)，后續(xù)的試驗(yàn)步驟再仔細(xì)，得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)果也不能最真實(shí)地反映設(shè)備的運(yùn)行狀況。

1.2 油樣的脫氣過(guò)程

1.2.1 油樣的脫氣應(yīng)遵循如下注意事項(xiàng)

（1）取樣后應(yīng)盡快進(jìn)行分析，保證在四天內(nèi)完成色譜分析工作。用于儲(chǔ)氣的容器采用5ml的全玻璃注射器，注射器應(yīng)密封良好、橡膠密封帽應(yīng)不漏氣。（2）將油樣注射器中的油樣推至儲(chǔ)氣注射器中0.5ml左右的試油作為潤(rùn)滑和密封。然后，將油樣注射器中的油推至40ml，套上橡膠密封帽并確保無(wú)氣泡，注入5ml～10ml氮?dú)夂螅纯蛇M(jìn)行振蕩脫氣；將儲(chǔ)氣注射器插入雙頭針頭，針頭垂直向上，慢慢排出注射器內(nèi)的空氣和試油，使試油充滿(mǎn)儲(chǔ)氣玻璃注射器內(nèi)壁縫隙處，從而避免了注射器殘存空氣和漏氣。（3）振蕩完成后，應(yīng)將油樣平衡氣快速導(dǎo)入至儲(chǔ)氣的玻璃注射器中。在轉(zhuǎn)移平衡氣的時(shí)候動(dòng)作要迅速，如果準(zhǔn)備工作還沒(méi)有做好，就先將油樣注射器保存在振蕩儀器內(nèi)，待準(zhǔn)備好時(shí)再取出；取出后放置時(shí)間不宜過(guò)久，油溫下降后會(huì)帶來(lái)試驗(yàn)誤差。

1.2.2 取樣和脫氣兩個(gè)環(huán)節(jié)操作不當(dāng)，將會(huì)產(chǎn)生以下問(wèn)題

（1）變壓器油中的溶解氣體所含的七個(gè)組分分別是：氫氣、一氧化碳、二氧化碳、甲烷、乙烯、乙炔、乙烷，其中氫氣的檢測(cè)是最不好掌握的，比較常見(jiàn)的情況是檢測(cè)結(jié)果偏低，甚至?xí)霈F(xiàn)測(cè)不出的情況。但從氫氣產(chǎn)生的機(jī)理可知，當(dāng)油中產(chǎn)生乙烯或乙炔時(shí)，也必然會(huì)產(chǎn)生氫氣。那在實(shí)際的氣體檢測(cè)過(guò)程中，如果在這種情況下測(cè)出氫氣的含量極其微小的話(huà)，大概率應(yīng)該是色譜儀儀器本身或者是工作人員操作方法上存在的問(wèn)題。（2）由氣體擴(kuò)散定律（Graham）可知，氫氣的密度和分子量在變壓器油中溶解氣體七個(gè)組分中是最小的，所以它的擴(kuò)散速度也就最快也就是說(shuō)氫氣更容易擴(kuò)散。綜上所述，變壓器油在取樣和脫氣這兩個(gè)環(huán)節(jié)操作的是否恰當(dāng)，直接會(huì)影響到色譜分析中氫氣含量的準(zhǔn)確性。

1.3 色譜分析儀儀器的標(biāo)定及樣品的進(jìn)樣過(guò)程

1.3.1 色譜分析儀儀器的標(biāo)定

儀器開(kāi)機(jī)后，在其運(yùn)行穩(wěn)定后才可以進(jìn)行標(biāo)定，在注入標(biāo)準(zhǔn)氣體前應(yīng)檢查氣體是否為合格氣體，如果不合格應(yīng)立即更換。每次開(kāi)機(jī)做油樣分析時(shí)，儀器都一定要進(jìn)行標(biāo)樣的校驗(yàn)，通過(guò)標(biāo)樣的校驗(yàn)來(lái)了解整個(gè)油色譜分析儀系統(tǒng)的運(yùn)行情況。儀器標(biāo)定時(shí)應(yīng)盡量排除各種疏忽，動(dòng)作迅速而準(zhǔn)確，保證兩次或兩次以上的標(biāo)定數(shù)據(jù)，重復(fù)性在2.5%以?xún)?nèi)，如果色譜分析儀的穩(wěn)定性較差，或者操作條件發(fā)生突變時(shí)，為保證準(zhǔn)確性應(yīng)增加標(biāo)定次數(shù)。

1.3.2 樣品的進(jìn)樣過(guò)程

（1）工作人員在進(jìn)行進(jìn)樣操作時(shí)，一定要穩(wěn)，在穩(wěn)的同時(shí)要做到“三快”，即進(jìn)針要快、推針要快、取針要快。另外注意在進(jìn)樣時(shí)，不要讓針頭抵在進(jìn)樣器上，否則會(huì)出現(xiàn)漏氣，使測(cè)試結(jié)果偏低。進(jìn)樣時(shí)讀取注射器的刻度時(shí)應(yīng)平視注射器，保證氣體的注氣量。（2）整個(gè)進(jìn)樣過(guò)程要能做到“三防”，即防樣氣失真、防漏出樣氣以及防操作條件變化。

1.4 油樣樣品氣體含量的分析

做油樣時(shí)，要記錄當(dāng)時(shí)的室溫、空氣濕度和大氣壓力。儀器分析完數(shù)據(jù)后，計(jì)算時(shí)要認(rèn)真仔細(xì)，及時(shí)更改樣品的脫氣量，計(jì)算出數(shù)據(jù)后應(yīng)先看各組分有無(wú)超標(biāo)，再將各個(gè)組分的含量與以往試驗(yàn)結(jié)果相比，查看變化情況。

2 結(jié)語(yǔ)

變壓器油中溶解氣體分析過(guò)程中，只要工作人員本著認(rèn)真、負(fù)責(zé)的態(tài)度，操作時(shí)按照規(guī)范進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)，盡量避免誤差的產(chǎn)生，色譜分析過(guò)程中所產(chǎn)生的誤差就會(huì)大大的減少。