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    变压器故障分析中气相色谱技术的分析
    发布者:msnbbsn  发布时间:2023-06-05 09:14:36  访问次数:62

    变压器故障分析中气相色谱技术的分析
    作者:www.whhnlc.com  发布时间:2016-12-01

     变压器一旦出现故障,将对生产产生停电面大、周期长的严重影响。及时了解油浸变压器内部运行情况并发现故障苗头,对保证变压器安全、可靠、优质运行有十分重要的意义。对于油浸式变压器,线圈和铁蕊全部浸没在变压器油中,无法通过肉眼及直接丈量来判定变压器的故障隐患,必须采用一定的技术方法来了解变压器的运行状况。
        气相色谱法的原理色谱法又叫层析法,它是一种物理分离技术。它的分离原理是使混合物中各组分在两相间进行分配,其中一相是不动的,叫做固定相,另一相则是推动混合物流过此固定相的流体,叫做活动相。当活动相中所含的混合物经过固定相时,就会与固定相发生相互作用。由于各组分在性质与结构上的不同,相互作用的大小强弱也有差异。因此在同一推动力作用下,不同组分在固定相中的滞留时间有长有短,从而按先后秩序从固定相中流出,这种借在两相分配原理而使混合物中各组分获得分离的技术,称为色谱分离技术或色谱法。当用液体作为活动相时,称为液相色谱,当用气体作为活动相时,称为气相色谱。
        色谱法具有:(1)分离效能高、(2)分析速度快、(3)样品用量少、(4)灵敏度高、(5)适用范围广等很多化学分析法无可与之相比的优点。
        气相色谱法的一般流程主要包括三部分:载气系统、色谱柱和检测器。具体流程见下图:当载气携带着不同物质的混合样品通过色谱柱时,气相中的物质一部分就要溶解或吸附到固定相内,随着固定相中物质分子的增加,从固定相挥发到气相中的试样物质分子也逐渐增加,也就是说,试样中各物质分子在两相中进行分配,最后达到平衡。这种物质在两相之间发生的溶解和挥发的过程,称分配过程。分配达到平衡时,物质在两相中的浓度比称分配系数,也叫平衡常数,以K表示,K=物质在固定相中的浓度/物质在活动相中的浓度,在恒定的温度下,分配系数K是个常数。
        由此可见,气相色谱的分离原理是利用不同物质在两相间具有不同的分配系数,当两相作相对运动时,试样的各组分就在两相中经反复多次地分配,使得原来分配系数只有微小差别的各组分产生很大的分离效果,从而将各组分分离开来。然后再进进检测器对各组分进行鉴定。
        尽缘油和尽缘材料在不同温度和能量作用下主要产生的气体组分,回纳如下:

     1)在140℃以下时有蒸发汽化和较缓慢的氧化。
        2)尽缘油在140℃到500℃时油分解主要产生烷类气体,其中主要是甲烷和乙烷,随温度的升高(500℃以上)油分解急剧地增加,其中烯烃和氢增加较快,乙烯尤为明显,而温度(约800℃左右)更高时,还会产生乙炔气体。
        3)油中存在电弧时(温度超过1000℃,使油裂解的气体大部分是乙炔和氢气,并有一定的甲烷和乙烯等。
        4)设备在运行中,由于负荷变化所引起的热胀和冷缩,用泵循环油所引起的湍流,以及铁芯的磁滞伸缩效应所引起的机械振动等,都会导致形成空穴和油开释溶解气体。假如产生的气泡集在设备尽缘结构的高电压应力区域内,在较高电场下会引起气隙放电(一般称为局部放电),而放电本身又能进一步引起油的分解和四周的固体尽缘材料的分解,而产生气体,这些气体在电应力作用下会更有利于放电产生气体。这种放电使油分解产生的气体主要是氢和少量甲烷气体。
        5)固体尽缘材料,在较低温度(140℃以下)长期加热时,将逐渐地老化变质产生气体,其中主要是一氧化碳和二氧化碳,且后者是主要成分。
        6)固体尽缘材料在高于200℃作用下,除产生碳的氧化物之外,还分解有氢、烃类气体,温度不同,一氧化碳和二氧化碳的比值有所不同,这一比值在低温时小而高温时大。
        7)铁钢等金属材料起催化作用,水与铁反应产生氢气。此外,奥氏不锈钢材能蕴躲氢,与尽缘油接触开释出来溶解于油中。
        有时设备内并不存在故障,而由于其他原因,在油中也会出现上述气体,要留意这些可能引起误判定的气体来源。

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