便携式色谱仪在变压器故障分析中的应用

本文主要阐述了在工作现场利用便携式色谱仪对变压器进行事故分析和诊断，说明了便携式色谱仪的关键技术和实施方法及它的组成和工作原理、性能特点，并举例说明它在现场可立刻对设备的运行状况作出分析，给出设备能否继续运行的意见；它可以提高工作效率，保证变压器及电网系统的安全经济运行。

利用气相色谱法检测油中溶解气体具有很多其它方法所没有的优点，长期以来一直得到油务化验人员的青睐，我们经常使用的实验室色谱仪，为保障电力系统的安全运行做出了很大贡献；但随着科技的发展，实验室色谱仪的弊端也逐渐体现了出来，比如从取油样到色谱分析的全过程来看，操作环节多且样品在长途运输过程会因溶解气体逸散而使检测结果误差增大，特别是当变压器出现报警或异常情况需确认和判断故障是否存在、严重程度时分析不够及时。我们目前新购进的中分2000便携式变压器油色谱分析系统，不但可以作为常规分析仪器在实验室使用，而且当充油电气设备出现异常时可拿到现场立刻对设备运行状况作出分析，并通过工作站专家诊断系统来判断变压器内部运行状况，可对变压器是否运行作出判断，因此节约了大量的宝贵时间，弥补了试验室色谱分析的不足，是目前电力系统所必需的检测仪器。

便携式色谱仪

便携式变压器色谱仪的关键技术及实施方法：

色谱仪的核心部件为色谱柱和检测器，除此之外还有气路控制系统、温度控制系统以及配套的数据记录与处理系统（色谱工作站），而在进行变压器油色谱分析时，油气分离方法是色谱系统之外的另一个关键技术。

油气分离技术在国家标准《绝缘油中溶解气体组分含量的气相色谱测定法》和电力行业标准《变压器油中溶解气体分析和判断导则》中，油气分离方法推荐采用溶解平衡法和真空脱气法两种。通过现有市场上正在使用的两种脱气方法来看，真空脱气法虽然自动化程度高，但是存在流程复杂、分析误差大和故障率高的不足，用量很少，而溶解平衡法由于流程简单、易于操作等优点被试验室色谱分析广泛使用。溶解平衡法的原理为：在恒温条件下，油样在和洗脱气体构成的密闭系统内通过机械振荡，使油中溶解气体在气、液两相达到分配平衡。通过测试气相中各组分浓度，并根据平衡原理导出的奥斯特瓦尔德（Ostwald）系数计算出油中溶解气体各组分的浓度。

经过综合比较和分析各种油气分离方法，为保持与试验室分析数据可比性、保证脱气稳定可靠，本系统脱气装置采用溶解平衡脱气技术。为减小体积，脱气装置内部采用模块式加热、单次二个油样，体积小巧并方面携带。

组分分离技术

在柱色谱中，样品的分离过程是在色谱柱中进行的，因此，色谱柱是气相色谱操作的关键环节之一。色谱柱的分离效能主要取决于柱中固定相的选择和填充工艺。同时色谱柱的种类、柱管材料、形状、尺寸、安装密封以及老化处理方法等对样品的分离检测也有较大影响。

由于变压器油脱气后为多种混合气体，为使国标要求的气体得到好的分离度，我们首先采用单柱双检测器气路流程试验不同固定相和不同长度的色谱柱。通过对单根色谱柱各种情况的试验分析，虽然试验效果通过对转化炉分流降低一氧化碳和二氧化碳的峰高使分离度有了很好的改观，但与双柱方式相比分离度仍然不是很好，调节难度比较大，综合分析色谱柱的装配质量、效率和使用寿命，本系统采用国标推荐的双柱流程。

将组分转变为电信号，便于记录测量和处理。目前变压器油中溶解气体分析主要采用氢火焰检测器和热导型检测器，这两种检测器较为成熟，性能稳定可靠，检测灵敏度高，因此可在便携色谱中直接采用。

气源系统

气路系统可以说是色谱仪最重要的辅助系统，为保证系统长期稳定工作，试验室常用具有一定容量的高压钢瓶或气体发生器，但是这些气源在便携系统中不易携带，特别是氢气气源，使用高压钢瓶存在一定的安全风险，而使用气体发生器又存在配制电解液和运输过程中漏液的问题，所以，本系统在设计气源系统时的基本原则是将各种气源有效地集成到便携系统中，既要保证系统稳定和试验安全，又要尽可能的延长试验时间和方便携带。

（1）氮气气源：主机内置一个0.27L的铝合金气瓶，气瓶出口集成开关阀、减压阀、安全阀和压力表，主机后部安装有快速充气接口，在试验室一次充气后可以连续使用三十多小时。

（2）氢气气源：主机内置一个0.27L氢气气瓶，气瓶内采用化学储氢方式，主机后部安装有快速充气接口，在试验室一次充气后可以连续使用160小时。由于气瓶内氢气储存的特殊性，不但使系统工作稳定性，而且保证了系统的安全性。

（3）空气气源：根据氢焰检测器的特点，在系统工作时空气使用较多，而实验室所用空气为高压钢瓶或带有储气罐的发生器，难以实行小型化，故本系统为保证空气的正常使用和减小整机重量，采用不带压缩机的微型气泵进行供气。另外为保证FID基线不会因气流波动造成基线出现锯齿状的干扰信号，在空气一路加装了稳压和稳流控制元件，同时通过试验增加精密气阻对流速进行“滤波”，保证了氢焰基线的稳定性。

便携式变压器色谱仪的组成和工作原理

系统概况：中分2000便携式色谱系统式采用当今国际最新虚拟仪器技术和微结构技术开发出的集色谱检测、分析、专家诊断于一体的智能化系统，可以在现场及时准确的分析变压器油中溶解气体含量，并通过工作站专家诊断系统来判断变压器内部运行状况，可对变压器是否运行作出判断，因此节约了大量的宝贵时间，弥补了试验室色谱分析的不足，是当前油色谱分析的重要检测仪器。

系统组成：系统主要由便携主机、振荡仪和笔记本上的工作站组成。便携色谱主机和便携脱气振荡仪都不带操作面板，仪器控制由便携工作站虚拟面板来操作，脱气振荡仪用通讯线与便携色谱主机连接；色谱主机具有数据传输和自检功能（超温、开路、短路、欠压、过压、欠流、过流诊断等）；便携色谱工作站软件带虚拟面板，用它来启动仪器、显示和自诊断仪器操作参数并实现采集、分析、专家诊断、报告打印等功能。