油中气体的气相色谱分析技术概述.ppt

油中气体的气相色谱 分析技术概述,制作：王炜,气相色谱分析法以发现充油设备早期潜伏性故障为主，是一种灵敏、有效的方法。 电气试验以发现暴露性故障为主，发现时故障已发展到一定程度或已然形成。,气相色谱技术包括检测技术和分析技术。,变压器油的分解特性： 乙烯生成的温度高于甲烷和乙烷，约为500。 乙炔约在8001000生成，低于800时只有少量生成。油氧化反应(老化反应)时，有少量CO和CO2生成。 油碳化成颗粒的温度是500800。 所以在特定温度下，含有一种气体产气率出现最大值，随温度升高，产气率最大的气体依次为甲烷乙烷乙烯乙炔。,气体的分析对象： 根据我国现行标准，主要对以下气体进行分析： H2 氢气 CH4甲烷、C2H6乙烷、C2H4乙烯、C2H2乙炔 CO一氧化碳、CO2二氧化碳 其中CH4甲烷、C2H6乙烷、C2H4乙烯、C2H2乙炔之和称为烃类气体总和，简称总烃。,油中气体的来源： 由故障产生。 由材料老化产生。 由其他非故障引起。,故障判定及分类： 依据导则规定的油中气体含量限值即注意值，但注意值不是设备是否能够继续运行和真正存在故障的唯一标准，当达到注意值时，应追踪分析，查明原因，加强监视。 注意值包括两个方面，气体含量注意值和气体增长率注意值。,气相色谱分析技术内容： 气相色谱分析技术内容包括分析油中气体产生的原因及变化、明确判断有无故障和故障性质及严重程度、判断故障的发展趋势、提出相应的应对措施等。,一、故障性质分析,判断故障性质的方法常见的有四种，其中最常用的是特征气体分析法和三比值判断法。,特征气体判断法,三比值法 三比值是指C2H2C2H4、CH4H2、C2H4C2H6三项比值，从这三项比值的大小和规律来判断充油设备内部存在的故障，这种方法称为三比值判断法。 三比值法中，对应于一定的比值范围，以不同的编码表示出来，利用编码规则判断故障性质和严重程度。,三比值法的应用原则： 1只有根据气体各组分含量的注意值或气体增长率的注意值有理由判断设备可能存在故障时，气体比值才是有效的，并应予计算。 2假如气体的比值与以前的不同，可能有新的故障重叠在老故障或正常老化上。为了得到仅仅相应于新故障的气体比值，要从最后一次的分析结果中减去上一次的分析数据，并重新计算比值(尤其是在CO和CO2含量较大的情况下)。在进行比较时，要注意在相同的负荷和温度等情况下和在相同的位置取样。,3由于溶解气体分析本身存在的试验误差，导致气体比值也存在某些不确定性，因此在使用比值法判断设备故障性质时，应注意各种可能降低精确度的因素（主要是检测因素），尤其是对正常值普遍较低的电压互感器、电流互感器和套管，更要注意这种情况。,其他分析方法,气体含量变化分析法 氢气H2变化 任何热和电方面的故障都会生成H2，温度越高，H2与总烃的比例越低，但绝对值越高。高、中温故障H2与总烃比例一般在27左右。 乙炔C2H2变化 当有电弧放电时，乙炔一般占总烃的2070。乙炔超标且增长速率较快，可能有高能量放电。,甲烷CH4、乙烯C2H4变化 热性故障时两者之和一般可占总烃的80以上，温度越高，C22H4的比例也增加。 一氧化碳CO、二氧化碳CO2变化 变压器中CO的正常值约为800LL。CO和CO2气体含量的变化反映了设备内部绝缘材料老化或故障，因此要重视CO和CO2的变化。,气体含量比值分析法：当总烃超过注意值时 C2H2C2H4，小于0.1时为过热故障，大于0.1时为放电故障。 C2H4C2H6，小于1.0时为低温过热故障，大于1.0小于3.0时为中温过热故障，大于3.0时为高温过热故障。 如果是导电回路的故障，可能同时存在乙炔，并且C2H4C2H6比值较高。 如果是磁路故障，一般无乙炔存在，同时C2H4C2H6比值也较低。,CH4H2，小于1.0时为放电故障，大于1.0时为放电兼过热故障。 COCO2，大于0.33或小于0.09时表明有纤维材料分解。这项比值也可用CO2CO判断，大于7.0时表明有纤维材料老化分解，小于3.0时表明故障时有固体绝缘材料参与，故障温度高于200。 C2H2H2，用于判断变压器有载开关是否存在内部渗漏，当比值大于2.0时，一般认为有载开关可能存在内部渗漏。,二、故障严重程度判断,过热故障可分为低温、中温、高温过热，放电故障可分为电晕、火花、电弧放电，当应用 “故障性质分析”中介绍的方法进行故障性质分析时，可同时判断故障的严重程度。一般地说，当出现高温过热和火花、电弧放电故障，中温过热涉及到纸绝缘时，都需立即安排停电检修，消除故障。,故障发展趋势判断 采用定期连续采样检测监控的方法。 1. 根据产气速率及总烃含量判断法 故障发展趋势通常是通过产气速率判断的，同时产气率还代表着故障的严重程度。产气速率有两个标准，绝对产气速率和相对产气速率，由于绝对产气速率能较好地反映出故障发展程度和性质，不论纵向(历史数据)、横向(同类产品)都有较好的可比性，一般采用绝对产气速率来判断比较准确。,绝对产气速率： Ci,2第二次取样 LL Ci,1第一次取样 LL t取样间隔时间 实际运行d(天) m总油量 油密度 tm3 ，一般取0.85,总烃产气速率与故障性质关系,相对产气速率： 应用绝对产气速率要求的元素和条件较多，采用相对产气速率会更方便。 大于10月时应引起注意。,总烃含量判断法 1总烃绝对值小于注意值，总烃产气速率小于注意值，变压器正常。 2总烃绝对值大于注意值，不超过3倍，产气速率小于注意值，变压器有故障，但发展缓慢，可继续坚持运行。 3总烃绝对值大于注意值，不超过3倍，总烃产气速率为注意值的12倍，则变压器有故障，应缩短测试周期，可继续监视运行，密切注意发展。 4总烃绝对值大于注意值3倍，产气速率大于注意值3倍，变压器有严重故障，发展迅速，应采取措施或安排检修。,2. 根据总烃变化趋势 充油设备内部存在故障，总烃含量的变化有两类，一是与时间大致成正比增长关系，表明故障已然形成并长期存在，应视为较严重的故障。 一种总烃值不随时间变化，出现时增时减的现象，说明内部可能存在间断性故障，如铁心间断性多点接地等，出现这种情况一般可继续监视运行。,3. 应用TD 图法判断故障发展趋势 设备内部存在高温故障和放电性故障时，绝大多数情况下 C2H4C2H63，编码为2，这时可以CH4H2为纵轴，C2H2C2H4为横轴，即构成了T（热）D（放电）图。 应用TD图能迅速判断故障性质，也能非常直观地反映出故障的发展趋势和严重程度。,故障部位的判断 故障发展趋势判断方法能知道变压器故障程度或发热点温度范围，但却不知道故障的部位，即故障发生的部位是磁回路还是导电回路。 利用总烃含量与电压或电流成正比的关系，能较准确地判断过热回路的故障部位，称为总烃伏安法。,曲线比较法： 按运行日志提供的电压、负荷电流数据，计算出每日或一定时间间隔的变压器电源电压和电流平均值，以时间为横轴，做出电压、电流曲线，再将连续监测的总烃曲县绘于图中，对三条曲线进行比较。 总烃随电压升高，为磁回路故障。 总烃随电流升高，为导电回路故障。,CO和CO2的分析 绝缘纸开始热解时产生的主要是CO2，随着温度的升高，CO开始出现并随之增高，使COCO2的比值上升，当升至800左右时，COCO2的比值可达到2.5。 绝缘油产生的CO和CO2的含量很低，在230600范围内，CO2很低，CO检测不到，在局部、火花放电同时存在时，CO也不明显，CO2仅占气体含量总量的5。,应用气相色谱分析 应注意的事项,1、应用三比值法应注意的事项 气体含量正常的，比值无意义。 只有气体含量足够高（通常超过注意值），且综合分析确有故障时才能应用。 由于一种故障对应于一组比值，当有多种故障时，可能找不到对应的比值组合，需根据具体情况做出判断。,当采用IEC三比值法时，可能出现没有列入的三比值组合，采用改良法这种情况可不再出现，但需进行分析才能做出判断。 三比值法不适于由气体继电器气体分析。 如气体比值与前一次不同，可能有新的故障重叠在老故障或正常老化上，为得到新故障比值，要减去上一次的分析数据，并重新计算比值。,2、数据分析时的注意事项 110kV及以下的油浸变压器为自然循环冷却，当出现故障，尤其是冬季或负荷较小时，可能出现总烃高峰值与负荷高峰值错位现象。 采样部位和采样时间、方式对总烃反映速度也有较大影响。,3、可能出现误判断的原因通常有： 在油箱上带油补焊。 有载开关灭弧室向本体渗漏油。 充油设备消除故障后，未对油彻底脱气或未进行油处理。 补油时由所补油或补油过程中带入。 油在制造过程中精制质量影响或油中杂质影响 。,真空滤油机或滤（注）油机故障。 所留气体为出厂试验时高电压造成，投运前未采样进行检测。 多次或多种故障数据叠加。 非故