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        變壓器故障分析中氣相色譜技術的分析
        作者:www.annoyed-army-wife.com  發布時間:2016-12-01

         變壓器一旦出現故障,將對生產產生停電面大、周期長的嚴重影響。及時了解油浸變壓器內部運行情況并發現故障苗頭,對保證變壓器安全、可靠、優質運行有十分重要的意義。對于油浸式變壓器,線圈和鐵蕊全部浸沒在變壓器油中,無法通過肉眼及直接丈量來判定變壓器的故障隱患,必須采用一定的技術方法來了解變壓器的運行狀況。
            氣相色譜法的原理色譜法又叫層析法,它是一種物理分離技術。它的分離原理是使混合物中各組分在兩相間進行分配,其中一相是不動的,叫做固定相,另一相則是推動混合物流過此固定相的流體,叫做活動相。當活動相中所含的混合物經過固定相時,就會與固定相發生相互作用。由于各組分在性質與結構上的不同,相互作用的大小強弱也有差異。因此在同一推動力作用下,不同組分在固定相中的滯留時間有長有短,從而按先后秩序從固定相中流出,這種借在兩相分配原理而使混合物中各組分獲得分離的技術,稱為色譜分離技術或色譜法。當用液體作為活動相時,稱為液相色譜,當用氣體作為活動相時,稱為氣相色譜。
            色譜法具有:(1)分離效能高、(2)分析速度快、(3)樣品用量少、(4)靈敏度高、(5)適用范圍廣等很多化學分析法無可與之相比的優點。
            氣相色譜法的一般流程主要包括三部分:載氣系統、色譜柱和檢測器。具體流程見下圖:當載氣攜帶著不同物質的混合樣品通過色譜柱時,氣相中的物質一部分就要溶解或吸附到固定相內,隨著固定相中物質分子的增加,從固定相揮發到氣相中的試樣物質分子也逐漸增加,也就是說,試樣中各物質分子在兩相中進行分配,最后達到平衡。這種物質在兩相之間發生的溶解和揮發的過程,稱分配過程。分配達到平衡時,物質在兩相中的濃度比稱分配系數,也叫平衡常數,以K表示,K=物質在固定相中的濃度/物質在活動相中的濃度,在恒定的溫度下,分配系數K是個常數。
            由此可見,氣相色譜的分離原理是利用不同物質在兩相間具有不同的分配系數,當兩相作相對運動時,試樣的各組分就在兩相中經反復多次地分配,使得原來分配系數只有微小差別的各組分產生很大的分離效果,從而將各組分分離開來。然后再進進檢測器對各組分進行鑒定。
            盡緣油和盡緣材料在不同溫度和能量作用下主要產生的氣體組分,回納如下:

         1)在140℃以下時有蒸發汽化和較緩慢的氧化。
            2)盡緣油在140℃到500℃時油分解主要產生烷類氣體,其中主要是甲烷和乙烷,隨溫度的升高(500℃以上)油分解急劇地增加,其中烯烴和氫增加較快,乙烯尤為明顯,而溫度(約800℃左右)更高時,還會產生乙炔氣體。
            3)油中存在電弧時(溫度超過1000℃,使油裂解的氣體大部分是乙炔和氫氣,并有一定的甲烷和乙烯等。
            4)設備在運行中,由于負荷變化所引起的熱脹和冷縮,用泵循環油所引起的湍流,以及鐵芯的磁滯伸縮效應所引起的機械振動等,都會導致形成空穴和油開釋溶解氣體。假如產生的氣泡集在設備盡緣結構的高電壓應力區域內,在較高電場下會引起氣隙放電(一般稱為局部放電),而放電本身又能進一步引起油的分解和四周的固體盡緣材料的分解,而產生氣體,這些氣體在電應力作用下會更有利于放電產生氣體。這種放電使油分解產生的氣體主要是氫和少量甲烷氣體。
            5)固體盡緣材料,在較低溫度(140℃以下)長期加熱時,將逐漸地老化變質產生氣體,其中主要是一氧化碳和二氧化碳,且后者是主要成分。
            6)固體盡緣材料在高于200℃作用下,除產生碳的氧化物之外,還分解有氫、烴類氣體,溫度不同,一氧化碳和二氧化碳的比值有所不同,這一比值在低溫時小而高溫時大。
            7)鐵鋼等金屬材料起催化作用,水與鐵反應產生氫氣。此外,奧氏不銹鋼材能蘊躲氫,與盡緣油接觸開釋出來溶解于油中。
            有時設備內并不存在故障,而由于其他原因,在油中也會出現上述氣體,要留意這些可能引起誤判定的氣體來源。

         

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