變壓器故障分析中的氣相色譜分析
特高壓電力旗下的油色譜分析儀可以幫助眾多電力工作者更加方便的進行各類電力測試。
變壓器一旦發生故障,將對生產大停電、長周期造成嚴重影響。及時了解油浸式變壓器內部運行情況,找出故障征兆,對保證變壓器安全、可靠、高質量運行具有重要意義。對于油浸式變壓器,線圈和鐵芯都浸在變壓器油中。肉眼和直接測量是無法確定變壓器的隱患的。必須采用一定的技術方法來了解變壓器的運行狀態。
氣相色譜法,又稱色譜法,是一種物理分離技術。其分離原理是將混合物中的成分分布在兩相之間,一是固定相,稱為固定相,另一個是推動混合物流過固定相的流體,稱為活性相。當流動相中的混合物通過固定相時,它與固定相發生相互作用。由于各組分的性質和結構不同,相互作用的大小也不同。因此,在相同驅動力的作用下,不同組分在固定相中的停留時間或長或短,從而依次從固定相流出。稱為色譜分離技術或色譜的技術。以液體為流動相時稱為液相色譜,以氣體為流動相時稱為氣相色譜。
色譜法具有:(1)分離效率高,(2)分析速度快,(3)樣品消耗量少,(4)靈敏度高,(5)適用范圍廣,是許多其他化學分析方法無法比擬的優勢。
氣相色譜的一般流程主要包括三部分:載氣系統、色譜柱和檢測器。具體過程如下圖所示:當載氣攜帶不同物質的混合樣品通過色譜柱時,氣相中的一部分物質會溶解或被吸附到固定相中。氣相中的樣品物質分子也逐漸增加,即樣品中各物質的分子分布在兩相中,最終達到平衡。這種物質在兩相之間溶解和揮發的過程稱為分配過程。當分布達到平衡時,物質在兩相中的濃度之比稱為分配系數,
可見氣相色譜的分離原理是利用不同的物質在兩相之間具有不同的分配系數。當兩相相對運動時,樣品的組分在兩相中重復分布,使原來分布系數差別不大的組分產生很大的分離效果,從而使組分分離。然后進入檢測器識別每個組件。
主要由極端石油和極端物質在不同溫度和能量作用下產生的氣體成分如下:
1) 蒸發汽化和較慢的氧化發生在 140 °C 以下。
2)在140℃~500℃,濟源油的油分解主要產生烷烴氣體,主要是甲烷和乙烷。隨著溫度的升高(500℃以上),油的分解急劇增加,烯烴和氫氣的增加量比較高。速度快,尤其是乙烯,而且在更高的溫度下(約800℃),也會產生乙炔氣。
3)油中有電弧時(溫度超過1000℃,使油裂化的氣體大部分是乙炔和氫氣,還有一定的甲烷和乙烯等)。
4)設備運行過程中,負載變化引起的熱脹冷縮、油隨泵循環產生的湍流、鐵芯磁滯膨脹效應引起的機械振動等.,會導致蛀牙和油的形成。釋放溶解氣體。如果產生的氣泡聚集在設備邊緣結構的高壓應力區,在較高的電場下會引起氣隙放電(一般稱為局部放電),放電本身會進一步引起油的分解和破壞周圍的固體。邊緣材料的分解產生氣體,在電應力的作用下會更有利于氣體的排出。
5)固體物料在較低溫度(140℃以下)長時間加熱時,會逐漸老化變質產生氣體,主要是一氧化碳和二氧化碳,后者是主要成分。
6)在高于200℃的作用下,固體邊界材料除碳氧化物外還會分解出氫氣和烴類氣體。一氧化碳和二氧化碳的比例在不同的溫度下是不同的。這個比例是在低溫下。小但在高溫下大。
7)鋼鐵等金屬材料起催化作用,水與鐵反應生成氫氣。此外,奧氏體不銹鋼可以儲存氫,在與油類接觸最多的情況下,氫會釋放出來并溶解在油中。