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(jìn)行各類電力測試。
變壓器一旦發(fā)生故障,將對生產(chǎn)大停電、長周期造成嚴(yán)重影響。及時(shí)了解油浸式變壓器內(nèi)部運(yùn)行情況,找出故障征兆,對保證變壓器安全、可靠、高質(zhì)量運(yùn)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(shù)方法來了解變壓器的運(yùn)行狀態(tài)。
氣相色譜法,又稱色譜法,是一種物理分離技術(shù)。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(gè)是推動(dòng)混合物流過固定相的流體,稱為活性相。當(dāng)流動(dòng)相中的混合物通過固定相時(shí),它與固定相發(fā)生相互作用。由于各組分的性質(zhì)和結(jié)構(gòu)不同,相互作用的大小也不同。因此,在相同驅(qū)動(dòng)力的作用下,不同組分在固定相中的停留時(shí)間或長或短,從而依次從固定相流出。稱為色譜分離技術(shù)或色譜的技術(shù)。以液體為流動(dòng)相時(shí)稱為液相色譜,以氣體為流動(dòng)相時(shí)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(xué)分析方法無法比擬的優(yōu)勢。
氣相色譜的一般流程主要包括三部分:載氣系統(tǒng)、色譜柱和檢測器。具體過程如下圖所示:當(dāng)載氣攜帶不同物質(zhì)的混合樣品通過色譜柱時(shí),氣相中的一部分物質(zhì)會(huì)溶解或被吸附到固定相中。氣相中的樣品物質(zhì)分子也逐漸增加,即樣品中各物質(zhì)的分子分布在兩相中,最終達(dá)到平衡。這種物質(zhì)在兩相之間溶解和揮發(fā)的過程稱為分配過程。當(dāng)分布達(dá)到平衡時(shí),物質(zhì)在兩相中的濃度之比稱為分配系數(shù),
可見氣相色譜的分離原理是利用不同的物質(zhì)在兩相之間具有不同的分配系數(shù)。當(dāng)兩相相對運(yùn)動(dòng)時(shí),樣品的組分在兩相中重復(fù)分布,使原來分布系數(shù)差別不大的組分產(chǎn)生很大的分離效果,從而使組分分離。然后進(jìn)入檢測器識別每個(gè)組件。
主要由極端石油和極端物質(zhì)在不同溫度和能量作用下產(chǎn)生的氣體成分如下:
1) 蒸發(fā)汽化和較慢的氧化發(fā)生在 140 °C 以下。
2)在140℃~500℃,濟(jì)源油的油分解主要產(chǎn)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(huì)產(chǎn)生乙炔氣。
3)油中有電弧時(shí)(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(shè)備運(yùn)行過程中,負(fù)載變化引起的熱脹冷縮、油隨泵循環(huán)產(chǎn)生的湍流、鐵芯磁滯膨脹效應(yīng)引起的機(jī)械振動(dòng)等.,會(huì)導(dǎo)致蛀牙和油的形成。釋放溶解氣體。如果產(chǎn)生的氣泡聚集在設(shè)備邊緣結(jié)構(gòu)的高壓應(yīng)力區(qū),在較高的電場下會(huì)引起氣隙放電(一般稱為局部放電),放電本身會(huì)進(jìn)一步引起油的分解和破壞周圍的固體。邊緣材料的分解產(chǎn)生氣體,在電應(yīng)力的作用下會(huì)更有利于氣體的排出。
5)固體物料在較低溫度(140℃以下)長時(shí)間加熱時(shí),會(huì)逐漸老化變質(zhì)產(chǎn)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(huì)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(gè)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(yīng)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(huì)釋放出來并溶解在油中。