摘要：在对变压器进行故障检测的时候，变压器油中溶解气体气相色谱分析发挥的作用非常大。在进行变压器故障测试的过程中采用的是新型热导检测器，在进行检测的过程中，主要是运用高纯氮气、高纯空气作为实验过程中的溶解气体进行实验，并对其在线检测装置的载气情况进行详细实验分析。通过结果我们可以知道高纯氮气相比较而言性比价更高一些。高纯氮气的经济成本非常低、获取非常方便、并且有着非常高的实用性。
关键词：变压器；油中溶解气体；在线监测；适用载气；热导检测器
电网设备在运行的过程中要不断加强对其安全性的重视度，不断提高电力系统运行的稳定性，这样人们的用电需求才能得到满足。一般情况下油浸的电力设备主要由浸在油中的有机绝缘材料和矿物绝缘油等组成，电网系统在正常情况下运行的时候，固体绝缘材料和绝缘油非常有可能会出现变质和老化的情况，同时在这个过程中其还会分解出大量的气体。当电网设备内部出现故障的时候，可以利用溶解气体来对其进行故障诊断。
1试验部分
1．1仪器与试剂
试验仪器采用中分2000B气相色谱仪和NS801变压器油中溶解气体在线监测装置。电力绝缘油溶解气体分析用标准气体为：H2305μL/L、CO305μL/L、CO2709μL/L、CH470．9μL/L、C2H444．8μL/L、C2H28μL/L、C2H643．9μL/L、其余高纯氮气（南京伟创气体有限公司）。高纯氮气：99．99%。高纯氢气：99．99%。高纯空气：O2含量21±1%，其余N2。
1．2分析条件
气相色谱条件：柱温65℃，流量54mL/min，热导温度70℃，氢焰温度150℃，转化炉温度360℃，载气为高纯氮、氢气，检测器TCD和FID。在线监测装置条件：柱前压力0．1MPa，柱箱温度75℃，载气分别为高纯氮气、高纯空气和净化空气，检测器为某新型热导检测器。
1．3试验过程
分别用高纯氮气、高纯空气和净化空气作为载气，在相同条件下，标准气体每次进样1mL，记录分析数据。
2结果与讨论
2．1载气对色谱峰的影响
在同样的试验条件下，换用不同载气得到的色谱图。可以看出，用净化空气作载气时，色谱基线在224．5mV左右，且由于水分的影响基线出现不平稳现象；用高纯空气作载气时，色谱基线在216mV左右；用高纯氮气作载气时，色谱基线在205mV左右。在同样的试验条件下，随着载气成分的减少、载气纯度的升高，色谱基线值不断减小且稳定。用高纯空气和净化空气作载气时，在同一出峰位置，CO出峰不全，且后半部出现倒峰，其原因是由于载气不纯引起的。
2．2不同载气时对峰宽和分离度的影响
由于采用净化空气和高纯空气作为载气时，谱图出现倒峰，因此只讨论采用高纯氮气作为载气时，H2和CO的分离度。
2．3载气对保留因子和保留时间的影响
在色谱柱和流动相流速不变的条件下，死体积是恒定的，因此保留因子的增加体现在保留时间的增加。保留因子是反映色谱柱对化合物保留特性的参数，其值越大，化合物在该分析条件下的保留时间越长。CO由于倒峰的影响，暂不作讨论。结果表明，在相同条件下用高纯氮气作载气时，保留时间短、峰宽变小且峰形变窄。
2．4空气作载气时CO倒峰现象分析
采用高纯空气和净化空气作载气时CO的色谱图出现倒峰现象，载气换作高纯氮气时消失。分析原因，可能是由于载气不纯引起，使得色谱柱对CO保留作用有差异以及检测器对CO的响应均发生了变化。
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当设备在运行过程中内部出现受潮、故障气体或者过热故障的时候，故障气体的含量和成分也会随之出现变化，经过试验我们可以发现油中溶解气体的故障性质、组成和含量和故障本身的严重程度有非常大的关系，因此在实际应用过程中也会将这些气体称之为特征气体。对变压器内部进行故障检测的时候利用的就是溶解气体，其的故障诊断原理主要是基于绝缘材料和绝缘油产气的特点。
在对变压器进行诊断的过程中可以使用很多方法，其中油中溶解法是目前在进行变压器检测过程中一种最常用的方法，这种方法在进行检测过程中采用的是色相谱原理，在对气体进行分析的时候，采用的是在先检测中非常关键的一项技术。这种技术主要是利用不同故障发生时，气体浓度的不同来对变压器的相关故障进行检测，电力设备出现故障的原因和负载状态、故障发展过程以及其的运行环境有着非常大的关系，在对电力设备进行定期维修的时候，一般情况下很难发现这些故障的。在对电力设备进行定期维修的时候，必须要对电力设备进行停电维修，在整个维修的过程中电力设备都处在离线状态，在维修的过程中会造成非常大的电量损失，给电网系统的正常运行造成了非常大的影响，。
对电力设备油进行在线检测主要指为了提高电力设备的可靠性和安全性，这样溶解气体检测手段才能得到更广泛的应用，在线检测装置可以有效的对变压器油的溶解气体进行实时监测，并对相关的样品进行提取分析，将所有获得的奇特都进行综合运算和处理，这样才能及时精准的了解变压器的整体运行状态。在对溶解气体进行分析的时候，一般情况下根据气体的浓度和障碍的不同类型来进行检测的，这种检测方法有着非常大的优点，那就是可以进行不停电检测，在进行检测的过程中也并不会受到外界的影响。
变压器油中溶解气体离线检测技术中常采用热导池检测器（TCD）和氢火焰检测器（FID），虽然这两种检测器的技术都比较成熟，但都存在体积大、成本高、灵敏度低及反应时间长等缺点，因而在实际运用中少有应用。而变压器油中溶解气体在线检测技术中常采用半导体传感器（载气采用高纯空气），同样采用传统的色谱技术，该传感器虽然响应快、灵敏度较高，但存在基线漂移、准确度差及需定期校准等缺点，虽然目前在大量实际应用，但效果并不理想。
目前，以微机电系统（MEMS）技术设计制造的TCD，正在逐步应用于变压器油中溶解气体色谱检测技术，它可以弥补现行半导体检测技术中的不足，能够有效提高检测灵敏度和检测结果的准确性、稳定性。因此，对现有半导体气体检测技术进行改进以适应现场需求是十分必要的。而适用于采用半导体检测技术的变压器油中溶解气体在线监测装置的载气几乎只有高纯空气，但由于高纯空气是由高纯氮气和氧气配比生成，因而价格较高，一般维护单位难以承担。笔者在分析现行技术优缺点的基础上，将基于MEMS技术的TCD检测技术应用于变压器油中溶解气体的在线监测，分别用净化空气、高纯空气、高纯氮气作为变压器油中溶解气体在线监测装置的载气进行论证，为现场产品改造和产品升级换代提供理论依据。
3结束语
综上所述，在进行试验的时候如果采用高纯氮气作为设备载气的话，那么不仅会在一定程度上缩短样品的分析时间，同时还能加快其的出峰，相比较于混合空气而言高纯氮气在进行传质的时候阻力项非小，并且其的分子扩散项非常大，相比较其他两种载气而言，其在范式工程实验过程中柱效得到非常好的提高，还有着获取非常方便的特点。
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论文作者:刘乔
论文发表刊物:《防护工程》2018年第27期
论文发表时间:2018/12/17
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