北方伟业计量集团有限公司
变压器油中溶解气体分析专用气相色谱仪在电力系统中应用广泛,它通过检测绝缘材料、油料等物质在热和电的作用下老化和分解产生的少量烃类和二氧化碳等气体含量变化,来判断和监控充油电力设备的运行状况,是保障设备安全运行的最有效的措施之一。国家标准GB/T17623–2017《绝缘油中溶解气体组分含量的气相色谱测定法》和GB/T7252–2001《变压器油中溶解气体分析和判断导则》及电力行业标准DL/T722–2014《变压器油中溶解气体分析和判断导则》中均规定了分析方法和相关色谱流程。
该类专用色谱仪对传统气相色谱仪进行了改造,由镍触媒转化炉、气体进样阀、多维或单根专用色谱柱、热导检测器(TCD)、氢火焰离子化检测器(FID)和专用工作站等组成,同时具有故障自动诊断和结果显示等功能,可以在短时间内准确测量氢气(H2)、一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)、乙烷(C2H6)、乙烯(C2H4)、乙炔(C2H2)7种气体。另外,它还可以同时测定油中溶解的氮气(N2)和氧气(O2)。专用色谱仪还用于变压器油中气体在线监测装置的校验,王梦君等对变压器油中气体在线监测装置的4种检定技术进行了对比和研究,国家电网制定了将专用色谱仪用于在线监测装置的比对标准的企业标准。由于变压器油中溶解气体含量对安全生产至关重要,因此必须通过检定和校准保证仪器分析结果准确性。米劲臣等通过检定对比了3种专用气相色谱仪的性能,并对检定的计算方法进行了优化
。目前对专用气相色谱仪的研究多集中于检测方法研究,对检定、校准方法研究较少,而在检定实践中,检定人员按照常规气相色谱仪检定方法进行检定面临诸多问题。笔者介绍了各种不同类型仪器的分析流程,从仪器设计原理与流程入手,针对不同问题采取有效措施实施检定与校准,解决了由于不熟悉色谱流程是否存在分流过程,一律按总进样体积计算进样量,导致FID检测限结果偏大和TCD灵敏度偏低;检定过程中遇到检测器不响应或无法积分,就放弃对检测器的检定等问题,提高了变压器油中溶解气体分析专用气相色谱仪的可靠性。
1分析流程
目前变压器油中溶解气体分析专用气相色谱仪有不同的流程方案,且同一厂商提供多种色谱流程。根据GB/T7252–2001,GB/T17623–2017推荐和厂商设计,可以从进样次数、色谱分离流程等角度分为不同的模式。以下按照进样次数进行分类,对色谱分离流程进行介绍。
1.1三次进样、三柱分离模式
三次进样、三柱分离模式的流程见图1。样品通过进样口1由色谱柱1(碳柱)分离,TCD检测器检测H2和O2;样品通过进样口2经色谱柱2(碳柱)分离,经镍触媒转化炉后由FIDA检测CO和CO2;样品通过进样口3,经色谱柱3(GDX–502柱)分离后由FIDB检测烃类化合物。该类仪器的优点是分离与检测流程清晰、互不干扰、可靠性好,但流程较繁琐、费时,样品用量大,已较少采用。
1.2二次进样、双柱分离模式
二次进样、双柱分离模式流程如图2所示。样品通过进样口1经色谱柱1(活性碳柱)分离,用FID检测烃类化合物;样品通过进样口2经色谱柱2(TDX–01柱)分离后,通过TCD检测器检测H2和O2,然后经过转化炉,用FID检测器检测CO和CO2。相比三次进样三柱分离模式,该模式更加紧凑,GB/T17623–2017中列举了该方法,适用于一般仪器。
1.3一次进样、双柱分离模式
一次进样,双柱分流模式的流程见图3。将样品分流到双柱后分别进行分离检测,一部分样品经色谱柱1(GDX–502柱)分离烃类化合物由FID检测;另外一部分样品经色谱柱2(TDX–01柱)分离后先经过TCD检测器检测H2和O2,然后经转化炉转化后由FID检测器检测CO和CO2。
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