电力：197-绝缘油的气相色谱分析--组件篇
油中气体的气相色谱分析技术概述
气相色谱分析技术内容： 气相色谱分析技术内容包括分析
油中气体产生的原因及变化、明确判 断有无故障和故障性质及严重程度、 判断故障的发展趋势、提出相应的应 对措施等。
一、故障性质分析
判断故障性质的方法常见的 有四种，其中最常用的是特征气 体分析法和三比值判断法。
应用气相色谱分析 应注意的事项
1、应用三比值法应注意的事项 ①气体含量正常的，比值无意义。 ②只有气体含量足够高（通常超过注意
值），且综合分析确有故障时才能应用。 ③由于一种故障对应于一组比值，当有
多种故障时，可能找不到对应的比值组合， 需根据具体情况做出判断。
④当采用IEC三比值法时，可能出现没有列 入的三比值组合，采用改良法这种情况可不再出现， 但需进行分析才能做出判断。
度越高，H2与总烃的比例越低，但绝对值越高。 高、中温故障H2与总烃比例一般在27％左右。
②乙炔C2H2变化 当有电弧放电时，乙炔一般占总烃的20 －70％。乙炔超标且增长速率较快，可能有高 能量放电。
③甲烷CH4、乙烯C2H4变化 热性故障时两者之和一般可占总烃的
80％以上，温度越高，C22H4的比例也增加。 ④一氧化碳CO、二氧化碳CO2变化
油中气体的气相色谱 分析技术概述
制作：王炜
气相色谱分析法以发现充油设备早 期潜伏性故障为主，是一种灵敏、有效 的方法。
电气试验以发现暴露性故障为主， 发现时故障已发展到一定程度或已然形 成。
气相色谱技术包括检测 技术和分析技术。
变压器油的分解特性： 乙烯生成的温度高于甲烷和乙烷，约为
500℃。 乙炔约在800－1000℃生成，低于800℃
CH4 C2H4 C2H6 CH4 C2H4 C2H6
电力变压器绝缘油色谱分析流程
电力变压器绝缘油色谱分析流程英文回答：Insulation oil in power transformers plays a crucial role in maintaining the integrity and performance of the transformer. Over time, the oil can degrade due to various factors such as heat, moisture, and contaminants.Insulation oil analysis through colorimetry is a widely used technique to assess the condition of the oil and detect any potential issues with the transformer.The process of insulation oil colorimetry analysis typically involves the following steps:1. Sample collection: A representative oil sample is collected from the transformer. This sample should be taken when the transformer is in operation and at its normal operating temperature. It is important to ensure that the sample is free from any external contaminants.2. Sample preparation: The collected oil sample is then prepared for analysis. This may involve filtration to remove any solid particles or debris present in the oil.3. Colorimetry analysis: The prepared oil sample is subjected to colorimetry analysis. This technique involves measuring the color of the oil using a spectrophotometer. The spectrophotometer measures the absorbance of light at different wavelengths, allowing the determination of theoil's color and the presence of any abnormal coloration.4. Interpretation of results: The obtained colorimetry data is compared with established standards or reference values to assess the condition of the oil. The color of the oil can indicate the presence of oxidation, contamination, or thermal degradation. Any significant deviation from the reference values may indicate the need for further investigation or maintenance.5. Reporting and recommendations: Based on the colorimetry analysis results, a comprehensive report is generated. The report includes the colorimetry data,interpretation of results, and recommendations for any necessary actions. These recommendations may include oil filtration, oil replacement, or further diagnostic tests.For example, let's say I am a maintenance engineer responsible for a power transformer. During routine inspections, I collect an oil sample from the transformer and perform colorimetry analysis. The results show that the oil has a darker color than the reference value, indicating possible thermal degradation. Based on this finding, I recommend further investigation and possibly an oil replacement to prevent any potential damage to the transformer.中文回答：电力变压器的绝缘油在维持变压器的完整性和性能方面起着至关重要的作用。
绝缘油气相色谱分析实验室间比对结果评估案例分析
绝缘油气相色谱分析实验室间比对结果评估案例分析摘要：比对试验就是按照预先规定的条件，由两个、多个实验室或实验室内部对相同被试品组织实施检测，并进行结果评价。
对于结果评价方法很多，一般我们采用En值法、Z比分数法较多。
本次比对采用En值法评估。
关键词：实验室间比对 En值法结果评估一前言为识别实验室存在的技术问题及实验室间的能力差异，进一步判断和把控实验室的检测能力。
通过对实验室试验设备、检测人员的技术差异分析与方法有效性的评估，实现对实验室检测能力的验证，保证测量的可信度，从而达到实验室分析结果准确、可靠。
实验室间比对包括人员比对、方法比对、设备比对等多种。
比对结果分析方法多种，有En值法、Z比分数法、CD值法等。
比对结果分析准确与否与所选的评估方法有关，同一试验选用不同的评估方法得出的结果不尽相同。
所以，判断法的选择至关重要，应根据比对场景的实际情况选择恰当的判断方法，最好对号入座。
本文选用的En值法，是用于判断测量值的一致性，适用于有标准物质或指定参考实验室的实验室间的比对。
我们指定一权威实验室为参考实验室，以同台变压器油为被试品，将各实验室在同时间、采用同方法下所得的数据与权威实验室进行比对。
二案例分析绝缘油气相色谱分析法是电力充油设备故障诊断的重要手段，因此，其分析结果的可靠性显得尤为重要。
以下就我们对供电单位开展色谱分析实验室间比对工作，依据En值法对结果评估做一简单介绍：本次比对的范围是5家供电单位，通过对各单位报送的数据信息中的氢气及总烃值进行统计，分别与权威实验室进行分析、比较，形成本次实验室间比对结果评估。
2.1采用计算比率值En的方法，评估公式为。
n：为所参加比对的实验室总数；YL：为各实验室检测数据；U:测量不确定度（本案例中取2）；2.2比对评估结果对应以下准则：1、接受准则：En ≤0.7，表明测量结果满意，可以接受；2、拒绝准则：En≥1，表明测量结果不满意，必须查找原因并迅速采取纠正措施；3、临界预防准则：0.7﹤En﹤1，表明测量结果接近临界，基本满意，必须查找原因并采取适当预防措施。
绝缘油中溶解气体色谱分析
绝缘油中溶解气体色谱分析一、未严格按规定进行检测对绝缘油中溶解气体的色谱分析，按《导则》规定，新投运的设备及大修后的设备，投运前至少应作一次检测。
如果在现场进行感应耐压和局部放电试验，则应在试验后再作一次检测。
在投运后的第4、10、30天，应各做一次检测。
若无异常，可转为定期检测。
但对容量在120MVA及以上的发电厂升压变压器，还应在投运后的第一天增加一次。
《规程》中只对新投运的设备作了上述规定，但对大修后的设备本作规定。
对发电厂的升压变压器也未作投运后第一天增加一次检测的规定。
但却增加了对500kV设备在投运后第一天增加一次检测的规定）。
对运行中的变压器和电抗器，《规程》中规定：330kV 及以上的变压器和电抗器（《导则》中还包括容量240MVA 及以上，以及所有发电厂的升压变压器）3个月检测一次；220kV变压器和120MVA及以上的发电厂主变压器6个月检测一次；其余8MVA及以上的变压器（《导则》中还包括66kV 及以上的变压器）1年检测一次。
在我们所进行过安全性评价的单位中，没有一个单位认真执行了上述的所有规定。
如新投运和大修后的变压器，在投运后大都未在第4、10、30天各做一次检测。
一般只是在投运后3个月或6个月，或1年时才进行检测。
二、绝缘油中溶解气体超标（1）绝缘油中出现溶解气体超标不及时进行处理。
《规程》规定，运行设备绝缘油中溶解气体含量超过下列数值时应引起注意：变压器为：总烃>150ppm，氢>150ppm或乙炔＞5ppm（330kV及以上的变压器为1ppm）；套管为：氢>500ppm，甲烷>100ppm，对110kV及以下的套管，乙炔＞2ppm，220~500kV的套管，乙炔>1ppm。
某发电厂一台220kV启动变压器，A相套管绝缘油中含氢量达1010.5ppm，超标一倍多，乙炔含量达1806ppm，超标近千倍，未及时进行处理。
有的单位的主变压器，上述三项指标均有不同程度的超标。
197-绝缘油的气相色谱分析——【变压器与成套设备】
1.气相色谱分析基础知识
1.1 色谱法简介 1.2 气相色谱法的原理和分类 1.3 气相色谱仪及其主要部件 1.4 定性分析和定量分析
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1.1 色谱法简介
• 色谱是一种物理的分离技术。 • 色谱这种分离技术最早是由俄国
植物学家茨维特（M.Tswett）在 1903年发现的，用来研究植物提 取液的组成。
•
③峰底宽 Y：指通过流出曲线的拐点所作的切线在基线上的截
• 相互关系： Vr = Fc × tr
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色谱图主要参数>> （4）区域宽度
• 色谱峰所占区域宽度反映了分离条件的优劣。通常区域宽度有两种表 示方法：
• ①标准偏差σ：正态分布色谱曲线两拐点距离的一半，亦 σ→对应 0.607h处峰宽的一半
• ②半峰宽 Y1/2：指色谱峰在峰高一半处的宽度，如图中的CH段。
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色谱图主要参数>>（1）基线
• 基线：色谱仪启动后，只有载气通过而没有样气注入时所记录的 曲线。
•
基线一般不取零值，仪器性能稳定时，它应当是平行于时间
轴的直线。
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色谱图主要参数>> （2）保留时间
• 进样信号：当试样注入时，由于压力的突然变化或液体瞬间气 化切断气流，都会使检测器产生一个不大的输出信号，如图中 的O点。
色谱柱；分配系数较大的组分受到的阻滞力也较大，在固定相中停留
的时间较多，移动较慢。这种分配在柱管中要进行103~106次。这就使
得那些分配系数只有微小差别的物质，在移动速度上产生差别，只要
有足够的分配次数和足够的时间，最终都可以使各组分达到完全分离
绝缘油的气相色谱分析资料
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色谱图主要参数>> （2）保留时间
进样信号：当试样注入时，由于压力的突然变化或液体瞬间气
化切断气流，都会使检测器产生一个不大的输出信号，如图中
的O点。
死时间 tm：不能被固定相吸附或溶解的惰性组分（如空气、惰 性气体等）从进样到出峰的时间，如图中的OA段，此峰也叫空 气峰。tm反映色谱柱中空隙体积的大小。
②半峰宽 Y1/2：指色谱峰在峰高一半处的宽度，如 图中的CH段。 ③峰底宽 Y：指通过流出曲线的拐点所作的切线在 基线上的截距，如图中的IJ段。
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标准偏差σ、半峰宽Y1/2及峰底宽Y之间的关系
K
组分在固定相中的浓度 组分在流动相中的浓度
C S
C
M
在各个组分随流动相移动过程中，不同分配系数的组分在色谱柱中的
运动速度就不同，滞留时间也不一样。分配系数小的组分会很快流出
色谱柱；分配系数较大的组分受到的阻滞力也较大，在固定相中停留
的时间较多，移动较慢。这种分配在柱管中要进行103~106次。这就使
这种借在两相分配原理而使混合物中各组分 获得分离的技术，称为色谱分离技术或色谱 法。
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1固定相也可以是固体或者液体
色谱法又可分为:
• 气-液色谱法 • 气-固色谱法 • 液-液色谱法 • 液-固色谱法
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1.2 气相色谱法的原理和分类
（3）分析速度快。由于计算机的应用，甚至在几秒钟即 可获得精确的分析结果。
（4）应用范围广。气相色谱法可以分析气体、易挥发的 液体和固体样品。就有机物分析而言，应用最为广泛，可 以分析约20%的有机物。此外，某些无机物通过转化也可 以进行分析。
绝缘油的气相色谱分析
NS①
＜0.1
＜0.2
D1
低能量局部放电
＞1
0.1-0.5
＞1
D2
高能量局部放电
0.6-2.5
0.1-1
＞2
T1
热故障t＜300℃
NS①
＞1但NS①＞1
＜1
T2
热故障300℃＜t＜700℃
＜0.1
＞1
1-4
T3
热故障t＞700℃
＜0.2①
＞1
＞4
注：1．上述比值在不同地区可稍有不同； 2．以上比值在至少上述气体之一超过正常值并超过正常值增长速率
＜0.1 ≥0.1-＜1 ≥1-＜3
≥3
C2H2/C2H4 0 1 1 2
CH4/H2 1 0 2 2
C2H4/C2H6 0 0 1 2
编码组合
表2－2 故障类型判断方法
故障类型判断 故障实例
C2H2/C2H
4
0
CH4/H2 0
C2H2/C2H
6
1
低温过热 （低于150℃）
绝缘导线过热，注意CO和CO2的含量及CO2/CO的值
2
0
2
1
0，1，2 2
1
0
低温过热 （150-300℃）
中温过热 （300-700℃）
分解开关接触不良，引线夹件螺丝松动或接头焊接不 良，涡流引起铜过热，铁芯漏磁，局部短路，层间绝 缘不良、铁芯多点接地等
高温过热 （高于700℃）
局部放电
高温度、含气量引起油中低能量密集的局部放电
2
0，1
0，1，2 低能放电
通过大量的研究证明，充油电气设备的故障诊断也不能只依赖于油 中溶解气体的组分含量，还应取决于气体的相对含量；通过绝缘油的热 力学研究结果表明，随着故障点温度的升高，变压器油裂解产生烃类气 体按CH4→C2H6→C2H4→C2H2的顺序推移，并且H2是低温时由局部放 电的离子碰撞游离所产生。基于上述观点，产生以CH4/H2，C2H6/CH4 ，C2H4/C2H6，C2H2/C2H4的四比值法。由于在四比值法中C2H6/CH4 的比值只能有限地反映热分解的温度范围，于是IEC降其删减。
绝缘油中含气量的气相色谱测定法+绝缘油中溶解气体组分含量的气相色谱测定法
目次前言1 范围2 引用标准3 方法概要4 仪器设备、材料5 准备6 试验步骤7 精密度8 准确度绝缘油中含气量的气相色谱测定法1 范围本标准规定了绝缘油中含气量的气相色谱测定法。
本标准适用于330kV及以上充油电气设备中的绝缘油(其它电压等级的绝缘油中含气量测定可参考)。
2 引用标准下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。
本标准出版时，所示版本均为有效。
所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。
GB／T 7597—87 电力用油(变压器油、汽轮机油)取样法GB／T 17623—1998 绝缘油中溶解气体组分含量的气相色谱测定法DL／T 423—91 绝缘油中含气量的测定(真空压差法)3 方法概要本方法首先按GB／T 7597—87的规定采集被测油样，然后脱出油样中的气体，用气相色谱仪分离、检测各气体组分，通过记录仪或色谱数据处理机进行结果计算，结果以体积分数(%)表示。
4 仪器设备、材料4.1 脱气装置恒温定时振荡器(或其它脱气装置)：往复振荡频率270次／min～280次／min，振幅35mm，控温精度0.3℃，定时精度±2min。
4.2 气相色谱仪该仪器应具备热导检测器、氢火焰离子化检测器和镍触媒转化器。
4.2.1 检测灵敏度对油中气体的最小检测浓度应满足：氧、氮 不大于50L ／L ； 氢 不大于5L ／L ；一氧化碳、二氧化碳 不大于25L ／L ； 烃类 不大于1L ／L 。
4.2.2 仪器气路流程。
常用仪器气路流程见表1。
4.2.3 色谱柱色谱柱所检测组分的分离度应满足分析要求。
适用于测量H 2、O 2、N 2组分的固定相、柱长见表2，其它组分的测定可参照GB ／T 17623—1998中5.2的方法，选择合适的固定相和柱长。
4.3 记录装置采用记录仪或数据处理机。
4.4 玻璃注射器100mL 、10mL 、5mL 、1mL 医用或专用玻璃注射器，气密性好。
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1.2.4.1 气相色谱仪的一般流程
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1.2.4.2 气相色谱的分离原理
气相色谱法的分离原理就是色谱法的两相分 配原理。
利用样品中的各组分在流动相和固定相中吸 附和溶解度不同（分配系数不同），达到分 离的目的。
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分配系数
在一定温度下，组分在两相之间分配达到平衡时的 浓度比，称为分配系数，用K表示，即
绝缘油的气相色谱分析
1.气相色谱分析基础知识
1.1 色谱法简介 1.2 气相色谱法的原理和分类 1.3 气相色谱仪及其主要部件 1.4 定性分析和定量分析
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1.1 色谱法简介
色谱是一种物理的分离技术。
色谱这种分离技术最早是由俄国 植物学家茨维特（M.Tswett） 在1903年发现的，用来研究植 物提取液的组成。
保留时间 tr：被分析组分从进样到出峰的时间，图中OB段。 校正（调整）保留时间 tr’：保留时间扣除死时间的数值，图中
AB段，它表示该组分在固定相中停留的时间。
相互关系： tr’ = tr – tm
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色谱图主要参数>> （3）保留体积
死体积、保留体积、校正保留体积分别指相 应的死时间（tm），保留时间（tr）和校正保
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1.1.1 固定相与流动相
在色谱分离过程中，混 合物中各组分在两相间 进行分配，其中一相是 不动的，称为固定相。 另一相是携带混合物流 过此固定相的流体，称 为流动相。
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1.1.2 色谱原理
当流动相中所含混合物经过固定相时，就会 与固定相发生作用。由于各组分在性质和结 构上的差异，与固定相发生作用的大小、强 弱也有差异，因此在同一推动力作用下，不 同组分在固定相中的滞留时间有长有短，从 而按先后不同的次序从固定相中流出。
得那些分配系数只有微小差别的物质，在移动速度上产生差别，只要
有足够的分配次数和足够的时间，最终都可以使各组分达到完全分离
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气相色谱分析过程示意图
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1.2.4.3 色谱图及其主要参数
被分析样品从进样开始经色谱分离到组分全部流过检测器后， 在此期间所记录的信号随时间而分布的图像称为色谱图。
组分在固定相中的浓度 C
K
组分在流动相中的浓度
S
C
M
在各个组分随流动相移动过程中，不同分配系数的组分在色谱柱中的
运动速度就不同，滞留时间也不一样。分配系数小的组分会很快流出
色谱柱；分配系数较大的组分受到的阻滞力也较大，在固定相中停留
的时间较多，移动较慢。这种分配在柱管中要进行103~106次。这就使
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色谱图的主要参数
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色谱图主要参数
（1）基线 （2）保留时间 （3）保留体积 （4）区域宽度
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色谱图主要参数>>（1）基线
基线：色谱仪启动后，只有载气通过而没 有样气注入时所记录的曲线。 基线一般不取零值，仪器性能稳定时，它 应当是平行于时间轴的直线。
②半峰宽 Y1/2：指色谱峰在峰高一半处的宽度，如 图中的CH段。 ③峰底宽 Y：指通过流出曲线的拐点所作的切线在 基线上的截距，如图中的IJ段。
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标准偏差σ、半峰宽Y1/2及峰底宽Y之间的关系
留时间（tr’）内通过色谱柱载气的体积。
如果载气的体积流量恒定不变（Fc），则保 留体积（Vr）等于保留时间与流量之积。 相互关系： Vr = Fc × tr
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色谱图主要参数>> （4）区域宽度
色谱峰所占区域宽度反映了分离条件的优劣。 通常区域宽度有两种表示方法：
①标准偏差σ：正态分布色谱曲线两拐点距离的一 半，亦 σ→对应0.607h处峰宽的一半
返回（2）保留时间
进样信号：当试样注入时，由于压力的突然变化或液体瞬间气
化切断气流，都会使检测器产生一个不大的输出信号，如图中
的O点。
死时间 tm：不能被固定相吸附或溶解的惰性组分（如空气、惰 性气体等）从进样到出峰的时间，如图中的OA段，此峰也叫空 气峰。tm反映色谱柱中空隙体积的大小。
这种借在两相分配原理而使混合物中各组分 获得分离的技术，称为色谱分离技术或色谱 法。
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1.1.3 色谱法分类
依流动相不同可分为气相色谱法和液相色谱法
依固定相也可以是固体或者液体
色谱法又可分为:
• 气-液色谱法 • 气-固色谱法 • 液-液色谱法 • 液-固色谱法
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1.2 气相色谱法的原理和分类
这种以组分的浓度变化（信号）作为纵坐标，以流出时间（或 相应流出物的体积）作为横坐标，所给出的曲线称为色谱流出 曲线，它是进行成分定性分析和定量分析的依据。
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色谱峰的形状
由于色谱柱中存在 着分子扩散和传质阻力 等原因，使得所记录的 色谱峰并不是以一条矩 形的谱带出现，而是一 条接近高斯分布曲线的 色谱峰。
不适合分析不易气化或不稳定性物质。
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1.2.3 气相色谱法的分类
1. 按固定相分
气-固色谱 气-液色谱
2. 按分离原理分
吸附色谱 分配色谱
3. 按色谱柱分
填充柱色谱 毛细管柱色谱
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1.2.4 气相色谱法的原理
1.气相色谱仪的一般流程 2.气相色谱的分离原理 3.色谱图及其主要参数 4.气相色谱的基本理论
气相色谱法是色谱法的一种。
气相色谱以气体为流动相，采用冲洗法 的柱色谱分离技术。
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1.2.1 气相色谱法的突出优点
（1）分离效能高。对物理化学性能很接近的复杂混合物 质都能很好地分离，进行定性、定量检测。有时在一次分 析时可同时解决几十甚至上百个组分的分离测定。
（2）灵敏度高。能检测出ppm级甚至ppb级的杂质含量， 而只需要不足1ml的气体样品或液体样品。
（3）分析速度快。由于计算机的应用，甚至在几秒钟即 可获得精确的分析结果。
（4）应用范围广。气相色谱法可以分析气体、易挥发的 液体和固体样品。就有机物分析而言，应用最为广泛，可 以分析约20%的有机物。此外，某些无机物通过转化也可 以进行分析。
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1.2.2 气相色谱法的适用范围
适用范围： 适于分析气体、易挥发的液体及固体，