变压器油中总含气量的测试方法
变压器故障的油中气体色谱检测
变压器故障的油中气体色谱检测变压器故障的油中气体色谱检测是发现变压器内部的某些潜伏性故障及发展程度的早期诊断非常有效且非常灵敏的方法。
油色谱分析的原理是基于任何一种特定的烃类气体的产生速率随温度而变化，在特定温度下，往往有某一种气体的产气率会出现最大值。
随温度升高，产气率最大的气体依次为CH4、C2H6、C2H4、C2H2。
这说明故障温度与溶解气体含量之间存在有对应的关系。
这就是局部过热、电晕和电弧导致油浸纸质绝缘中产生故障特征气的主要原因。
变压器在正常运行状态下，由于油和固体绝缘会逐渐老化、变质，并分解出极少量的气体（主要有氢H2、甲烷CH4、乙烷C2H6、乙烯C2H4、乙炔C2H2、一氧化碳CO、二氧化碳CO2等多种气体）。
当变压器内部有故障时，如局部过热、内部放电、绝缘受潮等，这些气体的含量会迅速增加，对应故障油中气体含量增加气体成分见下表：不同故障油中气体成分的变化表入气体继电器。
因此，变压器油中气体的各种成分含量多少与故障的性质及程度有直接关系。
所以定期测量油中的气体成分和含量，对于及早发现油浸式电力设备内部存在的潜伏性通行证障有非常重要的意义和现实的成效。
电力设备预防性试验规程中已将油色谱分析放在首要的位置，并推广取得了显著的效果。
电力变压器的内部的故障主要有：过热故障、高能量放电故障、过热兼高能量放电故障、火花放电故障、受潮或局部放电故障等。
而过热性故障中又以分接开关接触不良为主，铁心多点接地和部局部短路或漏磁环流其次，其他如导线过热和接头不良或紧固件松动引起过热等；在电弧放电以绕组匝、层间绝缘击穿为主，其次为引线断裂或对地闪络和分接开关飞弧等故障；火花放电常见于套管引线对电位未固定的套管导电管、均压圈等的放电；引线局部绝缘不良或铁心接地片接触不良而引起的放电；分接开关某些金属件电位悬浮而引起的放电等。
对于变压器各种类型的故障，油色谱分析变压器内部故障诊断时，应包括以下内容：1、分析气体产生的原因及变化；2、判定有无故障及故障类型。
变压器油中气体分析
变压器油中气体分析通过培训掌握绝缘油中气体含量分析，气相色谱技术是近年来兴起的一项新技术，能够对运行中的变压器进行实时监测，通过采集变压器箱体内的少量油样，分析油中气体的组分及其含量，就可以判断变压器是否存在故障、故障的性质以及故障的大致部位。
油浸式变压器一旦出现故障，将造成影响现场生产，甚至造成机组停机，损失巨大。
及时了解油浸变压器内部运行情况并发现故障苗头，对保证变压器安全、可靠、优质运行有十分重要的意义。
一、气相色谱法的原理和意义色谱法它是一种物理分离技术。
它的分离原理是使混合物中各组分在两相间进行分配，其中一相是不动的，叫做固定相，另一相则是推动混合物流过此固定相的流体，叫做流动相。
当流动相中所含的混合物经过固定相时，就会与固定相发生相互作用。
由于各组分在性质与结构上的不同，相互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，从而按先后秩序从固定相中流出，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，称为色谱法。
当用液体作为流动相时，称为液相色谱，当用气体作为流动相时，称为气相色谱。
气相色谱法的一般流程主要包括三部分：载气系统、色谱柱和检测器。
当载气携带着不同物质的混合样品通过色谱柱时，气相中的物质一部分就要溶解或吸附到固定相内，随着固定相中物质分子的增加，从固定相挥发到气相中的试样物质分子也逐渐增加，也就是说，试样中各物质分子在两相中进行分配，最后达到平衡。
这种物质在两相之间发生的溶解和挥发的过程，称分配过程。
分配达到平衡时，物质在两相中的浓度比称分配系数，也叫平衡常数，以Ｋ表示，Ｋ＝物质在固定相中的浓度／物质在流动相中的浓度，在恒定的温度下，分配系数Ｋ是个常数。
由此可见，气相色谱的分离原理是利用不同物质在两相间具有不同的分配系数，当两相作相对运动时，试样的各组分就在两相中经反复多次地分配，使得原来分配系数只有微小差别的各组分产生很大的分离效果，从而将各组分分离开来。
变压器油分析气相色谱法-技术方案
变压器油溶解气体分析技术方案北京普瑞分析仪器有限公司2021年 2月25日目录1. 总则 (1)2. 项目简介 (1)3. 项目方案 (1)3.1. 方案一：实验室专用变压器油色谱分析仪（国标配置） (1)3.2. 方案二：氦离子化检测器气相色谱仪（早期微量溶解气体分析） (2)3.3. 方案三：六氟化硫分解产物专用氦离子化气相色谱仪 (4)3.4. 方案四：六氟化硫气体中空气、四氟化碳气相色谱分析仪 (5)3.5. 方案五：醇类分析专用氦离子化气相色谱仪 (5)3.6. 方案五：醇类分析顶空气相色谱仪 (5)4. 设备简介 (5)5. 方案优势 (7)6. 分析方法对比表 (8)1.总则1)本方案阐述了变压器油中溶解气体的分析配置和达到的目的，保证分析成套系统的完整性及设计的合理性。
2)本技术方案所提出的是最低限度的技术要求，并未对一切技术细节作出规定，也未充分引述有关标准和规范的条文。
保证提供符合国家有关安全、环保等强制规范要求和现行中国或国际通用标准（若无相关的国内、国际标准，则应满足引进国或所在国国家或国外生产企业的标准）的优质产品。
3)北京普瑞分析仪器有限公司提供的设备是全新的和先进的，并经过运行实践已证明是完全成熟可靠的产品。
4)所有计量单位应采用国际单位制基本单位。
2.项目简介电力变压器是电力系统最重要的设备，其安全运行关乎整个电力系统的安全。
变压器油中溶解气体的种类、含量和变化趋势是反映变压器运行状况好坏的重要依据。
通过检测变压器油中溶解气体的各项指标，已成为监测变压器运行状况的重要依据。
在新绝缘油的溶解气体中，通常除了含有约70%的氮气和30%的氧气以及0.3%左右的二氧化碳气体外，并不含有C1、C2之类的低分子烃；当变压器内部出现过热和放电故障时，变压器绝缘油和内部固体绝缘材料中受热性效应和放电效应作用，油中的一氧化碳、二氧化碳、氢气和微量的低分子烃类气体产生速度和数量就会显著地增加。
变压器油中含气量气相色谱测定法的讨论
（ ２ ） 需要检测 Ｎ ｚ 、０ ２ 时（ 含气量测定 ） ，气相色谱仪的
载 气必 需 改 用 Ａｒ （ 不能用 Ｎ ２ ） 。样 品 先 从 进 样 Ｉ Ｉ 进 针 ，在 柱Ｉ Ｉ Ｉ 中 分 离 出 Ｈ。 、（ ） ２ 、Ｎ 。 后，由 Ｔ Ｃ Ｄ完 成 检测 （ 这
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ３ — ０ ２ — ０ ２
中的水分和其 它吸 附物 ，因此 活化 程度 直接影 响分 离效
１ ９ ９ ８ ） 共 用 一套 仪 器 ，因 此 该 方 法 正 被 越 来 越 多 的 单 位 采
纳。
正 因用气 相 色谱 测定 法 测 定油 中含气 量 （ 以下简 称 “ 含气量测定 ”） 与测定油 中溶解气体组分含量（ 以下简称
图１ 气 相 色 谱 仪 气 路 流 程 图
“ 气体组分测定 ”） 可在 同一套 仪器上进 行 ，故两个试 验
后可在 ５ ５ ０ ～６ ０ ０ ℃活化 ２ ｈ ，１ ３ Ｘ分 子 筛 应 在 ３ ０ ０ ℃ 活 化 ３ ｈ ，Ｔ Ｄ Ｘ ０ １ 可 升 温至 １ ８ ０ ℃ 活化 。通 过 活化 可 除去 分 子 筛
空气对测定结果影响很小（ 仅对 Ｃ ０ ２ 稍有影 响） ，而油样 中 溶解气体组分的逸出则会使 测定结果变小 。有关标 准要 求
变 电技 术
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
变 压 器 油 中含 气 量 气 相 色 谱 测 定 法 的讨 论
徐康健 １ ，潘 芝 瑛
（ １ ． 金 华 电业局 ，浙 江 金 华 ３ ２ １ ０ ０ １ ；２ ． 浙 江省 电力科 学研 究 院 ，杭 州 ３ １ ０ ０ １ ４ ）
变压器油中气体分析
变压器油中气体分析通过培训掌握绝缘油中气体含量分析，气相色谱技术是近年来兴起的一项新技术，能够对运行中的变压器进行实时监测，通过采集变压器箱体内的少量油样，分析油中气体的组分及其含量，就可以判断变压器是否存在故障、故障的性质以及故障的大致部位。
油浸式变压器一旦出现故障，将造成影响现场生产，甚至造成机组停机，损失巨大。
及时了解油浸变压器内部运行情况并发现故障苗头，对保证变压器安全、可靠、优质运行有十分重要的意义。
一、气相色谱法的原理和意义色谱法它是一种物理分离技术。
它的分离原理是使混合物中各组分在两相间进行分配，其中一相是不动的，叫做固定相，另一相则是推动混合物流过此固定相的流体，叫做流动相。
当流动相中所含的混合物经过固定相时，就会与固定相发生相互作用。
由于各组分在性质与结构上的不同，相互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，从而按先后秩序从固定相中流出，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，称为色谱法。
当用液体作为流动相时，称为液相色谱, 当用气体作为流动相时，称为气相色谱。
气相色谱法的一般流程主要包括三部分：载气系统、色谱柱和检测器。
当载气携带着不同物质的混合样品通过色谱柱时，气相中的物质一部分就要溶解或吸附到固定相内，随着固定相中物质分子的增加，从固定相挥发到气相中的试样物质分子也逐渐增加，也就是说，试样中各物质分子在两相中进行分配，最后达到平衡。
这种物质在两相之间发生的溶解和挥发的过程，称分配过程。
分配达到平衡时，物质在两相中的浓度比称分配系数，也叫平衡常数，以K表示，K=物质在固定相中的浓度/物质在流动相中的浓度，在恒定的温度下，分配系数K是个常数。
由此可见，气相色谱的分离原理是利用不同物质在两相间具有不同的分配系数，当两相作相对运动时，试样的各组分就在两相中经反复多次地分配，使得原来分配系数只有微小差别的各组分产生很大的分离效果，从而将各组分分离开来。
110KV变压器油气体含量国标
110KV变压器油气体含量国标
1.水分mg/L
6一35KV≤20
按GB7600或GB7601标准检。
2.油中含气量(体积分数)
35KV≤1
按DL/T423、DL/T450标准检验。
3.油中溶解气体色谱分析
总烃含量小于150PPmH2含量小于150PPmC2H2含量小于5PPm
按GB7252标准检验。
4.110KV变压器油气体含量国标总烃是110KV变压器油气体含量国标色谱分析中存有甲烷、乙烷、乙烯、乙炔这四种气体总量的称谓，它同时借助油气中含有的氢气、氧气、一氧化碳和二氧化碳进行组合签别，以分析签别110KV变压器油气体含量国标内部运行状态和有无故障，现在大多采用远方遥测色谱监控仪进行。
其总烃标准为150，如果实际运行中发现超标，还要进行具体分析看是那种气体超标并做好相应解决处理办法。
5.GB/T2536一90。
110KV变压器油气体含量国标油是一种石油分馏产物，它的主要成分是烷珐、环烷族饱和烃、芳香族不饱和烃等化合物。
因为它主要用于电气设备的冷却和灭弧，因此不允许含有易燃易爆的乙炔。
变压器油中气体总含量的测定方法概述
２ ０ １ ３ 年 第２ ７ 期ｌ 科技 创新 与应 用
变压器油 中气体总含量 的测定方法概述
李 朝 伟 常 焕
（ 中国华电集团哈 尔滨发 电有 限公 司， 黑龙 江 哈 尔滨 １ ５ ０ ０ ４ ０ ）
摘 要： 文章简述 了变压器油 中气体总合 量测定的意义， 三种测定方法 ， 及根据气体总合量判 断变压器故障的气体 总合 量 ； 测 定
随着 变 压 器 不 断 向着 高 电压 、 大 容 量 的方 向 发 展 ， 在 变 压 器 维 化碳气体 ， 这对新安装或大修变压器虽影响不大 ， 但对 于运行变压 护方面 ， 人们不仅重视油 中溶解气体分析 ， 以便及时发现变压器 内 器则是不可忽视的， 因此也不易推广使用。 部早期故障 ， 而且对 油中气体的总含量也引起了广泛 的注意。含 氧 ３气相色谱法 量高会加速绝缘油的老化并使油氧化 ， 进而腐蚀 固体绝缘 。有的文 利用气相色谱法测定油 中总含气量是 Ｄ Ｌ ／ Ｔ ７ ０ ３ — １ ９ ９ ９推荐的 献指出 ， 如果运行 中保持含氧量小于 ５ ０ ０ １ ｘ Ｌ ／ Ｌ时 ， 可 以使油老化速 方 法 。如 上所 述 ， 由于 真 空压 差 法 和 二氧 化 碳 洗脱 法 推 广 应用 收 到 率大为减缓 ， 变压器 的寿命将延长 ５倍 ， 如果仍按原 寿命计算的话 ， 局限 ， 因此气相色谱法已成为普遍采用的方法。 该方法的原理 、 分析 则 可以明显 的提高出力。除 了氧气的影 响外 ， 油 中总含气量的大小 仪器、 流程 、 脱气方法以及分析手续 ， 实质上与油中溶解气体分析法 对变压器的安全运行也是有不可忽视的影 响的 。对含气量来说 ， 在 基本相 同。即将定体积 的油样加入一个密封系统中 ， 注入该油样中 施 加 电压 时 间较 短 时 ， 即使 油 中含 有 大 量 溶 解 气 体 ， 也 不 会 影 响 介 不需测定的惰性气体 ， 如高纯氩气， 置于很稳振荡器内充分振动 ， 使 质 的耐压强度 。但是它对游离放 电却有不可忽视 的影响 ， 因为气体 油中溶解气体在油 、 气两相达到动态平衡状态后 ， 取其气 相中的气 可 以聚集起来形成气泡 ， 特别是当温度 和压力骤然下降而形成气泡 体 ，利用具有热导池和氢火焰离子化鉴定器的气相色谱 仪进 行分 时， 其影响是较大 的。这 时， 这种气体在电场中被拉成长体 ， 极易发 析 ， 然后根据分配定律计算 出油中溶解的气体浓度 。对 于新安装或 生气体碰撞游离 ， 甚至造成热击穿 。 这也就是 电晕产生的原因。 如果 运行 中无 内部故障变压 器测定油 中含气量时 ，一般只计入 Ｏ 、 Ｎ 、 气体骤集在高场强 的部位 ， 更是极为危险的。 Ｃ Ｏ和 Ｃ Ｏ ： 等气体之和。 当运行中变压器 内部存在严重故障时， 则应 实践证明 ， 监测并控制变压器油 中的气体含量不仅能防止油 中 将氢 、 烃类气体均一起计入 总含气量 中。 气泡和氧气对绝缘的危害 ， 而且把油 中含气量的实测数据与不同油 Ｄ Ｕ Ｔ ７ ０ ３ — １ ９ ９ ９ 推荐的方法具有灵敏度高 ， 重复性好的优点 ， 但 保 护方 式 变 压器 油 中正 常含 气 量 水 平 进行 比较 ， 可获 得 设 备 内部 状 需另备一套气相色谱系统， 这是不经济的。鉴于油中气体总含量测 态的某些信息 ， 特别是与油中溶解气体分析数据综合判断更 是有益 定与油中溶解气体分析一般是同时取样 ， 而且二者均采用震荡脱气 的。事实上 以往人们利用真空脱气法进行油 中溶解 气体分析时 ， 首 和色谱分析法 ， 因此实际应用 中应该把他们结合起 来 ， 一次完成全 先就很重视测定油中总含气量和含氧量。对于密封变压器 ， 当油 中 分析。实 际上只要 Ｄ Ｇ Ａ色谱分析系统能够分离分析包 括 ０ ： 、 Ｎ 在 总含气量超过 ６ ％， 而氧气含量明显增长时 ， 则可能存在大气泄漏于 内的九 中油中气体 ， 就能完成油 中故障特征气体含量的总气量及其 油箱 内。如果油 中含气量很高（ ＞ ６ ％） ， 但含氧量却很低 ， 甚至为零或 Ｏ Ｎ ： 比的分析计算。这既节约实验成本 ， 也有利于对设备内部状态 出现负峰时 ， 则变压器 内部可能存在早期热性或 电性故障。对于开 进行 综 合 判断 。 放式变压器 ， 如果油 中含气量超过 １ １ ％， 且 氧气含量低于 １ ６ ％时 ， 则 最后说明总气量的判断标准。 绝缘油中总含气量作为一个质量 预示着设备存在内部故 障。如果 油中总含气量和含氧量均很高 ， 则 指标是 随着变压器 向超高压 、 大容量发展 而提 出的， 其 目的是 监控 可能油 中溶解空气过饱和 ， 这 随着温度或压力的变化 ， 将会 形成 大 运行 中超高压 、 大容量变压器， 使之不存在产生气泡的危险。 １ ９ ７ ６ 年 量气泡进入气体继 电器而引起动作报警。 国际大电网会议认为 ，当含气量在 ３ ％以下时，产生气泡 的危险很 下 面介 绍 几种 油 中 含气 量 测定 的方 法 。 小， 因此 ， 建 议 采 用 如下 标 准 ， 并 与含 水 量 互 相 协 调 ： 对 电压 等 级 为 １真 空 法 １ ５ １ ｋ ｖ变压 器含 气 量要 求 在 ２ ％以下 ； 对 电 压等 级 为 ２ ７ ５ ｋ ｖ 变 压器 含 早在 ２ Ｏ 世纪 ７ ０年代国内就采用真空脱气法测量油 中总含气 气量要求 在 １ ％以下 ；对 电压等级为 ５ ０ ０ ｋ ｖ变压器含气 量要求在 量即在油中溶解气体分析过程 中的脱气阶段就读出油中总含气量。 Ｏ ． ５ ％以下 。 我国在 ２ ０ 世纪 ８ ０年代制订了 Ｙ Ｓ — Ｃ 一 ３ — １ — ８ ４真空脱气法 ，该方法 我 国对 于变 压 器 油 中含 气 量 ，已对 投入 运 行 前 ３ ３ ０ ｋ ｖ 和５ ０ ０ ｋ ｖ 虽有操作简单 、 分析速度快的优点 ， 但 因受平衡时间 、 注油速度等 因 变 压 器做 出了 明确 的规 定 （ 见 下表 ） 。虽然 对 ５ ０ ０ ｋ ｖ 运 行 中变压 器 油 素影响 。其重复性较差 ， 且存在气体 回溶现象 。 暂未做 明确规定 ， 但一般均控制在 ２ ％以下。对 于 １ ｌ Ｏ ｋ ｖ 和２ ２ ０ ｋ ｖ 封 １ ９ ９ １ 年， 我 国先 后 发 布 了 Ｄ Ｉ Ｊ Ｔ ４ ２ ３ — １ ９ ９ １ （ 采用真空压差法 ） 和 闭式变压器 ， 目前 国内亦无 明确的要求 ， 但实践表明 ， 这些设备运行 Ｄ Ｉ ＿ ／ Ｔ ４ ５ ０ — １ ９ ９ １ （ 采 用二 氧 化碳 洗 脱 法） 。 真 空压 差 法 除 了存 在 与真 空 中油 的含 气量 控 制 在 ３ ％， 甚 至更 低 是完 全 可行 的 ， 也 是 必要 的。 脱 气 法类 似 的缺 点 之外 ， 还 因真 空 仪 器不 易普 及 的问题 而难 以推 广 附表 对 油 中含 气量 的要 求
变压器油的标准
变压器油的标准：变压器绝缘油的常规试验项目(物理－－化学性质的项目)1》在20/40℃时℃比重不超过0.895(新油)。
2》在50℃时粘度(思格勒)不超过1.8(新油)。
3》闪光点(℃)不低于135(运行中的油不比新油降低5℃以上)。
4》凝固点(℃)不高于-25(在月平均最低气温不低于-10℃的地区，如无凝固点为-25℃的绝缘油时，允许使用凝固点为-10℃的油)。
5》机械混合物无。
6》游离碳无。
7》灰分不超过(%)0.005(运行中的油0.01)。
8》活性硫无。
9》酸价(KOH毫克/克油)不超过0.05(运行中的油0.4)。
10》钠试验的等级为2。
11》安定性：<1>氧化后的酸价不大于0.35。
<2>氧化后沉淀物含量(%)0.1。
12》电气绝缘强度(标准间隙的击穿电压)不低于(KV)：<1>用于35KV及以上的变压器(40)。
<2>用于6～35KV的变压器(30)。
<3>用于6KV以下的变压器(25)。
13》溶解于水的酸或殓无。
14》水分无。
15》在+5℃时的透明度(盛于试管内)透明。
16》tgδ和体积电阻(如果浸油后的变压器tgδ和C2/C50值增高则应进行测量)tgδ不超过(%)在20℃时为1(运行中为2)，在70℃时为4(运行中为7)，体积电阻(无规定值但应与最低值进行比较)。
绝缘油和SF6 气体gb5015020.0.1 绝缘油的试验项目及标准，应符合表20.0.1 的规定。
20.0.2 新油验收及充油电气设备的绝缘油试验分类，应符合表20.0.2 的规定。
20.0.3 绝缘油当需要进行混合时，在混合前，应按混油的实际使用比例先取混油样进行分析，其结果应符合表20.0.1 中第8、11项的规定。
混油后还应按表20.0.2 中的规定进行绝缘油的试验。
20.0.4 SF6新气到货后，充入设备前应按国家标准《工业六氟化硫》GB12022 验收，对气瓶的抽检率为10%，其他每瓶只测定含水量。