基于气相色谱技术的电力变压器油枕中混合气体分析装置

摘要

基于气相色谱技术的电力变压器油枕中混合气体分析装置，属于电力设备状态检测技术领域。包括变压器油枕、真空泵(18)、十通阀(11)和色谱柱室(13)，其特征在于：变压器油枕与十通阀(11)相连接，十通阀(11)同时连接热导检测器(10)和色谱柱室(13)，热导检测器(10)连接载气瓶(3)，色谱柱室(13)通过转化炉(16)连接氢火焰检测器(17)，氢火焰检测器(17)的两开口分别连接至辅助气瓶(4)和助燃气瓶(5)。该基于气相色谱技术的电力变压器油枕中混合气体分析装置能用于对大型电力变压器在线或现场检测各种故障特征气体，灵敏度高、精度高、可靠性好。

说明书

技术领域

基于气相色谱技术的电力变压器油枕中混合气体分析装置，属于电力设备状态检测技术 领域，该装置专门用于对电力变压器油枕中的混合气体进行色谱分析。

背景技术

大型电力变压器是输变电系统中最重要、最昂贵的设备之一，其绝缘状况的优劣，关系 到电力系统能否安全可靠地运行。国内外对变压器油中溶解气体分析，即DGA的大量研究 与实践表明，变压器油中溶解的H₂、CH₄、C₂H₂、C₂H₄、C₂H₆、CO和CO₂等气体成分的含 量、产气速率及其含量之间的比值是反映变压器内部绝缘状态的可靠信息，能比较灵敏并准 确地发现变压器潜伏性缺陷和故障，普遍认为DGA检测是诊断变压器绝缘故障的有力手段， 将DGA检测装置安装在运行中的变压器身上，现场实时采集和检测变压器油枕中的气体成 为该领域的一个热点，并且如何提高现场检测的灵敏度和精度，使其更加可靠，成为一项急 需解决的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种能用于对大型电力变压器 在线或现场检测各种故障特征气体，灵敏度高、精度高和可靠性好的基于气相色谱技术的电 力变压器油枕中混合气体分析装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该基于气相色谱技术的电力变压器油枕中 混合气体分析装置，包括变压器油枕、真空泵、十通阀和色谱柱室，其特征在于：变压器油 枕与十通阀相连接，十通阀同时连接热导检测器和色谱柱室，热导检测器连接载气瓶，色谱 柱室通过转化炉连接氢火焰检测器，氢火焰检测器的两开口分别连接至辅助气瓶和助燃气瓶。 转化炉设于单独的密闭空间中，在温度为360℃下，利用镍的催化作用，将CO和CO₂置换 成CH₄，这样，氢火焰检测器就能与之反应，检测其浓度，达到同时检测CO、CH₄和CO₂三种气体的目的，检测后的信号转变为电信号，再经记录笔绘出曲线色谱峰，由色谱峰计算 出被测气体各组份的含量。

所述的色谱柱室中设有5A分子筛和TDX-01柱，5A分子筛一端通过碱石棉柱连接十通 阀，另一端连接热导检测器，热导检测器通过净化器连接载气瓶，TDX-01柱一端连接十通 阀，另一端连接转化炉。热导检测器是根据不同物质有和载气不同的热导系数，当通过热导 的气体及其浓度发生变化时，就会从其中的热敏元件上带走不等的热量，引起其阻值的变化， 通过电桥则可以测量出变化的阻值，5A分子筛用于分离O₂和N₂，气体通过热导检测器检 测其含量，TDX-01柱用于分离CO、CH₄和CO₂，主要用于微量检测，并通过转化炉转换检 测CH₄气体，碱石棉柱可以将CO₂吸附以保护5A分子筛。

所述的变压器油枕包括第一变压器油枕和第二变压器油枕，第一变压器油枕和第二变压 器油枕的出气端和进气端均通过电磁阀与十通阀相连接，出气端和十通阀之间还设有真空泵。 真空泵用于将待检测气体从第一变压器油枕或第二变压器油枕中抽出，电磁阀控制气体的进 出。

所述的氢火焰检测器与辅助气瓶和助燃气瓶连接管路上分别设有净化器，净化器用于气 体内祛除水份和有机杂质。

所述的净化器一侧依次连接有稳压阀、针阀和流量计，稳压阀将气体压力恒定，流量计 可指示气体流量。

所述的十通阀的一出口管路与热导检测器所在管路并联后连接载气瓶。

与现有技术相比，本发明基于气相色谱技术的电力变压器油枕中混合气体分析装置所具 有的有益效果是：

1、能应对大型电力变压器在线或现场检测各种故障特征气体：设置十通阀、转化炉、氢 火焰检测器、5A分子筛和TDX-01柱，能实现同时检测CO、CH₄和CO₂三种气体的目的， 检测后的信号转变为电信号，再经记录笔绘出曲线色谱峰，由色谱峰计算出被测气体各组份 的含量，实现大型电力变压器在线或现场检测各种故障特征气体；

2、测量灵敏度高、精度高和可靠性好：经测试，整套系统的检测过程可以在15分钟以 内完成，微量分析检测浓度达到1PPM，常量分析浓度达到0.1％～0.2％，测量灵敏度更高， 更准确，提高了可靠性。

附图说明

图1是本发明结构示意图。

其中：1、第一变压器油枕2、第二变压器油枕3、载气瓶4、辅助气瓶5、助燃气 瓶6、净化器7、稳压阀8、针阀9、流量计10、热导检测器11、十通阀12、 碱石棉柱13、色谱柱室14、5A分子筛15、TDX-01柱16、转化炉17、氢火焰检测 器18、真空泵19、电磁阀。

图1是本发明基于气相色谱技术的电力变压器油枕中混合气体分析装置的最佳实施例， 下面结合附图1对本发明做进一步说明：

具体实施方式

参照附图1：该基于气相色谱技术的电力变压器油枕中混合气体分析装置，包括变压器 油枕、真空泵18、十通阀11和色谱柱室13。变压器油枕包括第一变压器油枕1和第二变压 器油枕2，第一变压器油枕1和第二变压器油枕2的出气端和进气端均设有电磁阀19并同时 与十通阀11相连接，出气端和十通阀11之间设有真空泵18。真空泵18用于将待检测气体 从第一变压器油枕1或第二变压器油枕2中抽出，电磁阀19控制气体的进出。十通阀11同 时连接热导检测器10和色谱柱室13，热导检测器10连接载气瓶3，色谱柱室13通过转化炉 16连接氢火焰检测器17，氢火焰检测器17的两开口分别连接至辅助气瓶4和助燃气瓶5。 转化炉16设在单独的密闭空间中，在温度为360℃下，利用镍的催化作用，将CO和C0₂置 换成CH₄，这样，氢火焰检测器17就能与之反应，检测其浓度，达到同时检测CO、CH₄和 CO₂三种气体的目的，检测后的信号转变为电信号，再经记录笔绘出曲线色谱峰，由色谱峰 计算出被测气体各组份的含量。

十通阀11的一出口管路与热导检测器10所在管路并联后连接载气瓶3。

色谱柱室13中设有5A分子筛14和TDX-01柱15，5A分子筛14一端通过碱石棉柱12 连接十通阀11，另一端连接热导检测器10，热导检测器10通过净化器6连接载气瓶3，TDX-01 柱15一端连接十通阀11，另一端连接转化炉16。热导检测器10的原理是根据不同物质具有 和载气不同的热导系数，当通过热导的气体及其浓度发生变化时，就会从其中的热敏元件上 带走不等的热量，引起其阻值的变化，通过电桥则可以测量出变化的阻值。5A分子筛14用 于分离O₂和N₂，气体通过热导检测器10检测其含量，TDX-01柱15用于分离CO、CH₄和 CO₂，主要用于微量检测，并通过转化炉16转换检测CH₄气体，碱石棉柱12可以将CO₂吸 附以保护5A分子筛14。

氢火焰检测器17与辅助气瓶4和助燃气瓶5连接管路上分别设有净化器6，净化器6用 于气体内祛除水份和有机杂质。

净化器6一侧依次连接有稳压阀7、针阀8和流量计9，稳压阀7将气体压力恒定，流量 计9可指示气体流量。

工作原理与工作过程如下：

该基于气相色谱技术的电力变压器油枕中混合气体分析装置可以分为检测O₂和N₂的气 路和检测CO、CH₄和CO₂的气路。

检测O₂和N₂的气路，载气瓶3中的H₂经过净化器6后，祛除水份和有机杂质导入色谱 仪，在色谱仪内先由稳压阀7将载气压力恒定，流量计9可指示气体流量。

O₂和N₂的检测过程：在真空泵18的作用下，第一变压器油枕1或第二变压器油枕2的 混合气体，在电磁阀19的控制下进入色谱仪中的十通阀11，经过碱石棉柱12将CO₂吸附， 进入5A分子筛14之后，经热导检测器10的检测，将检测信号转变为电信号，再经记录笔 绘出曲线色谱峰，由色谱峰计算出被测气体各组份的含量。

检测CO、CH₄和CO₂的气路，氢火焰检测器17除了载气H₂外，还有辅助气N₂和助燃 气空气，辅助气瓶4中N₂经净化器6，稳压阀7后进入氢火焰检测器17，助燃气瓶5中空气 经净化器6，稳压阀7后进入氢火焰检测器17。

CO、CH₄和CO₂的检测过程：在真空泵18的作用下，第一变压器油枕1或第二变压器 油枕2中的混合气体，在电磁阀19的控制下进入色谱仪中的十通阀11，通过TDX-01柱15， 转化炉16，进入氢火焰检测器17，输出的电信号经微电流放大器后至记录笔，记录笔绘出曲 线色谱峰，由色谱峰计算出被测气体各组份的含量。通过该基于气相色谱技术的电力变压器 油枕中混合气体分析装置的微量分析检测可浓度达到1PPM，常量分析浓度达到0.1％～0.2％， 灵敏度更高，更加准确。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟 悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施 例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简 单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。