不同取樣方法對變壓器油中溶解氣體組分含量檢測的影響

吳蔚

（中國大唐集團科學技術研究院有限公司華東電力試驗研究院，安徽合肥230022）

油中溶解氣體分析（DGA）法是目前較受國內電力部門歡迎、現(xiàn)場運用產品數(shù)量最多的變壓器故障的預測手段和方法[1-3]。大量實踐經驗表明，利用運行變壓器油中溶解氣體組分含量的組成與變化來判斷變壓器是否存在潛伏性故障，了解掌握其運行狀況，是電力系統(tǒng)最有效、最經濟的技術監(jiān)督手段[1]。

取油樣是整個變壓器油氣體分析過程中最重要的環(huán)節(jié)之一。所取油樣從取樣到分析過程中，油中溶解氣體應盡可能保持不變。目前現(xiàn)場油中溶解氣體取樣緊急時，時常缺少取樣設備，經常采用試劑瓶取樣方法，油直接溢流至瓶中。取樣瓶有內塞瓶、磨口瓶，運輸方式也有非避光和常溫保存方式，都可能影響色譜檢測結果。本文主要采用不同取樣瓶（注射器、內塞瓶、磨口瓶），對不同濃度的輕組分變壓器油進行取樣，在不同的保存條件下（避光/非避光、恒溫/常溫環(huán)境）模擬運輸，研究不同取樣方式對色譜檢測結果的影響程度。

1 實驗與方法

1.1 實驗儀器及材料

1.1.1 實驗儀器

氣相色譜儀，ZF301B；自動脫氣振蕩儀，中分1081-II；取樣器：注射器（5 mL、100 mL）膠帽，內塞該取樣瓶、磨口取樣瓶；進樣器：進樣針（1 mL），針頭（牙科5號針頭），雙頭針頭；盒式氣壓計，分度1 hPa。

1.1.2 實驗材料

電力標準混合氣體，國家二級標準物質。

1.2 實驗方案

考慮變壓器油中溶解氣體組分中的輕組分最容易逸散，本文配制不同梯次濃度的輕組分（氫氣）的油樣（A、B、C、D、E、F共6個油樣），采用取樣容器為注射器、內塞瓶、磨口瓶分別取樣，在避光和見光、常溫和恒溫保存條件下模擬汽車運輸，然后進行油中溶解氣體組分含量的檢測（GB/T 17623-2017）[4]。

2 結果與分析

對A、B、C、D、E、F油樣的不同取樣方式和保存方式模擬運輸后的油樣進行檢測，檢測結果見圖1～圖6所示。

圖1 A油樣不同取樣方式油中溶解氣體組分含量檢測結果

圖2 B油樣不同取樣方式油中溶解氣體組分含量檢測結果

圖3 C油樣不同取樣方式油中溶解氣體組分含量檢測結果

圖4 D油樣不同取樣方式油中溶解氣體組分含量檢測結果

圖6 F油樣不同取樣方式油中溶解氣體組分含量檢測結果

從圖1～圖6可明顯看出，用三種取樣容器取樣測試的結果為：注射器＞內塞瓶＞磨口瓶，輕組分氣體H2、CO、CH4、∑Ci的含量變化都較明顯，H2、CO的含量變化較大，這是由于這兩種組分相對分子質量較低，溶解吸收率較小，容易從油中逸散；對于低濃度組分A油樣，H2的含量用注射器取樣測試結果大于10 μL/L，而用內塞瓶取樣的測試結果小于10 μL/L，磨口瓶取樣測試的結果僅為1 μL/L，可能會影響新變壓器油質量的驗收（要求變壓器油H2的濃度小于10 μL/L）[5]。如果未用注射器規(guī)范取樣，極有可能導致新油驗收不合格的變壓器油注入設備。在E油樣中，用注射器取樣H2濃度大于150 μL/L，而用內塞瓶取樣的測試結果小于150 μL/L，用磨口瓶取樣的測試結果更小，僅有50 μL/L。如果取樣容器不規(guī)范，極可能影響對設備運行狀態(tài)的評估。檢測過程中，部分油樣中CO2含量增大，可能是因為內塞瓶與磨口瓶中油樣與空氣接觸，使得空氣中CO2溶入油中，磨口瓶與空氣接觸量大，所以CO2含量較大?？梢姡佑|空氣的保存方式還可能對CO2的檢測結果造成明顯影響。因此，在取樣時，應采用注射器取樣的方式。

分析圖1～圖6，油樣不同保存方式對檢測結果的影響，避光條件下的各氣體組分含量大于見光條件氣體組分含量，可能是見光條件下有氣體組分容易逸散，因此見光條件下保存對油中溶解氣體的輕組分氣體H2、CO、CH4、∑Ci含量等組分受取樣容器影響較大，應盡量采用避光保存的方式；對比常溫與恒溫條件下油中溶解氣體組分含量的檢測結果，油中各氣體組分含量變化不大，這說明取樣后，油樣的保存溫度對油中溶解氣體含量的影響不大，色譜取樣可以考慮室溫下存放，簡單方便，更利于日常取樣工作的開展。

3 結論

（1）采用不同取樣方式的可信程度為：注射器＞內塞瓶＞磨口瓶，所以取樣時應該選用注射器取樣，避免取樣不規(guī)范帶來的測試誤差。

（2）見光保存條件下，會使油中溶解氣體組分含量的檢測結果偏低，油樣運輸時應采用避光保存的方式。

（3）常溫與恒溫保存條件對油中溶解氣體組分含量檢測結果的影響不大，可采用室溫下存放，簡單方便，便于日常工作開展。

（4）在變壓器油的監(jiān)督維護過程中，應規(guī)范變壓器油中的取樣過程，選用注射器密封取樣，避光可常溫保存。只有保障取樣的代表性，才能為保障變壓器運行狀態(tài)評估提供可靠檢測數(shù)據(jù)。