油溶解气色谱法(简称油色谱法)是一种通过检测溶解在绝缘油内所溶解气体成分间接对电气设备内部故障判断的一种方法。这种方法适用于使用矿物绝缘油作为绝缘材料的电气设备。常见设备如变压器及附属套管、PT、CT、油浸式电抗器等。其主要检测气体为H2、CH4、C2H6、C2H4、C2H2、CO、CO2等。
(一)绝缘油中气体的产生
电气设备中的绝缘油一般是矿物油，是石油的一种分馏产品，其主要成分是烷烃，环烷烃和烃，以及一部分芳香族不饱和烃等化合物。呈浅黄色，相对密度0.895,凝固点<-45℃。绝缘油分子中含有大量的甲基(-CH3 )，亚甲基(-CH2- )，乙基(-C2H5 )，异丁烯(-CH2CH)等多种基团组成。各种基团之间通过碳碳间化学键(单键、双键、三键)相连。当局部放电或其他故障引起的放电、热量等外部施加能量大于其键能时就会引起某些“碳-碳”或“碳-氢”间化学键发生断裂，产生自由的氢离子和其他多种碳氢化合物基团，同时短时间内这些氢离子及化学基团再次发生化学反应生成分子量更小的碳氢化合物和少量的氢气。由于前者的分解反应十分复杂其最终产物也有多种包括H2、CH4、C2H6、C2H4、C2H2、CO、CO2甚至碳单质。
在局部放电发生初期，由于所释放的能量相对较小，仅能使“碳-氢”键(键能：338千焦/摩尔)断裂，主要产物为氢气。随着故障的发展如果所释放能量达到“碳-碳”(键能：607千焦/摩尔)、“碳=碳”键(键能：720千焦/摩尔)、“碳三碳”(键能：960千焦/摩尔)断裂的条件就会产生其他的碳氢化合物。
实际工作现场如果发出轻瓦斯动作信号可在气体继电器或者油枕胶囊内取气进行分析，进而对变压器内部故障进行判断。
(二)油色谱法原理
广泛使用的气相色谱法属于对溶解气体的物理分离方法，这种方法是利用不同气体的沸点，极性或者吸附性不同，在流动相和固定相之间存在的分配系数差，使得被测混合气体在流动过程中在两相间进行多次分配，从而使各种气体得到分离。其分析流程为：从绝缘油中取出的混合气体与惰性气体(不与任何气体发生反应，流动相)混合后进入色谱柱，色谱柱内事先准备有液体或固体溶剂(固定相)，由于混合气体的物理特性(密度、熔沸点等)和化学特性(极性等)不相同因此在各种溶剂中由于浓度差引起的扩散、溶解的速度也不同，这就造成混合气体中不同成分在色谱柱中整体的移动速度存在差异性，经过在色谱柱中两相间的多次分配，其中分配系数较小的气体会较快的通过色谱柱，分配系数较大的气体会较慢的通过色谱柱，当色谱柱足够长时就可以将混合气体按照成分进行分离，分离出的气体分别进入检测仪器就可以分析出混合气体中的成分及含量。下图是混合气体在色谱仪中的分离过程。
气相法混合气体在色谱柱中分离过程
气相色谱分析仪
(三)油色谱法检测流程(气象色谱法)
主要检测流程：1. 取气，从绝缘油中分离出待测气体;
2. 充气，利用高压气瓶将惰性气体(载气)充入气路控制系统，并调节压力至所需值;
3. 充入待测气体，将待测气体通过“进样装置”带入色谱仪;
4. 分析，待测气体通过色谱仪后分离成不同组分的气体依次进入检测器;
5. 读数，分组气体进入检测器后经过计算机处理得到每种气体的组分含量。
6. 故障研判，根据气体组分含量判断重游设备内部故障种类。
关注微信公众号