利用TurboMatrix HS 进样器分析变压器油中的溶解气体

世界上近 90%的人不了解电力没有普及的生 。这是每天都被大多数人视为理所当然的奢 侈享受。当供电中断时，恐慌通常会接踵而至，正如 2019 年 7 月 13 日曼哈顿全城停电中所目睹的那样，7.3 万多人因断电数小时陷入黑 暗中。尽管此次事件未有人员伤亡的报告，有许多关于此类大规模停电后造成混 发生，变压器必须 乱和安全隐患的报道，尤其是发生在这样一个大都会城市中。为防止此类电力中断事件的 妥当维护和监控。以减少停电发生为目标进行常规监控的有效手段包括 对变压器绝缘油进行分析。

电力变压器中的绝缘油的作用既可作为绝缘体又可作为冷却剂，必需满足苛刻的化学、电 ） 提供了参考检测方法，以指导对该油进行所要求的常规分析。当绝缘油经受高强度的热和 电力条件时，随着时间的推移便会发生分解，从而形成可溶解到油中的气体。ASTM D3612 方法 C 是利用顶空进样器提取这些溶解气体来进行气相色谱（GC）分析的标准检测方法。 对油进行溶解气体分析（DGA）旨在鉴定这些气体及其浓度。分析这些气体浓度随时间的 变化对于确定预防性维护措施非常有用，因为大量特定气体的存在则预示着各种问题需待 解决。如此一来，我们可以识别出故障的变压器并进行更换，而不会造成断电或产生严重 爆炸的潜在风险，从而延长了变压器的使用寿命，并节省了时间和金钱。

PerkinElmer 的变压器油气体分析（TOGA）系统由 Clarus® 590 GC 与 TurboMatrix™顶空进样器组成，满足 ASTM D3612 方法 C 对 H2（氢气）、O2（氧气）、 N2（氮气）、CH4 （甲烷）、CO（一氧化碳）、CO2（二氧 化碳）、C2H2（乙炔）、C2H4（乙烯）、C2H6（乙烷）、C3H6 （丙烯）和 C3H8（丙烷）的检测。图 2 所示为 TOGA 分 析仪的主要特征，其中包括填充柱进样口、带夹套吹扫的 多功能气体采样阀（后期用于反吹放空）、一个用于色谱 柱隔离的六通阀、Elite®分子筛（Mole Sieve）5A 30  m×0.53 mm（色谱柱 2，部件号 NR210040）和 Elite-Q  PLOT 50 m×0.53 mm（色谱柱 1，部件号 N6107408）。 第一个阀的后期反冲配置可确保将较重的成分反冲至排 气口，并且不允许其通过并污染来自色谱柱 1 的分子筛。

分析 将两个 18G1 针头插入密封的 20 mL顶空小瓶的隔垫中； 将其中一个针头与提供恒流氩气的氩气管道连接，另一 个针头用作气体的出口。将小瓶吹扫两分钟。然后移除 进口针头，随之移除出口针头，使顶空瓶内产生压力。 油品校正标准品收到时是装于配有三通塑料旋塞阀的玻 璃注射器中。一旦确认样品注射器中没有气泡，即将干 净的 18G1 针头固定在旋塞阀上，并与出口针头一起从

出口针头取下。当小瓶装满 10 mL 的油标准品时，将旋 塞阀旋回至闭合位置，使小瓶中压力平衡至大气压，然 后取下针头。 顶空和 GC 分析参数如表 1 所示。将样品于顶空加热炉 中加热，使溶解于油中的气体分配到密闭小瓶的顶部空 间中。一旦达到平衡，进样针会将气体注入到 GC 的定 量环中。使样品充满定量环，然后流入分析色谱柱。H2、 O2、N2、CH4 和 CO 从 Elite-Q PLOT 中洗脱时，通过切 换六通阀（阀 2）将这些气体捕获。当阀 2 处于旁路位置 时，CO2、C2H2、C2H4 和 C2H6 通过非破坏性热传导检 测器（TCD），这些气体能在 ppm 级以下被火焰离子化 检测器（FID）检测到。由于 FID 对烃具有选择性，因而 在甲烷转化炉中通过催化加氢作用将 CO 和 CO2 转化为 CH4，从而使这些气体的检出限达到百万分之一（ppm） 以下的级别。阀 2 的时间设置和温度设定程序使得组分 在分子筛色谱柱中能在乙烷和丙烯峰之间得以洗脱。在 乙烷和丙烯峰之间流出的 H2、O2、N2、CH4 和 CO 能以 单个色谱图形式被 TCD 和 FID 通道采集，以简化和方便 数据报告。一旦 D3612 的目标分析物成功洗脱，系统就 会将较重的化合物反冲至排气口。

结论 除了具有中心切割技术以节约宝贵时间外， TurboMatrix™顶空进样器在HS40和HS110型号上还具 备重叠式恒温功能，从而最大限度地提高了理论生产率。 安装于 PerkinElmer Clarus 590 GC 上的色谱柱套件可 在己烷检测范围内提供出色的峰值检测，并且将色谱柱 的污染程度降至最小。珀金埃尔默的变压器油气体分析 系统在进样量、精度和耐用性方面均表现出色，从而确保了电力变压 器的功能和使用寿命