本發明涉及一種變壓器油中溶解氣體檢測數據的修正方法。
背景技術：
變壓器是電力系統中的重要電氣設備之一，它一旦發生故障，將會帶來嚴重后果。變壓器油中溶解氣體組分含量分析是國內外在帶電狀態下監測變壓器運行狀況的最有效手段，因此變壓器油中溶解氣體組分含量數據的準確性直接決定了變壓器狀態評價的準確性。
變壓器油中溶解氣體組分含量分析普遍采用氣相色譜法，首先采集變壓器中的油樣，然后脫出油中的溶解氣體，再使用氣相色譜儀分離、檢測脫出氣體中的各組分含量，通過數據計算得出油中各溶解氣體組分的濃度。在樣品分析過程中需要先對使用的氣相色譜儀進行標定，現有標準中采用標準氣體外標法，即每次試驗前使用已知各組分濃度的一種標準混合氣體對儀器進行標定，從得到的色譜圖上量取各組分的峰面積或峰高進行后續樣品分析時的結果計算。該方法中使用的標準混合氣體濃度只有一種，而待測樣品中氣體組分濃度不定，這就出現了單一濃度標準混合氣體外標法不能很好的適用各種濃度范圍的待測油樣的問題。因此，需要一種更好的標定和數據計算方法。
技術實現要素：
本發明的目的是提供一種變壓器油中溶解氣體檢測數據的修正方法，在測試前分別選取變壓器正常運行時和故障時變壓器油的樣本，根據其中特征氣體的種類和濃度制成標準氣體，對氣相色譜儀進行兩點標定，然后對待測變壓器油樣品的氣相色譜圖數據通過內插法計算得出待測變壓器油樣品中各氣體組分的含量，結果準確性高，可對變壓器油中多種溶解氣體的含量進行測試。
為實現上述目的，包括以下步驟，（1）標準氣體的配制：選取變壓器正常運行時變壓器油的樣本，為正常油樣本，選取變壓器故障時變壓器油的樣本，為故障油樣本，分別按正常油樣本和故障油樣本內溶解的氣體濃度配制成標準氣體，正常油標準氣體中各組分的濃度為cis1，故障油標準氣體中各組分的濃度為cis2；
其中：cis1—正常油標準氣體中i組分的濃度，uL/L；
cis2—故障油標準氣體中i組分的濃度，uL/L；
（2）確定標準氣體的峰面積：使用步驟（1）配制的正常油標準氣體和故障油標準氣體，按照國家標準GB/T17623-1998中外標定量法使用氣相色譜儀分別進行標定，然后分別量取各氣體組分峰面積，正常油標準氣體中各氣體組分的峰面積為Ais1，故障油標準各氣體組分的峰面積為Ais2，在儀器工況穩定的條件下重復操作兩次，重復性在平均值的±2%以內，取其平均值、；
其中，Ais1—正常油標準氣體中i組分的峰面積，mm2；
Ais2—故障油標準氣體中i組分的峰面積，mm2；
—正常油標準氣體中i組分的平均峰面積，mm2；
—故障油標準氣體中i組分的平均峰面積，mm2；
（3）對待測變壓器油進行檢測：按照國家標準GB/T17623-1998，采用機械振蕩法對待測變壓器油的樣品進行脫氣，使用氣相色譜儀對脫出氣體進行分析，得到色譜圖，并從色譜圖中量取各氣體組分的峰面積Ai，平行樣品檢測兩次，取各氣體組分峰面積算術平均值；
其中，Ai—待測變壓器油樣品中i組分的峰面積，mm2；
—待測變壓器油樣品中i組分的平均峰面積，mm2；
（4）確定待測變壓器油樣品脫出氣中各氣體組分的濃度：根據步驟（1）-（3）得出的參數，按照下述公式（1）計算出待測變壓器油樣品脫出氣中各氣體組分的濃度：
（1）
其中：ci—待測變壓器油樣品脫出氣中i組分濃度，uL/L；
（5）確定待測變壓器油樣品中各氣體組分的含量：根據步驟（4）得出的參數，按照下述公式（2）-（4）計算出待測變壓器油樣品中溶解的各氣體組分的含量Xi：
其中：Xi—待測變壓器油樣品中溶解的i組分的氣體濃度，uL/L；
P —檢測時的大氣壓力，kPa；
Ki—50℃時國產礦物絕緣油中溶解氣體i組分的分配系數；
Vg′—50℃、試驗壓力下平衡氣體體積，mL；
Vl′—50℃時所抽取的待測變壓器樣品的體積，mL；
t—檢測時的室溫，℃；
Vg—室溫t、檢測壓力下平衡氣體體積，mL；
Vl—室溫t時所抽取的待測變壓器樣品的體積，mL；
較佳地，步驟（1）中，將正常油樣本和故障油樣本委托具有國家標準氣體配制資質的機構分別按正常油樣本和故障油樣本內溶解的特征氣體種類和濃度配制成標準氣體。
較佳地，所述正常油標準氣體的組分為氫氣cH2s1150μL/L、乙炔cC2H2s11μL/L、甲烷cCH4s120μL/L、乙烯cC2H4s110μL/L、乙烷cC2H6s110μL/L、一氧化碳cCOs11000μL/L和二氧化碳cCO2s1300μL/L，所述故障油標準氣體的組分為氫氣cH2s2750μL/L、乙炔cC2H2s25μL/L、甲烷cCH4s2100μL/L、乙烯cC2H4s250μL/L、乙烷cC2H6s250μL/L、一氧化碳cCOs24000μL/L、二氧化碳cCO2s21000μL/L 。
較佳地，所述步驟（2）中的氣相色譜儀應經過國家計量機構檢定并在有效期內。
本發明積極效果如下：
本發明公開了一種變壓器油中溶解氣體檢測數據的修正方法，在測試前分別選取變壓器正常運行時和故障時變壓器油的樣本，根據其中特征氣體的種類和濃度制成標準氣體，對氣相色譜儀進行兩點標定，然后對待測變壓器油樣品的氣相色譜圖數據通過內插法計算得出待測變壓器油樣品中各氣體組分的含量，解決了現有技術中單一濃度標準混合氣體外標法不能很好的適用各種氣體濃度范圍的待測油樣的問題。
本發明使用正常油標準氣體和故障油標準氣體兩種濃度標準氣體對氣相色譜儀進行兩點標定，然后對待測變壓器油樣品脫出氣的氣相色譜圖數據通過內插法即公式（1）計算得出各氣體組分濃度，最終利用公式（2）-（4）得出待測變壓器油樣品中各氣體組分的含量，本發明的兩點標定和內插法計算比現有技術中的單點標定和正比例計算具有更廣泛的樣品適用性，對未知濃度樣品檢測數據的計算準確性有了有效的提高。
本發明方法檢測準確，使用方便。適用于變壓器油中溶解氣體的在線檢測。
具體實施方式
下面將對本發明的實施例作進一步的詳細敘述。
本實施例對河北電網某個變壓器油樣品進行評估，具體實施如下：
（1）標準氣體的配制：選取變壓器正常運行時變壓器油的樣本，為正常油樣本，選取變壓器故障時變壓器油的樣本，為故障油樣本，分別按正常油樣本和故障油樣本內溶解的氣體濃度配制成標準氣體，正常油標準氣體中各組分的濃度為cis1，故障油標準氣體中各組分的濃度為cis2；將正常油樣本和故障油樣本委托具有國家標準氣體配制資質的機構分別按正常油樣本和故障油樣本內溶解的特征氣體種類和濃度配制成標準氣體；
其中：cis1—正常油標準氣體中i組分的濃度，uL/L；
cis2—故障油標準氣體中i組分的濃度，uL/L；
本實施例中正常油標準氣體中：氫氣cH2s1150μL/L、乙炔cC2H2s11μL/L、甲烷cCH4s120μL/L、乙烯cC2H4s110μL/L、乙烷cC2H6s110μL/L、一氧化碳cCOs11000μL/L和二氧化碳cCO2s1300μL/L。
故障油標準氣體中各組分的濃度為：氫氣cH2s2750μL/L、乙炔cC2H2s25μL/L、甲烷cCH4s2100μL/L、乙烯cC2H4s250μL/L、乙烷cC2H6s250μL/L、一氧化碳cCOs24000μL/L、二氧化碳cCO2s21000μL/L。
（2）確定標準氣體的峰面積：使用步驟（1）配制的正常油標準氣體和故障油標準氣體，按照國家標準GB/T17623-1998中外標定量法使用氣相色譜儀分別進行標定，所使用的氣相色譜儀應經過國家計量機構檢定并在有效期內，然后分別量取各氣體組分峰面積，正常油標準氣體中各氣體組分的峰面積為Ais1，故障油標準各氣體組分的峰面積為Ais2，在儀器工況穩定的條件下重復操作兩次，重復性在平均值的±2%以內，取其平均值、；
其中，Ais1—正常油標準氣體中i組分的峰面積，mm2；
Ais2—故障油標準氣體中i組分的峰面積，mm2；
—正常油標準氣體中i組分的平均峰面積，mm2；
—故障油標準氣體中i組分的平均峰面積，mm2；
本實施例中，按照步驟（2）的方法得到譜圖上各氣體組分峰面積。
正常油標準氣體中：在儀器工況穩定的條件下重復操作兩次，滿足重復性在平均值的±2%以內，平均值為氫氣1867mm2、乙炔1159mm2、甲烷12423mm2、乙烯11959mm2、乙烷11851mm2、一氧化碳65055mm2、二氧化碳36590mm2。
故障油標準氣體中：在儀器工況穩定的條件下重復操作兩次，滿足重復性在平均值的±2%以內，平均值為氫氣9338mm2、乙炔5795mm2、甲烷62118mm2、乙烯59796mm2、乙烷255mm2、一氧化碳260220mm2、二氧化碳121969mm2。
（3）對待測變壓器油進行檢測：按照國家標準GB/T17623-1998，采用機械振蕩法對待測變壓器油的樣品進行脫氣，使用氣相色譜儀對脫出氣體進行分析，得到色譜圖，并從色譜圖中量取各氣體組分的峰面積Ai，平行樣品檢測兩次，取各氣體組分峰面積算術平均值；
其中，Ai—待測變壓器油樣品中i組分的峰面積，mm2；
—待測變壓器油樣品中i組分的平均峰面積，mm2；
本實施例中，待測變壓器油樣品檢測時的環境條件為：P =101.3 kPa，t=20℃。Vl=40 mL，Vg=3.0 mL，從色譜圖中量取各氣體組分的峰面積，得出待測變壓器油樣品脫出氣體色譜圖中各組分峰面積為：氫氣334mm2、乙炔20mm2、甲烷84958mm2、乙烯4534mm2、乙烷119717mm2、一氧化碳175980 mm2、二氧化碳112101mm2。
（4）確定待測變壓器油樣品脫出氣中各氣體組分的濃度：根據步驟（1）-（3）得出的參數，按照下述公式（1）計算出待測變壓器油樣品脫出氣中各氣體組分的濃度：
（1）
其中：ci—待測變壓器油樣品脫出氣中i組分濃度，uL/L；
本實施例中，以氫氣組分為例：
；
其他組分的計算方法與氫氣的計算方法相同，將相應參數帶入公式（1）即可，在此不一一列舉。
（5）確定待測變壓器油樣品中各氣體組分的含量：根據步驟（4）得出的參數，按照下述公式（2）-（4）計算出待測變壓器油樣品中溶解的各氣體組分的含量Xi：
其中：Xi—待測變壓器油樣品中溶解的i組分的氣體濃度，uL/L；
P —檢測時的大氣壓力，kPa；
Ki—50℃時國產礦物絕緣油中溶解氣體i組分的分配系數，這個參數在GB/T17623-1998中有列表，可查閱相應列表得出；
Vg′—50℃、試驗壓力下平衡氣體體積，mL；
Vl′—50℃時所抽取的待測變壓器樣品的體積，mL；
t—檢測時的室溫，℃；
Vg—室溫t、檢測壓力下平衡氣體體積，mL；
Vl—室溫t時所抽取的待測變壓器樣品的體積，mL；
待測變壓器油樣品檢測時的環境條件為：P =101.3 kPa，t=20℃。Vl=40 mL，Vg=3.0 mL；
以氫氣為例，經計算得出：
。
本實施例其他組分的計算方法與氫氣的計算方法相同，按照公式（2）-（4）分別計算可得出待測變壓器油樣品中各氣體組分濃度為：氫氣3.52μL/L、乙炔0.02μL/L、甲烷59.81μL/L、乙烯5.43μL/L、乙烷223.42μL/L、一氧化碳504.47μL/L和二氧化碳854.47μL/L。
對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業技術人員能夠實現或使用本發明。對這些實施例的多種修改對本領域的專業技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發明專利的精神或范圍的情況下，在其他實施例中實現。因此，本發明將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。