實際工作中變壓器油糠醛試驗數(shù)據(jù)的處理方法探討

黃彬

摘 要：文章闡述了利用液相色譜儀對變壓器油中糠醛含量進行試驗測得相應的峰高后比較兩種數(shù)據(jù)處理的方法，我們確定了使用校準曲線外標法更加精確。還有如何根據(jù)變壓器油色譜試驗確定變壓器油糠醛試驗的試驗性質，并且不同的試驗性質如何選取對應的校準曲線進行處理。

關鍵詞：糠醛；變壓器油；液相色譜

中圖分類號：TM406 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2016）27-0077-02

1 引 言

油浸纖維紙板是電力變壓器的絕緣系統(tǒng)的重要組成部分，可以說變壓器的壽命就是纖維絕緣紙板的壽命。電力變壓器油中大量絕緣紙的主要成分是纖維素，它在變壓器運行條件下會發(fā)生分解，有一部分最終生成糠醛。而變壓器油中的糠醛測試工作，是間接判斷變壓器絕緣老化的主要依據(jù)，所以變壓器油中糠醛含量測試的結果的準確直接影響了對變壓器絕緣油老化的判斷。

基于對變壓器油中糠醛含量的準確度，我們按變壓器油中糠醛預試規(guī)程要求的各注意值范圍配置了不同的濃度的標油進行了分析。

2 變壓器中糠醛含量的試驗方法及其有效性

2.1 試驗準備的儀器工具與試劑

儀器及工具：LC-20AB液相色譜儀（島津），震蕩儀（中分），100 mL玻璃注射器，5 mL醫(yī)用注射器，膠帽，針式過濾膜（0.45 um，有機系）。

試劑：超純水，甲醇，糠醛甲醇標液，糠醛標油（45號標油）。

2.2 變壓器糠醛含量的實驗過程

將100 mL玻璃注射器的油樣體積準確調至40 mL，用5 mL醫(yī)用注射器向其內準確加入甲醇5 mL，并將刻度調至55 mL，然后用膠帽將100 m玻璃注射器針頭封住并放在震蕩儀內在室溫下震蕩20 min，靜止5 min。

靜止后用另一支5 mL醫(yī)用注射器抽取萃取液通過針式過濾膜轉移到樣品瓶內并且放在色譜儀的樣品架上。

色譜儀的參數(shù)設置：流量1 mL/min，流動相比例甲醇：水=1：1，檢測器波長277 nm，柱溫40 ℃。色譜的沖洗：首先用1：1的甲醇水溶液沖洗4 min，待糠醛洗脫結束后再用純甲醇沖洗 14 min，最后再用1：1的甲醇水溶液沖洗4 min。

2.3 變壓器糠醛的試驗方法有效性檢測：

各個濃度糠醛標油的色譜圖，如圖1所示，左邊為糠醛標油濃度與峰高的校準曲線，縱坐標為濃度，橫坐標為峰高。

在此試驗下，糠醛標油濃度（0.1 mg/L，0.2 mg/L，0.3，0.4 mg/L，0.5 mg/L）的相關系數(shù)R=0.9998，糠醛標油濃度（1 .0mg/L，

2.0 mg/L，3 .0mg/L，4.0mg/L，5.0 mg/L）的 相關系數(shù)R=0.9997，因此該試驗方法下的測試數(shù)據(jù)有效。

3 變壓器中糠醛含量的處理方法的比較

3.1 單點外標法的處理結果分析

單點外標法即把一個濃度標準溶液在與被測樣品相同的色譜條件下單獨測定，把得到的色譜峰高與被測組分的色譜峰峰高進行比較求得被測組分的含量。0.1 mg/L，0.2 mg/L，

0.3 mg/L，2.0 mg/L，3.0 mg/L，4.0 mg/L糠醛標油分別在1.0 mg/L，2.0 mg/L標準溶液下用單點外標法所測試的結果，見表1。

由測試結果可知，0.1 mg/L糠醛標油的絕對誤差最大分別是18%，21%，其次是4.0 mg/L糠醛標油的絕對誤差分別是10.9%，13.5%，而0.2 mg/L，2 mg/L糠醛標油測試結果誤差均小于10%。其結果表明，被測的糠醛標油濃度與標準溶液濃度相近時，誤差越小，反之越大。

3.2 校準曲線外標法的處理結果分析：

校準曲線外標法就是將不同濃度的糠醛標油得到一組峰高數(shù)據(jù)，利用線性回歸方法得到回歸方程：

Y=aX+b，確定a與b，其中Y—待測濃度，X—待測峰高。

本次試驗根據(jù)預試規(guī)程中規(guī)定的追蹤范圍（0.1 mg/L～0.75 mg/L）和嚴重老化值4 mg/L，分別做了兩條校準曲線，第一條校準曲線是用0.1 mg/L，0.2mg/L，0.3 mg/L，0.4 mg/L，0.5 mg/L五個濃度下糠醛標油來制定的，第二條校準曲線是用1.0 mg/L，2.0 mg/L，3 .0 mg/L，4.0mg/L，5.0 mg/L五個濃度下糠醛標油來制定的。0.1 mg/L，0.2 mg/L，0.3 mg/L，2 .0mg/L，3.0 mg/L，4.0 mg/L糠醛標油分別在第一條校準曲線和第二條校準曲線下測試的結果，見表2。

由以上測試結果可知0.1 mg/L，0.2 mg/L，0.3 mg/L濃度的糠醛標油在第一條校準曲線下的誤差均比第二條校準曲線下的誤差小，絕對誤差在3%以內；2.0 mg/L，3.0 mg/L，4.0 mg/L濃度的糠醛標油在第二條校準曲線下的誤差均比第一條校準曲線下的誤差小，絕對誤差在3.4%以內。

通過單點外標法和校準曲線外標法的對比，我們發(fā)現(xiàn)

0.1 mg/L，0.2 mg/L，0.3 mg/L濃度的糠醛標油用第一條校準曲線外標法測試的結果最準確，誤差在0.01以內；2 mg/L，3 mg/L，

4 mg/L濃度的糠醛標油用第二條校準曲線測試的結果最準確，誤差在0.1以內。因此，在測試變壓器油糠醛注意值追蹤試驗時采用第一條校準曲線外標法，在測試變壓器油中糠醛嚴重值試驗時用第二條校準曲線外標法。

4 在實際工作中進行變壓器油糠醛試驗分析的依據(jù) 及步驟

4.1 需要進行變壓器油糠醛試驗的依據(jù)

變壓器中的絕緣紙板的熱分解是纖維素和半纖維素及木質等的同時分解。其反應最終主要生成H20，CO和C02；其次還有醛類，酮類和有機酸，其中還包括糠醛。因此，在變壓器油色譜試驗中所測得的CO和CO2是作為絕緣老化的特征氣體。經(jīng)驗表明，在變壓器正常運行時，當變壓器油色譜的每年預試中CO2/CO>7時，則認為變壓器內固體絕緣材料老化需要追蹤；而在變壓器故障時，例如總烴超標或者乙炔超標并且快速增長時，當CO2/CO>3時，則懷疑故障涉及變壓器內的絕緣材料。但是變壓器油中的CO和CO2還會由于從空氣中吸收的CO2和油的長期氧化形成了CO和C02的基值過高，所以只對變壓器油色譜中CO2和CO的比值沒有嚴格的界限，最終還是要測量變壓器油中糠醛的含量來進一步確定變壓器內絕緣紙板的老化程度。

4.2 變壓器油糠醛試驗分析的步驟

首先確定是計算變壓器油中色譜試驗中所測得的CO和CO2的比值。

然后確定試驗性質。如果在變壓器正常運行時，計算變壓器油中色譜試驗中所測得CO和CO2的比值CO2/CO>7時，則做變壓器油中糠醛注意值追蹤試驗；如果變壓器發(fā)現(xiàn)故障時，計算變壓器油中色譜試驗中所測得CO和CO2的比值CO2/CO>3時做變壓器油中糠醛嚴重值試驗，反之做變壓器油中糠醛注意值追蹤試驗。

最后根據(jù)所選取選的試驗性質選擇合適的校準曲線外標法。在測試變壓器油中糠醛注意值追蹤試驗時采用第一條校準曲線外標法（0.1 mg/L，0.2 mg/L，0.3 mg/L，0.4 mg/L，0.5 mg/L糠醛標油）），在測試變壓器油中糠醛嚴重值試驗時用第二條校準曲線外標法（1 mg/L，2 mg/L，3 mg/L，4 mg/L，5 mg/L糠醛標油））。

5 實際案例分析

在2016年7月25日，110 kV雅苑站#2主變的油中溶解氣體在線裝置顯示總烴急劇上升并且超過了注意值，隨后高試班也進行了紅外測溫發(fā)現(xiàn)變壓器底部溫度異常。

化學班在26日和27日分別進行了色譜的追蹤試驗，根據(jù)色譜數(shù)據(jù)計算

CO2/CO=2.7<3

初步判斷此故障未涉及絕緣材料，所以決定做變壓器油中糠醛注意值追蹤試驗，利用校準曲線外標法（0.1 mg/L，0.2 mg/L，0.3 mg/L，0.4 mg/L，0.5 mg/L濃度的糠醛標油）測得變壓器油中糠醛含量為0.017 mg/L<0.2 mg/L（該主變運行年限為10年，其糠醛追蹤注意值為0.2 mg/L），由所測得變壓器油中糠醛含量進一步確定變壓器內絕緣紙板未發(fā)現(xiàn)老化在正常范圍內。檢修專業(yè)經(jīng)過處理后發(fā)現(xiàn)該故障是調壓開關抽頭接觸不良引起的并未涉及絕緣材料，與測試結果一致。

6 結 語

目前，變壓器油糠醛含量主要使用液相色譜儀進行試驗。通過比較，其試驗數(shù)據(jù)處理方法用校準曲線外標法要比單點外標法更加精確。根據(jù)變壓器油色譜試驗結果中CO2和CO的比值可以把變壓器油糠醛試驗分為兩種試驗性質：一種是追蹤試驗；另一種是嚴重值試驗。根據(jù)不同的試驗性質選擇相應的校準曲線才能讓測試結果更加精確。

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