縮短色譜分析中標(biāo)準(zhǔn)氣體標(biāo)定時(shí)間的方法研究與實(shí)踐

朱文超+朱穎

摘要：絕緣油作為充油電氣設(shè)備的主要絕緣介質(zhì)，其性能的優(yōu)劣影響設(shè)備的安全運(yùn)行，通過油中溶解氣體等項(xiàng)目分析，確保絕緣油滿足電氣設(shè)備的安全運(yùn)行要求，為狀態(tài)檢修提供依據(jù)。文章針對(duì)在色譜分析中標(biāo)準(zhǔn)氣體標(biāo)定所遇到的問題，通過添加匹配取樣口的膠帽、制作標(biāo)氣瓶固定裝置及出氣閥門的延伸氣管，縮短色譜分析中標(biāo)準(zhǔn)氣體的標(biāo)定時(shí)間。

關(guān)鍵詞：標(biāo)準(zhǔn)氣體；標(biāo)定時(shí)間；膠帽；固定裝置；延伸氣管；色譜分析 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TQ113 文章編號(hào)：1009-2374（2016）33-0025-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.33.013

近年來，通過絕緣油中溶解氣體的組分含量分析，診斷充油電氣設(shè)備內(nèi)部的潛伏性故障，是被證明行之有效的絕緣監(jiān)督的重要手段，在電力系統(tǒng)中得到普遍應(yīng)用和重視。目前，測定油中溶解氣體組分含量的測定方法是氣相色譜法，對(duì)絕緣油中溶解氣體組分進(jìn)行分析，即對(duì)判斷充油電氣設(shè)備內(nèi)部故障有價(jià)值的氣體，氫氣（H2）、甲烷（CH4）、乙烷（C2H6）、乙烯（C2H4）、乙炔（C2H2）、一氧化碳（CO）、二氧化碳（CO2）、總烴。絕緣油的總烴、乙炔和氫氣含量過高或產(chǎn)氣速率過快，可判斷絕緣油存在問題，對(duì)電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行可能造成嚴(yán)重影響。然而，由于油中溶解氣體分析操作環(huán)節(jié)多，分析流程不統(tǒng)一及操作人員分析熟練程度上的差異等因素，就會(huì)致使分析結(jié)果的重復(fù)性、可比性差，誤判、漏判故障的情況時(shí)有發(fā)生，嚴(yán)重地影響了電力的生產(chǎn)安全。

1 氣相色譜定量分析的概述

氣相色譜定量分析的依據(jù)是：被測物質(zhì)的量與它在色譜圖上的峰面積成正比，即在一定條件下，被測組分物質(zhì)的含量與檢測器輸出信號(hào)所形成的峰面積呈線性關(guān)系。

1.1 峰面積的測量

峰面積是微分色譜圖上給出的基本定量數(shù)據(jù)，峰面積測量的準(zhǔn)確性直接影響定量誤差的大小。現(xiàn)采用的是峰高參數(shù)來替代峰面積參數(shù)，用以計(jì)算組分的含量。

1.2 校正因子的測量

大量試驗(yàn)表明，同一物質(zhì)在不同類型檢測器上的響應(yīng)值是不同的，而不同物質(zhì)在同一檢測器上的響應(yīng)值也是不同的。為了得到檢測器的響應(yīng)值與物質(zhì)含量的關(guān)系，就必須對(duì)響應(yīng)值進(jìn)行校正，這個(gè)值就是定量校正因子。校正因子有絕對(duì)校正因子和相對(duì)校正因子之分，絕對(duì)校正因子是單位峰面積所對(duì)應(yīng)的被測物質(zhì)的濃度（或質(zhì)量）；相對(duì)校正因子只與檢測器類型有關(guān)，與色譜操作條件無關(guān)，可查表進(jìn)行引用。

1.3 定量方法

定量方法主要有歸一法、內(nèi)標(biāo)法和外標(biāo)法。這三種定量方法都有其特定的使用條件，分析人員要根據(jù)儀器、樣品、分析條件的情況，正確地選擇不同的定量方法，否則會(huì)帶來較大的測量誤差。

面積歸一法是將所有組分的峰面積分別乘以它們的絕對(duì)校正因子后求和，即所謂“歸一”；內(nèi)標(biāo)法是將已知濃度的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（內(nèi)標(biāo)物）加入到未知樣品中去，然后比較內(nèi)標(biāo)物和被測組分的峰面積，從而確定被測組分的濃度?，F(xiàn)采用的方法是外標(biāo)法，即配置一個(gè)已知被測組分含量的標(biāo)樣，然后定量測得值A(chǔ)，再進(jìn)樣同體積的樣品，測得值B，通過對(duì)比校正，得到樣品的組分含量。優(yōu)點(diǎn)是快速簡單，只要待測組分出峰且完全分離即可，缺點(diǎn)是要求進(jìn)樣量和操作條件不變，多點(diǎn)校正要配系列標(biāo)樣，現(xiàn)試驗(yàn)室采用的是單點(diǎn)校正。外標(biāo)法屬于絕對(duì)法，雖然操作簡單，但測量誤差與操作條件有關(guān)，測量誤差相對(duì)較大。

2 標(biāo)準(zhǔn)氣體標(biāo)定（外標(biāo)法）的應(yīng)用問題

標(biāo)準(zhǔn)氣體的標(biāo)定數(shù)值穩(wěn)定性及準(zhǔn)確性問題，將直接影響樣品組分含量的準(zhǔn)確性。試驗(yàn)規(guī)程要求，色譜分析的準(zhǔn)確性及時(shí)效性需要保證，這就要求標(biāo)氣的標(biāo)定要快且準(zhǔn)，保證樣品組分值的可靠性和真實(shí)性。

近年來，從大量的色譜分析試驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)氣體標(biāo)定存在準(zhǔn)確性與穩(wěn)定性方面的問題。標(biāo)準(zhǔn)氣體標(biāo)定所需的次數(shù)呈無規(guī)律型，同一試驗(yàn)人員在不同的時(shí)間點(diǎn)，標(biāo)定次數(shù)也不相同，標(biāo)準(zhǔn)氣體的標(biāo)定值也有變化。經(jīng)過班組的色譜分析工作經(jīng)驗(yàn)積累，結(jié)合“4M1E”原因類別分析法，整理其因果圖，總結(jié)處理三處需要改進(jìn)的地方，如以下所述：

第一，標(biāo)氣瓶的取樣口缺陷，通過定性檢漏試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)標(biāo)氣瓶的出氣口存在輕微的泄漏。出氣口處有硅橡膠墊，膠墊的密封性差易導(dǎo)致空氣滲透到出氣口的死體積中，使得該體積中的組分含量發(fā)生變化，在進(jìn)行標(biāo)氣的取樣時(shí)，此體積里的受污染標(biāo)氣依然存在，進(jìn)而導(dǎo)致測試結(jié)果重復(fù)性差。

第二，標(biāo)準(zhǔn)氣體瓶并未固定在定置點(diǎn)，在取樣過程中，標(biāo)準(zhǔn)氣體瓶易晃動(dòng)，取樣針的插入及抽出都會(huì)伴隨較強(qiáng)烈的不穩(wěn)定，同時(shí)實(shí)驗(yàn)人員的操作習(xí)慣也會(huì)有影響，直接影響標(biāo)準(zhǔn)氣體取樣的穩(wěn)定性。

第三，標(biāo)準(zhǔn)氣體瓶的取樣口較低，試驗(yàn)人員需要俯身或蹲下進(jìn)行取樣，導(dǎo)致動(dòng)作容易發(fā)生偏差，從而導(dǎo)致取樣的不穩(wěn)定性。

3 目的

圍繞上述引起標(biāo)準(zhǔn)氣體標(biāo)定準(zhǔn)確性與穩(wěn)定性的三個(gè)因素，本文擬添加匹配取樣口的膠帽，制作標(biāo)準(zhǔn)氣體瓶的固定裝置及出氣閥門的延伸氣管，保證標(biāo)準(zhǔn)氣體標(biāo)定快且準(zhǔn)，樣品組分含量的可靠和真實(shí)。

4 實(shí)施部分

4.1 膠帽的應(yīng)用

根據(jù)取樣口的尺寸，添加與之相匹配的取樣口膠帽；對(duì)市面上的膠帽材料及尺寸進(jìn)行篩選，尋找合適的密封膠帽。

4.2 制作標(biāo)準(zhǔn)氣體瓶的固定裝置

合理地在試驗(yàn)室中選定標(biāo)準(zhǔn)氣體瓶的固定位置，并聯(lián)系廠家進(jìn)行施工改造，將標(biāo)準(zhǔn)氣體瓶固定在一處，保證取樣針的插入及抽出操作保持平穩(wěn)性。

4.3 制作出氣閥門的延伸氣管

對(duì)標(biāo)準(zhǔn)氣體瓶的取樣口進(jìn)行延伸氣管的接駁，保證取樣口保持在合理的高度及位置，改進(jìn)取樣工作中的人機(jī)功效問題。

5 結(jié)果與討論

5.1 膠帽應(yīng)用的影響

通過添加膠帽來對(duì)比檢驗(yàn)是否在標(biāo)準(zhǔn)氣體標(biāo)定次數(shù)上得到改進(jìn)，如圖1所示：

從圖1中可以看出在同等情況下，添加膠帽會(huì)讓標(biāo)準(zhǔn)氣體瓶的出氣口死體積中的組分含量穩(wěn)定性更好，減少標(biāo)定的次數(shù)。

5.2 標(biāo)準(zhǔn)氣體瓶固定裝置的影響

通過固定標(biāo)準(zhǔn)氣體瓶來對(duì)比試驗(yàn)人員取樣的成功率是否有提高，如圖2所示。

從圖2中可以看出，固定標(biāo)準(zhǔn)氣體瓶能夠減少取樣時(shí)的晃動(dòng)，提高取樣的成功率，減少取樣的次數(shù)；而不固定標(biāo)準(zhǔn)氣體瓶，會(huì)使取樣時(shí)產(chǎn)生晃動(dòng)，取樣的成功率受到影響，大大增加了取樣的次數(shù)。

5.3 出氣閥門延伸氣管的影響

通過制作出氣閥門的延伸氣管來對(duì)比試驗(yàn)人員在標(biāo)準(zhǔn)氣體取樣步驟中的人機(jī)功效滿意度，如圖3所示：

從圖3中可以看出，增加延伸氣管，讓試驗(yàn)人員可以進(jìn)行舒服地取樣，符合人機(jī)功效的要求，提高試驗(yàn)人員的工作滿意度。

6 結(jié)語

綜上所述，針對(duì)班組色譜分析工作經(jīng)驗(yàn)積累中總結(jié)的三處需要改進(jìn)的地方，相對(duì)應(yīng)地添加匹配取樣口的膠帽，解決標(biāo)準(zhǔn)氣體瓶的取樣口缺陷，測試結(jié)果重復(fù)性差的問題；制作標(biāo)準(zhǔn)氣體瓶的固定裝置及出氣閥門的延伸氣管，解決標(biāo)準(zhǔn)氣體取樣動(dòng)作不穩(wěn)定的問題。經(jīng)過正式投入到試驗(yàn)工作中后，極大地縮短了色譜分析中標(biāo)準(zhǔn)氣體的標(biāo)定時(shí)間，有效地減少了標(biāo)定次數(shù)、提高了取樣成功率、解決了試驗(yàn)工作的人機(jī)功效問題，確保了油色譜試驗(yàn)的準(zhǔn)確性，提高了油色譜試驗(yàn)的工作效率，使色譜分析能夠在短時(shí)間內(nèi)能順利并準(zhǔn)確地完成試驗(yàn)，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備存在的隱患。

參考文獻(xiàn)

[1] 電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程（Q/CSG114002-2011） [S].中國南方電網(wǎng)有限責(zé)任公司企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，2011.

[2] 羅竹杰，劉吉堂.電力用油與六氟化硫[M].北京： 中國電力出版社，2007.

[3] 淡淑恒，趙子玉.電氣設(shè)備絕緣與試驗(yàn)[M].北京： 中國電力出版社，2010.

[4] 絕緣油中溶解氣體組分含量的氣相色譜測定法（GB/ T 17623-1998）[S].

[5] 電力安全工作規(guī)程（GB 26860-2011）[S].

作者簡介：朱文超（1989-），男，廣東清遠(yuǎn)人，廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司江門供電局助理工程師，研究方向：化學(xué)。

（責(zé)任編輯：黃銀芳）