摘要：介绍了变压器绝缘油气体组分含量测试的新方法及其在银川供电局的实际使用情况，分析光声光谱测试技术的原理、仪器和测试效果，并根据使用经验给出了评价和建议。

　　关键词：变压器;绝缘油;色谱分析;光声光谱

　　绝缘油中溶解气体的气相色谱分析，是变压器类设备运行维护中一项重要的试验方法，通过分析油中溶解气体组分及其含量，可判断变压器和其他充油电气设备内部存在的发热和放电性故障，较早提示设备内部存在的问题，是变压器常规试验中使用最频繁而且最有效的一项试验。气相色谱法分析油中溶解的气体是国家标准采用的唯一测试方法，误差小，灵敏度高，是一种成熟的检测手段。但该方法必须将油样取回实验室进行测试，中间环节较多，油中气体容易溢散，测试过程本身也很长，不能尽快得到实验结果。银川供电局在2004年配备了英国凯尔曼公司采用光声光谱技术原理的Transport-X型便携式油中溶解气体分析仪，经修试公司近两年时间的使用，检测了上百台1l0 kV及以下电压等级变压器色谱油样，总体情况不错。

　　1 光声光谱分析绝缘油色谱的原理

　　光声效应是由气体分子吸收特定波长的电磁辐射(如红外光)所产生。气体吸收辐射后导致温度上升，此时如将气体置于密闭容器，温升相应导致气体压力增高。如采用脉冲光源照射密闭气体，利用灵敏的微音器即可探测到与脉冲光源频率相同的压力波。确定每种气体特定的分子吸收光谱，从而可对红外光源进行波长调制使其能够激发某一特定气体分子;确定气体吸收能量后退激产生的压力波强度与气体浓度间的比例关系，从而做到定量分析。满足上述两个条件，即可将光声效应用于实际检测仪器中。因此，通过选取适当的波长并结合检测压力波的强度，不仅可验证某种气体是否存在，更可确定其浓度，甚至对某些混合物或化合物也可作出定性、定量分析。

　　Transport-X型便携式油中溶解气体分析仪即是应用这种检测技术的产物。仪器的油样采集方法与常规方法相同，而后将注射器内油样注入仪器顶空分析器的样品瓶。由于仪器内自身具有顶空分析器，因此无需另外的脱气装置。油样注入后，仪器开始对油样进行电磁搅动使其中的溶解气体不断蒸发，同时使顶空内的气体在气路内循环。当气液相浓度达到平衡状态，仪器内的PAS光声光谱测量模块对顶空内的气样进行分析，并将最终得到的各气体浓度结果显示出来。测量模块内有作为光源的灯丝，提供包括红外谱带在内的宽带辐射，采用抛物面反射镜聚焦后进入光声光谱测量模块。模块中的的调制盘以恒定速率(30Hz)转动产生频闪效应以便对光源进行频率调制。在入射至光声室之前，红外辐射需透过一系列滤光片。不同的滤光片仅允许透射与某种分子光谱波长一致的光辐射，以便激发某种化合物分子。当气态样品注入光声室后，记录由微音器检测到的入射光透射各滤光片后激发气体样品产生的压力波强度。相应的数值则代表样品中所含特征气体的浓度值。

　　因为分析原理的巨大差距，采用光声光谱原理分析绝缘油色谱，其结果是不能直接与传统色谱柱原理的色谱仪直接比较的。仪器开发者做了大量的对比试验，研究了需要测试的各类气体组分的光声光谱测试结果与色谱柱法测试结果的对应关系，作出二者的关联曲线，并将曲线存储在分析仪内，仪器自动将光声光谱测试结果转换为等同于色谱柱法测试结果的组分含量，并将最终结果显示出来。资料显示，色谱分析所需要的7种气体组分在仪器提供的大部分测量范围内，测试结果与传统方法测试结果均具有较好的的线性及相关性。特别是Transport-X型仪器显示出了较气相色谱仪器更为优越的稳定性能。在大部分测试结果中，Transport-X的重复性均优于气相色谱仪。在某些场合，例如CO及CO2的测量，Transport-X的性能甚至优于气相色谱仪。

　　2 实际应用效果及事例

　　Transport-X仪器一体化设计，约重十公斤，携带方便，测试速度极快，无需预热，每个油样从油样注入仪器到最终结果出来整个测试过程仅用时20 min，而传统仪器算上预热时间，测试一个油样至少两小时。因无需载气瓶，所以不需补气，也无其他附属部件，人工抽油注入仪器后，仪器自动对气体组分进行检测，操作很方便，仪器内有高压泵，测试完毕后能对气室进行自动清洗。从凯尔曼仪器资料上看，仪器对大多数气体组分包括乙炔的检测精度均为1ppm，相比传统气相色谱仪其精度略差。表1是Transport-X说明书提供的仪器测试范围和最小检测精度。从实际使用效果看，在气体组分含量较高时，测试结果与色谱柱法台式机结果比较吻合，在气体组分含量在20ppm 以下时，误差较大，但数据趋势仍然是较好的。最大的问题是乙炔气体的检测精度太差，2～3个ppm 以下的乙炔基本无法检出。