變壓器油中產(chǎn)生氫氣的原因以及常用處理方法

　　我們知道，變壓器運行后，無(wú)論是熱故障還是電氣故障，Z終都會(huì )導致絕緣介質(zhì)分解產(chǎn)生各種特征氣體。由于變壓器油紙絕緣結構中碳氫鍵的鍵能較低，分解過(guò)程中通常先產(chǎn)生氫氣，因此氫氣是各種故障特征氣體的主要成分之一。
　　Q1:那么通過(guò)分解產(chǎn)生氫氣的主要方式是什么？
　　答:主要有三種方式:
　　(1)水的電解和與鐵的化學(xué)反應
　　當油中有水時(shí)，在電場(chǎng)的作用下，水將被電解產(chǎn)生氫氣；水也會(huì )和鐵反應產(chǎn)生氫氣。
　　(2)烷烴的裂解反應
　　我們知道，變壓器油主要由烷烴、環(huán)烷烴和芳烴組成，其中烷烴的熱穩定性Z差。這些有機化合物在高溫下會(huì )裂解，變成小分子烷烴、不飽和烴(烯烴和炔烴)和氫氣。氣相色譜法和三比值法基于五種組分:氫氣、甲烷、乙烷、乙烯和乙炔。
　　(3)環(huán)己烷脫氫
　　環(huán)己烷是石油的主要成分之一。在精制變壓器油的過(guò)程中，由于工藝條件的限制，不可避免地會(huì )留下少量的環(huán)烷烴組分(包括環(huán)己烷)。這樣，脫氫反應(芳構化成苯和氫氣)就可能因它而在催化劑或合適的溫度下發(fā)生。
　　該反應是可逆的，正方向為吸熱反應，反方向為放熱反應。當室溫下氫氣較多時(shí)，平衡向左移動(dòng)，有利于環(huán)己烷的生成；當溫度升高，體系中沒(méi)有或只有少量氫氣時(shí)，平衡向右移動(dòng)，有利于氫氣和苯的生成。
　　由于1摩爾環(huán)己烷可以產(chǎn)生3摩爾氫氣，其體積比為1: 622，所以油中少量的環(huán)己烷就可能造成氫氣濃度高。
　　Q2:在上述三種方法中，如何確定哪一種是氫氣超標的主要原因？
　　答:如果變壓器投運前氫氣增加(一般在30μL/L以?xún)?，水分基本不變，主要原因是環(huán)己烷脫氫。
　　如果調試后烴含量合格，只有氫超標(150μL/L以上)，且與水含量呈正相關(guān)，主要原因是水的電解和與鐵的化學(xué)反應。
　　如果碳氫化合物和氫氣都超標，則懷疑內部過(guò)熱或放電，導致烷烴發(fā)生裂解反應。
　　Q3:以上三個(gè)原因，哪種方法Z合適？
　　答:
　　(1)水電解與鐵發(fā)生化學(xué)反應產(chǎn)生的氫氣超標?？刹捎脽嵊脱h(huán)法除去油中的水和氫氣，或采用換油法再次真空注油(費用較高)。
　　(2)烷烴裂解反應引起的氫氣、烴類(lèi)超標，應采用色譜分析、三比值、入口檢驗等方法綜合判斷，確定缺陷性質(zhì)后采取相應的處理措施。
　　(3)如果環(huán)己烷脫氫產(chǎn)生的氫氣超標，可以采用真空脫氣
　　變壓器投運后，處理氫氣超標的主要處理方法是熱油循環(huán)。以下是詳細介紹。

　　Q4:熱油循環(huán)法的原理是什么？
　　(1)熱油循環(huán)前，對油管抽真空；
　　(2)冷卻器中的油應與油箱主體中的油同時(shí)循環(huán)；
　　(3)在循環(huán)過(guò)程中，濾油器加熱脫水筒內的溫度應控制在65℃±5℃范圍內，油箱內的溫度不應低于40℃。當環(huán)境溫度全天平均低于15℃時(shí)，應對油罐采取保溫措施。
　　(4)熱油循環(huán)時(shí)間不應少于48h，或不少于3×變壓器總油重/每小時(shí)通過(guò)濾油器的油量，以較長(cháng)者為準。
　　(5)熱油循環(huán)后的變壓器油應符合表A.4中絕緣油的驗收標準..1000kV變壓器的氣體含量≤0.5%。
　　Q5:熱油循環(huán)法的操作步驟是什么？
　　答:(1)濾油器的進(jìn)油管道接在變壓器底部的閥門(mén)上，濾油器的出油管道接在變壓器本體頂部的注油閥門(mén)上；
　　(2)啟動(dòng)濾油器真空泵，打開(kāi)濾油器進(jìn)油閥，將濾油器進(jìn)油管抽真空后，打開(kāi)變壓器底部的閥門(mén)，即可給濾油器加油，油自循環(huán)加熱。打開(kāi)變壓器頂部的注油閥，使注油管內的空氣被真空泵排出，打開(kāi)濾油器出油閥進(jìn)行熱油循環(huán)加熱。
　　(3)連接濾油器的出油管路時(shí)，在變壓器本體頂部的噴油閥上安裝放氣塞，利用放氣塞將管路內的氣體排出，使油管路充滿(mǎn)油，然后打開(kāi)變壓器本體頂部的閥門(mén)進(jìn)行熱油循環(huán)。
　　(4)在滿(mǎn)油狀態(tài)下進(jìn)行熱油循環(huán)之前，檢查除濕器是否安裝正確，呼吸是否順暢。
　　(5)熱油循環(huán)時(shí)，濾油器出口油溫不應低于50℃，油箱內溫度不應低于40℃。熱油循環(huán)后的油應取樣檢查，以符合交接試驗標準。
　　(6)熱油循環(huán)完成后，應靜置一段時(shí)間:110kV及以下不少于24小時(shí)，220 kV及330kV不少于48小時(shí)，500kV不少于72小時(shí)。
　　(7)待變壓器靜置后，多次排出套管、升降座、冷卻裝置、氣體繼電器和泄壓裝置中的氣體，并啟動(dòng)潛水泵，直至氣體排出。
　　(8)儲油箱中的排氣須按照制造商的規定進(jìn)行。
　　以帶膠囊儲油箱的變壓器為例，波紋管儲油箱沒(méi)有呼吸器，熱油循環(huán)的操作步驟要和廠(chǎng)家商定，制定專(zhuān)門(mén)的技術(shù)方案。
　　總之，熱油循環(huán)過(guò)程中要難點(diǎn)關(guān)注溫度、閥門(mén)、靜置、排氣、油質(zhì)。