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变压器油中氢气含量异常的分析与处理

发布时间：2011/5/15 阅读次数：1917 字体大小: 【小】【中】【大】

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1　概况

变压器无论是热故障还是电故障，最终都将导致绝缘介质裂解产生各种特征气体。由于碳氢键之间的链能低，在绝缘的分解过程中，一般是先生成氢气，因此氢气是各种故障特征气体的主要成分之一。

2　主要缺陷情况

一座110kV变电所新投运的主变压器，投运时就因油中乙炔含量超标而多次进行脱气处理，合格后投运不到一年的时间，变压器压力释放溢油，油中氢气含量严重超标，最大达到246μL/L，油中其它气体含量正常而且变化不大，对其进行各种电气试验，试验数据全部正常。

为进一步检查变压器油中氢气含量超标的原因，与厂家进行分析后，将变压器放油进行了检查，未发现问题，经过脱气处理油中氢气含量为5.9μL/L。

脱气后对变压器进行一周一次色谱分析，大约5个月后油中氢气含量又达到227.78μL/L，接近标准的注意值，油中其它气体含量正常而且变化不大，对其进行各种电气试验，试验数据正常。检查处理过程中历次的色谱分析数据如表1所示。

表1　色谱分析数据表

项目	H₂	CH₄	C₂H₆	C₂H₂	CO	CO₂	总烃
2001.4.18	253.74	9.41	2.51	1.98	146.85	523.43	14.32
2001.5.31	5.96	1.48	1.12	0.52	57.75	65.33	3.12
2001.8.29	120.34	6.5	1.88	0.99	161.64	638.59	9.73
2001.10.23	85.42	3.4	1.29	0.84	156.42	583.29	5.58
2001.2.23	227.78	12.6	2.91	0.99	201.52	548.45	16.87

3　缺陷原因分析

传统的电气试验方法，如测量绕组的绝缘电阻、吸收比、介损、直流泄漏电流以及测量油的绝缘强度，可以间接地定性了解变压器进水受潮情况，所以仍是现场广泛采用的方法。

变压器受潮缺陷通过对变压器油进行油耐压试验和油中含水量试验可以进行判断，但这两种方法有一定的条件。测量运行变压器油中含水量及油耐压应注意变压器油温度的影响，尽量在顶层油温高于50℃的情况下采样，否则难于判断。这是因为在不同的温度下溶解在油中的水分有不同的饱和溶解量，饱和溶解值随温度升高而增大，因而在高温下，绝缘纸中水分进入油中，当温度下降时，油中水分有一部分向纸中扩散，使油的含水量下降。一般来说，运行温度越高，纸中的水分向油中扩散越多，因而使油中含水量增高。实现平衡需要一个较长的过程(以月计)。因此用油中含水量的多少来判断变压器的受潮是很不全面的。特别是环境温度很低的情况下。

由上所述，温度变化时，纸中含水量与油中含水量有一个平衡过程。按理在高温时纸中含水量将随油中水分的增加而减小，当温度降低时，油中的水分将被纸吸收，使纸的含水量增高。但计算结果表明，在密封条件较好的变压器中，如果没有外部水分的渗入，在不同温度下引起油中水分的变化量即使全部与绝缘纸的变化量相平衡，纸中含水量的变化幅值也是很小的。因油中含水量是以10－6表示，而纸中的含水量以10－2表示。变压器中纸含水量的绝对量要比油中多得多，不能根据某一温度下测得油中含水量直接从文献中的油纸含水量与温度平衡曲线中去推测纸的含水量。可以认为不同的平衡曲线都是在不同的系统内部条件下获得的，即除油、纸系统中原有的水分外，还有外界空气中水渗入了平衡系统。运行多年老化的结果，也会增加一定水量。利用热油循环干燥变压器就是让纸里的水分不断地扩散到油中去，并不断地滤去油中接近饱和的水分，减少平衡系统内的水分。所以可以利用该变压器不同温度下的油的相应含水量的变化范围(纸中水分基本不变)来判断是否符合平衡曲线的规律，作为辅助性判断，如果差别很大，则可能受潮。

变压器内部进水受潮是一种内部潜伏性故障，其特征气体氢气含量很高。客观上如果色谱分析发现氢气含量超标，而其它成分并没有增加时，可大致先判断为设备含有水分，为进一步判断，可加做微水分析。导致水分分解出来有两种可能：一是水分和铁产生化学元素反应；二是在高电场作用下水分子分解。设备受潮时固体绝缘材料含水量比油中含水量要大100多倍。而氢气含量高，大多是由于油、纸绝缘内含有气体和水分，所以在现场处理设备受潮时，仅靠使用真空滤油法不能持久地降低设备中的含水量，其原因决定于真空滤油对于设备整体的水分影响有多大。

4　变压器进水受潮后的干燥

对进水受潮后的变压器的处理方法是干燥，干燥的方法有多种，目前现场大型电力变压器多采用热油真空雾化干燥法进行干燥，实践证明是有效的。

该方法是把变压器油箱内的油全部放出，另备一定数量的油作为干燥的传热媒介，其具体数量随变压器大小而异，一般为变压器油箱总油量的1/10～1/8。对干燥用油有严格的要求：

①油中水分含量要小于10ppm；

②90℃时油的介损应为0．2％；

③油的火花放电电压应大于50kV。

干燥时首先将干燥用油加热到105℃±5℃后，再用油泵将油送进油箱，通过特制的喷嘴，使热油变成雾状，喷向变压器器身，使温度高升，水气蒸发。从绝缘物中蒸发出来的一部分水分被真空泵抽出，一部分由雾状油沿器身往下被带到箱底后，随油循环带到滤油机排出。将热油喷成雾状的好处是，既可减少具有压力的热油冲击器身，又能扩大热油与器身的接触面积，有利于干燥。干燥时热油的流量由喷嘴出口喷出的油压大约为190～290kPa。

干燥结束后，要把干燥用油全部从油箱里排出油箱外。最后在吊心检查后，进行真空注油。

5　结论

变压器油中氢气含量超过国标注意值，但油中其它气体含量及电气试验都正常时，应考虑变压器受潮的情况。

(1)色谱分析的主要特点：一是油中烃类组分含量正常，而油中含氢且单项偏高；二是油中含氢气量的高低与微水含量成正比关系，且含氢量的变化滞后于微水含量的变化。

(2)这种现象的主要原因：一是水分和铁产生化学反应；二是在高电场作用下水分子的分解。

(3)针对这种情况建议将变压器进行彻底的真空干燥处理，简单地使用真空滤油机进行脱气往往不能处理该缺陷。

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