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    變壓器油中產生氫氣該怎么辦?

    作者:admin 發布日期:2019/8/29 關注次數: 二維碼分享

    我們知道,變壓器運行后,無論是熱故障還是電故障,都會導致絕緣介質分解產生各種特征氣體。由于變壓器油、紙絕緣結構中,碳氫鍵的鍵能低,所以在分解過程中一般是先產生氫氣,因此氫氣是各種故障特征氣體的主要成分之一。



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    Q1:那么分解產生氫氣的主要途徑是什么?

    答:主要有以下三個途徑:

    (1)水分的電解及與鐵的化學反應

    當油中存在水分時,在電場的作用下,水分將發生電解產生氫氣;水分也會與鐵發生反應產生氫氣。



    (2)烷烴的裂化反應

    我們知道,變壓器油主要由烷烴、環烷烴和芳香烴組成,其中烷烴的熱穩定性差。這些有機物在高溫下會發生裂化,變成小分子烷烴、不飽和烴(烯烴和炔烴)及氫氣。氣相色譜法和三比值法就是基于氫氣、甲烷、乙烷、乙烯、乙炔五種成分。




    (3)環己烷的脫氫反應

    環己烷是石油的主要成分之一。在變壓器油的煉制過程中,由于工藝條件限制,難免會留下少量的環烷烴成分(含環己烷)。這樣,在催化劑或合適溫度下,就可能因它發生脫氫反應(芳構化產生苯和氫氣)。

    該反應是可逆的,正方向是吸熱反應,逆方向是放熱反應。在常溫下有較多氫氣時,平衡向左移動,有利于環己烷的生成;溫度提高,同時體系中沒有或只有少許氫氣時,平衡向右移動,有利于氫氣和苯的生成。

    由于1摩爾環己烷可生成3摩爾氫氣,且其體積比為1:622,所以油中極少量的環己烷就可能造成氫氣濃度高。



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    Q2:以上三種途徑,如何確定哪個是氫氣超標的主因?

    答:如果在變壓器投運前出現氫氣增多(一般在30μL/L以內),且水分含量基本不變,則主要原因是環己烷的脫氫反應。

    如果投運后烴類含量合格僅氫氣超標(150μL/L以上),且與水分含量成正相關,則主要原因是水分的電解及與鐵的化學反應。

    如果烴類和氫氣均超標,則懷疑內部存在過熱或放電,導致了烷烴的裂化反應。


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    Q3:以上三種原因,采用何種處理方法合適?

    答:(1)水分的電解及與鐵的化學反應造成的氫氣超標可采用熱油循環法除去油中的水分及氫氣,或換油法重新進行真空注油(成本較高)。

    (2)烷烴的裂化反應造成的氫氣及烴類超標,應使用色譜分析、三比值、進人檢查等方法綜合判斷,確定缺陷性質后采取相應處理辦法。

    (3)環己烷的脫氫反應造成的氫氣超標,可采用真空脫氣法(詳見本文后面案例1之4.3)。

    在變壓器投運后,主要應對氫氣超標的處理方法是熱油循環法。下面進行詳細介紹。


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    Q4:熱油循環法的原理?

    答:在常溫狀態下,變壓器中的水分主要溶解在絕緣紙中,因為紙的主要成分是纖維,其親水性遠大于變壓器油。因此,如果想要除掉變壓器中的水分,必須通過加熱的方法,使纖維中結合的水分析出,才能通過循環過濾的方式進行凈化。但加熱過程中溫度過高會對變壓器內部油、紙絕緣造成損傷,因此《國網公司變電站設備驗收規范第1部分:油浸式變壓器(電抗器)》中是這樣規定的:

    (1)熱油循環前,應對油管抽真空;

    (2)冷卻器內的油應與油箱主體的油同時進行熱油循環;

    (3)循環過程中,濾油機加熱脫水缸中的溫度,應控制在 65℃±5℃范圍內,油箱內溫度不應低于40℃,當環境溫度全天平均低于 15℃時,應對油箱采取保溫措施。

    (4)熱油循環持續時間不應少于 48h,或不少于 3×變壓器總油重/通過濾油機每小時的油量,以時間長者為準。

    (5)熱油循環后的變壓器油應滿足表 A.4 絕緣油驗收標準。1000kV 變壓器含氣量≤0.5%。


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    Q5:熱油循環法的操作步驟是怎樣的?

    答:(1)濾油機進油管路接到變壓器底部閥門,濾油機出油管路接到變壓器器身頂部注油閥門;

    (2)啟動濾油機真空泵,打開濾油機進油閥門,對濾油機進油管抽真空后打開變壓器底部閥門,使濾油機進油,進行自循環加熱溫油。打開變壓器頂部注油閥門,使注油管內空氣通過真空泵排出,打開濾油機出油閥進行熱油循環加熱。

    (3)濾油機出油管路連接時,變壓器器身頂部注油閥門帶有放氣塞,利用放氣塞將管路中氣體排出,使油管路充滿油后再打開器身頂部閥門,進行熱油循環。

    (4)滿油狀態下熱油循環前,檢查吸濕器已正確安裝呼吸通暢。

    (5)熱油循環時濾油機出口油溫應不低于50℃,油箱內溫度不應低于40℃。熱油循環后的油應取樣檢驗,符合交接試驗標準。

    (6)熱油循環完畢,應靜置一段時間:110kV及以下不小于24小時,220及330kV不小于48小時,500kV不小于72小時。

    (7)變壓器靜置完畢后,應從套管、升高座、冷卻裝置、氣體繼電器及壓力釋放裝置等部位進行多次排氣并應啟動潛油泵,直至參與氣體排盡。

    (8)儲油柜中排氣必須按照制造廠規定進行。


    以上以帶膠囊式儲油柜的變壓器為例,波紋管式儲油柜無呼吸器,熱油循環操作步驟應與廠家商定后制定專門技術方案。


    總之,熱油循環過程中應重點關注溫度、閥門、靜置、排氣、油質。

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