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【技术】变压器油中产生氢气的原因以及常用处理方法

作者:网站管理员 来源:转载 日期:2019-10-29 9:39:16 人气:105

【技术】变压器油中产生氢气的原因以及常用处理方法

我们知道,变压器运行后,无论是热故障还是电故障,最终都会导致绝缘介质分解产生各种特征气体。由于变压器油、纸绝缘结构中,碳氢键的键能低,所以在分解过程中一般是先产生氢气,因此氢气是各种故障特征气体的主要成分之一。

 

Q1:那么分解产生氢气的主要途径是什么?

答:主要有以下三个途径:

1)水分的电解及与铁的化学反应

当油中存在水分时,在电场的作用下,水分将发生电解产生氢气;水分也会与铁发生反应产生氢气。

1-c.jpg


2)烷烃的裂化反应

我们知道,变压器油主要由烷烃、环烷烃和芳香烃组成,其中烷烃的热稳定性最差。这些有机物在高温下会发生裂化,变成小分子烷烃、不饱和烃(烯烃和炔烃)及氢气。气相色谱法和三比值法就是基于氢气、甲烷、乙烷、乙烯、乙炔五种成分。

2-c.jpg

3)环己烷的脱氢反应

环己烷是石油的主要成分之一。在变压器油的炼制过程中,由于工艺条件限制,难免会留下少量的环烷烃成分(含环己烷)。这样,在催化剂或合适温度下,就可能因它发生脱氢反应(芳构化产生苯和氢气)。

 

该反应是可逆的,正方向是吸热反应,逆方向是放热反应。在常温下有较多氢气时,平衡向左移动,有利于环己烷的生成;温度提高,同时体系中没有或只有少许氢气时,平衡向右移动,有利于氢气和苯的生成。

 

由于1摩尔环己烷可生成3摩尔氢气,且其体积比为1622,所以油中极少量的环己烷就可能造成氢气浓度高。

3-c.jpg

2)烷烃的裂化反应造成的氢气及烃类超标,应使用色谱分析、三比值、进人检查等方法综合判断,确定缺陷性质后采取相应处理办法。

 

3)环己烷的脱氢反应造成的氢气超标,可采用真空脱气法(详见本文后面案例14.3

在变压器投运后,主要应对氢气超标的处理方法是热油循环法。下面进行详细介绍。

Q4:热油循环法的原理?

答:在常温状态下,变压器中的水分主要溶解在绝缘纸中,因为纸的主要成分是纤维,其亲水性远大于变压器油。因此,如果想要除掉变压器中的水分,必须通过加热的方法,使纤维中结合的水分析出,才能通过循环过滤的方式进行净化。但加热过程中温度过高会对变压器内部油、纸绝缘造成损伤,因此《国网公司变电站设备验收规范第1部分:油浸式变压器(电抗器)》中是这样规定的:

1)热油循环前,应对油管抽真空;

2)冷却器内的油应与油箱主体的油同时进行热油循环;

3)循环过程中,滤油机加热脱水缸中的温度,应控制在 65±5范围内,油箱内温度不应低于40,当环境温度全天平均低于 15时,应对油箱采取保温措施。

4)热油循环持续时间不应少于 48h,或不少于变压器总油重/通过滤油机每小时的油量,以时间长者为准。

5)热油循环后的变压器油应满足表 A.4 绝缘油验收标准。1000kV 变压器含气量≤0.5%

Q5:热油循环法的操作步骤是怎样的?

答:(1)滤油机进油管路接到变压器底部阀门,滤油机出油管路接到变压器器身顶部注油阀门;

2)启动滤油机真空泵,打开滤油机进油阀门,对滤油机进油管抽真空后打开变压器底部阀门,使滤油机进油,进行自循环加热温油。打开变压器顶部注油阀门,使注油管内空气通过真空泵排出,打开滤油机出油阀进行热油循环加热。

3)滤油机出油管路连接时,变压器器身顶部注油阀门带有放气塞,利用放气塞将管路中气体排出,使油管路充满油后再打开器身顶部阀门,进行热油循环。

4)满油状态下热油循环前,检查吸湿器已正确安装呼吸通畅。

5)热油循环时滤油机出口油温应不低于50,油箱内温度不应低于40。热油循环后的油应取样检验,符合交接试验标准。

6)热油循环完毕,应静置一段时间:110kV及以下不小于24小时,220330kV不小于48小时,500kV不小于72小时。

7)变压器静置完毕后,应从套管、升高座、冷却装置、气体继电器及压力释放装置等部位进行多次排气并应启动潜油泵,直至参与气体排尽。

8)储油柜中排气必须按照制造厂规定进行。

以上以带胶囊式储油柜的变压器为例,波纹管式储油柜无呼吸器,热油循环操作步骤应与厂家商定后制定专门技术方案。

总之,热油循环过程中应重点关注温度、阀门、静置、排气、油质

最后,我们分享三个案例,分别为:

案例一:环己烷脱氢产生氢气

案例二:变压器受潮产生氢气

案例三:变压器内部局放产生氢气






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