變壓器油中H2含量增長原因的分析

張 磊，劉 代

（國網(wǎng)山東省電力公司東營供電公司，山東 東營 257091）

變壓器油中H2含量增長原因的分析

張 磊，劉 代

（國網(wǎng)山東省電力公司東營供電公司，山東 東營 257091）

介紹了某新投運變壓器油色譜數(shù)據(jù)分析的情況，分析了變壓器油中H2含量增長的原因，判斷出該類H2增長并不是由故障引起的，并提出了防止H2含量增長的防范措施，確保不發(fā)生誤判和保障了變壓器的安全運行。

變壓器；油色譜分析；產(chǎn)氣速率；熱油循環(huán)

0　引言

隨著電網(wǎng)建設(shè)的飛速發(fā)展，各地電網(wǎng)建設(shè)項目不斷增加，新投運的變電站變壓器數(shù)量也不斷增長。分析油中溶解氣體的組分和含量是監(jiān)視變壓器安全運行的最有效的措施之一。利用氣相色譜法分析油中溶解氣體，監(jiān)視充油電氣設(shè)備的安全運行在我國已有40多年的使用經(jīng)驗。但是在一些情況下，變壓器油中氣體含量增長并不是由故障引起的，不影響變壓器的安全運行。以下就某臺變壓器在投運后出現(xiàn)色譜分析數(shù)據(jù)異常情況進行分析，判斷此異常情況是否由故障造成，避免誤判斷造成不必要的變壓器停運。

1　色譜數(shù)據(jù)分析

該變壓器型號為SSZ11-63000/110，2004-11-30驗收完畢，后由于各種原因一直到2005-07-08才投入運行。因該變壓器停放半年多時間，投運前一天進行了1次色譜分析，沒有發(fā)現(xiàn)異常；而后一天H2含量就由運行前的9μL/L增加到131 μL/L，因此運行人員縮短了對其色譜分析的周期。在進行跟蹤分析2個月后，H2的含量基本穩(wěn)定在200 μL/L。表1為變壓器色譜分析數(shù)據(jù)。

由表1可以看出，H2增長速度很快，總烴增長慢、含量不高且無C2H2產(chǎn)生。但僅僅根據(jù)分析數(shù)據(jù)的絕對值很難對故障的嚴(yán)重性做出準(zhǔn)確的判斷，因為故障常常以低能量的潛伏性故障開始，若不及時采取相應(yīng)的措施，可能會發(fā)展成較嚴(yán)重的高能量的故障。因此，必須考慮故障的發(fā)展趨勢，也就是故障點的產(chǎn)氣速率。產(chǎn)氣速率與故障消耗能量大小、故障部位、故障點的溫度等情況有直接關(guān)系。有2種方式來表示產(chǎn)氣速率：絕對產(chǎn)氣速率和相對產(chǎn)氣速率。該主變總烴起始含量很低，不宜采用相對產(chǎn)氣速率，因此采用絕對產(chǎn)氣速率來進行判斷。

表1　主變色譜分析數(shù)據(jù) μL/L

絕對產(chǎn)氣速率：即每運行日產(chǎn)生某種氣體的平均值，按下式計算：

式中：γa——絕對產(chǎn)氣速率，m L/d；

Ci2——第2次取樣測得油中某氣體濃度，μL/L；

Ci1——第1次取樣測得油中某氣體濃度，μL/L；

Δt——2次取樣時間間隔中的實際運行時間（日），d；

G——設(shè)備總油量，t；

ρ——油的密度，t/m3。

H2絕對產(chǎn)氣速率計算：

計算時間：從7月7日變壓器負(fù)載運行到9月8日，共63天。

絕對產(chǎn)氣速率遠大于GB/T 7252—2001規(guī)定的開放式變壓器絕對產(chǎn)氣速率注意值（5 m L/d）。如果變壓器存在故障，H2增長的故障特征是：油紙絕緣中局部放電、油和紙中電弧。但是根據(jù)不同故障類型產(chǎn)生的氣體（見表2），此類故障均伴有C2H2等氣體的產(chǎn)生，但實際色譜分析中沒有發(fā)現(xiàn)C2H2，因此判斷H2的增長不是由故障原因造成的。同時因變壓器油的含水量僅為6 μL/L，所以排除了變壓器受潮而造成的H2含量超標(biāo)。

表2　不同故障類型產(chǎn)生的氣體

2　H2含量增長的原因分析

2.1熱油循環(huán)不徹底或排氣不徹底

變壓器的內(nèi)部絕緣材料大部分是絕緣紙，在正常情況下絕緣紙被油飽和，其內(nèi)部不含氣泡。在由變壓器廠運輸?shù)阶冸娬镜耐局?，變壓器中的油要抽出，并抽真空，變壓器油從紙中瀝出。由于紙類的物理特性，絕緣紙會發(fā)皺，在紙層之間形成氣泡。變壓器運到變電站后，要立刻進行真空注油和熱油循環(huán)，以增加絕緣紙的浸潤性，同時把紙層間的氣泡趕出來。如果不進行熱油循環(huán)或熱油循環(huán)不徹底，氣泡就不能被完全趕出來。在投入運行后，氣泡放電，主要產(chǎn)生H2，因此投入運行后馬上就會發(fā)現(xiàn)H2含量大量增長的現(xiàn)象，這是H2含量超標(biāo)的主要原因。在經(jīng)過一段時間后，氣泡由于放電而被擊碎，放電不再發(fā)生，H2含量也因此不再增長。

2.2油中特殊烴類分子的作用

變壓器油的主要成分是各類烴，各種烴的穩(wěn)定性和抗氧化能力是不一樣的。雖然經(jīng)過蒸餾和精制，保留的大部分烴類都是穩(wěn)定性好、抗氧化能力強的，但仍有一些穩(wěn)定性差的烴類分子留下。設(shè)備投入運行后這些烴類分解脫氫，造成H2含量的增長，這是H2增長的次要原因，在這些烴類分解完后，H2含量就保持穩(wěn)定。

2.3不銹鋼部件的作用

新的不銹鋼部件可能在加工過程中或焊接時吸附H2，而又慢慢釋放到油中。特別是在溫度較高、油中溶解有O2時，設(shè)備中某些油漆（醇酸樹脂）在某些不銹鋼的催化下可能生成大量的H2。

3　結(jié)束語

變壓器油色譜分析數(shù)據(jù)異常往往會被認(rèn)為是設(shè)備故障所致，但是有些氣體的產(chǎn)生并不是設(shè)備故障造成的。這些氣體的存在一般不影響設(shè)備的正常運行，因此當(dāng)利用氣體分析結(jié)果確定設(shè)備內(nèi)部是否存在故障及其嚴(yán)重程度時，要注意加以區(qū)分。

綜上所述，該變壓器H2含量超標(biāo)現(xiàn)象不是由故障引起的，但是H2含量較高也不利于變壓器的安全穩(wěn)定運行，建議適時安排變壓器停電檢修進行熱油循環(huán)脫氣。同時要加強變壓器的選型、招標(biāo)、督造工作，選用質(zhì)量好的原材料及變壓器油，從源頭解決問題；加強現(xiàn)場安裝管理工作，嚴(yán)格按照規(guī)定對變壓器進行抽真空注油和熱油循環(huán)，避免因施工質(zhì)量問題導(dǎo)致變壓器油色譜數(shù)據(jù)異常。

1 中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局.GB/ T 7252—2001變壓器油中溶解氣體分析和判斷導(dǎo)則［S］.北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2002.

2015-11-15；

2016-04-11。

張 磊（1981-），男，助理工程師，主要從事高壓試驗工作，email：65861106@qq.com。

劉 代（1984-），女，助理工程師，主要從事變電檢修工作。