變壓器油中產(chǎn)生氫氣的原因是什么？
我們知道，變壓器運(yùn)行后，無論是熱故障還是電氣故障，Z終都會(huì)導(dǎo)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(jié)構(gòu)中碳?xì)滏I的鍵能較低，分解過程中通常先產(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(yīng)
當(dāng)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(yīng)產(chǎn)生氫氣。
(2)烷烴的裂解反應(yīng)
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(wěn)定性Z差。這些有機(jī)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(yīng)(芳構(gòu)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(yīng)是可逆的，正方向?yàn)槲鼰岱磻?yīng)，反方向?yàn)榉艧岱磻?yīng)。當(dāng)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(dāng)溫度升高，體系中沒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(biāo)的主要原因？
答:如果變壓器投運(yùn)前氫氣增加(一般在30μL/L以內(nèi))，水分基本不變，主要原因是環(huán)己烷脫氫。
如果調(diào)試后烴含量合格，只有氫超標(biāo)(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(yīng)。
如果碳?xì)浠衔锖蜌錃舛汲瑯?biāo)，則懷疑內(nèi)部過熱或放電，導(dǎo)致烷烴發(fā)生裂解反應(yīng)。
? ? ? ?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(yīng)產(chǎn)生的氫氣超標(biāo)?？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(fèi)用較高)。
(2)烷烴裂解反應(yīng)引起的氫氣、烴類超標(biāo)，應(yīng)采用色譜分析、三比值、入口檢驗(yàn)等方法綜合判斷，確定缺陷性質(zhì)后采取相應(yīng)的處理措施。
(3)如果環(huán)己烷脫氫產(chǎn)生的氫氣超標(biāo)，可以采用真空脫氣
變壓器投運(yùn)后，處理氫氣超標(biāo)的主要處理方法是熱油循環(huán)。以下是詳細(xì)介紹。
Q4:熱油循環(huán)法的原理是什么？
(1)熱油循環(huán)前，對(duì)油管抽真空；
(2)冷卻器中的油應(yīng)與油箱主體中的油同時(shí)循環(huán)；
(3)在循環(huán)過程中，濾油器加熱脫水筒內(nèi)的溫度應(yīng)控制在65℃±5℃范圍內(nèi)，油箱內(nèi)的溫度不應(yīng)低于40℃。當(dāng)環(huán)境溫度全天平均低于15℃時(shí)，應(yīng)對(duì)油罐采取保溫措施。
(4)熱油循環(huán)時(shí)間不應(yīng)少于48h，或不少于3×變壓器總油重/每小時(shí)通過濾油器的油量，以較長(zhǎng)者為準(zhǔn)。
(5)熱油循環(huán)后的變壓器油應(yīng)符合表A.4中絕緣油的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)..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上，濾油器的出油管道接在變壓器本體頂部的注油閥門上；
(2)啟動(dòng)濾油器真空泵，打開濾油器進(jìn)油閥，將濾油器進(jìn)油管抽真空后，打開變壓器底部的閥門，即可給濾油器加油，油自循環(huán)加熱。打開變壓器頂部的注油閥，使注油管內(nèi)的空氣被真空泵排出，打開濾油器出油閥進(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(nèi)的氣體排出，使油管路充滿油，然后打開變壓器本體頂部的閥門進(jìn)行熱油循環(huán)。
(4)在滿油狀態(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(yīng)低于50℃，油箱內(nèi)溫度不應(yīng)低于40℃。熱油循環(huán)后的油應(yīng)取樣檢查，以符合交接試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。
(6)熱油循環(huán)完成后，應(yīng)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(chǔ)油箱中的排氣須按照制造商的規(guī)定進(jìn)行。
以帶膠囊儲(chǔ)油箱的變壓器為例，波紋管儲(chǔ)油箱沒有呼吸器，熱油循環(huán)的操作步驟要和廠家商定，制定專門的技術(shù)方案。
總之，熱油循環(huán)過程中要難點(diǎn)關(guān)注溫度、閥門、靜置、排氣、油質(zhì)。
