110kV及以上油浸式互感器氫氣優化處理

高川　陳文通　董升　章治國

摘要：互感器是電力系統中一次系統和二次系統之間的聯絡元件，用以變換電壓或電流，分別為測量儀表、保護裝置和控制裝置提供電壓或電流信號，反映電氣設備的正常運行和故障情況，具有十分重要的作用。文章介紹了油浸式110kV及以上電壓等級互感器運行后油中溶解氫氣含量超標的處理方案。

關鍵詞：互感器；電力系統；氫氣優化方案；一次系統；二次系統；電氣設備 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM407 文章編號：1009-2374（2015）32-0024-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.32.013

筆者所在檢修部門擔負著所轄電網120余座變電所的互感器檢修和維護工作，截至2014年，在運行中的110kV及以上互感器1500余臺，220kV互感器750余臺，其中單氫超83臺，絕大部分油中氫超標的互感器，其油中氫含量一旦出現以后，就相對比較穩定，無明顯的上升趨勢，產生的原因主要為絕緣油析氫性及金屬膨脹器材質對絕緣油析氫的催化作用，用什么方法解決及提高互感器油中氫超標的處理效率問題，我們經過多次實踐數據的積累，采用多種方法進行比較，終于總結出一套行之有效的方法，并形成了《110kV及以上互感器真空脫氣作業指導書》來規范作業，取得了良好的效果，在允許停電常規有效檢修時間內處理好這一難題，受到上級部門的好評。

1 可以采用本優化方案的案例

第一，金屬材料（互感器的儲油柜膨脹器是金屬材料）的催化作用生成氫氣：油中有環烷酸與活潑金屬反應產生氫，尤其是鋅、鎳，其次若油中含水量超標，油中水分與金屬直接反應生成氫氣，主要是鐵、鉛。由此原因導致的單氫超標往往在一定時期后處于穩定狀態，可以采用本方案。

圖1 脫氣流程圖

第二，油中的溶解性氣體，在高電場強度作用下，發生游離而形成高能量的電子或離子，使油分子的C-H和部分C-C鏈斷裂，產生活性烴基基團及活潑氫。該現象為油的析氣性，析氣性也是在一段時期后趨于穩定，可以采用本方案。

第三，內部故障導致絕緣油的熱分解：過熱性、放電性缺陷往往上升趨勢明顯，并危及互感器本身運行。采用脫氣無法奏效，應通過油化學試驗分析原因，消除過熱、放電類缺陷。

第四，安裝、維護時使用電焊或火焊補漏，造成器身內部油在高溫和電場作用下發生分解，產生大量乙炔和氫。該情況也可以采用本方案。

總而言之，上述這些案例中，只有在有絕緣油中溶解氫氣的含量超標，但其他特征氣體的含量均在正常范圍內，對相應設備的絕緣狀況進行檢查也未發現異常的情況下，才可以直接采用本文方案。這種單氫超標的異常現象對互感器的安全運行狀況無重大影響，只是增加檢修人員判斷和原因分析的環節，但是若放任不處理，又與運行規程相違背。

2 氫氣脫氣方案的實施及優化

2.1 操作流程

2.1.1 打開互感器的放油閥，排盡金屬膨脹器內的舊油，再排出部分互感器本體的舊油（一塑料桶，約20公斤油）。把舊油放置到加油桶內進行脫氣，再關閉互感器放油閥（如遇到油從本體排不出的情況，需在金屬膨脹器注油螺口上放氣）。

2.1.2 把一塊干凈的塑料薄膜放在水泥地上，拆除金屬膨脹器外罩，放在塑料薄膜上。

2.1.3 在金屬膨脹器上裝抽真空配套節頭，節頭一端經真空注油閥（閥門1）接加油管，另一端經真空閥（閥門2）接抽真空皮管，關閉閥門1和閥門2。

2.1.4 在單獨電源端子上接好真空泵。

2.1.5 將抽真空皮管一端接到真空泵上，一端接到閥門1。

2.1.6 啟動真空泵，再打開金屬膨脹器節頭上的閥門1，抽真空10～20分鐘，關閉閥門1，停止真空泵，檢查節頭氣道是否漏氣，密封是否良好，打開閥門1，再啟動真空泵。連續抽真空，總的抽真空時間不得少于3小時，維持真空度不低于0.098MPa。

2.1.7 關閉閥門1，再停止真空泵。

2.1.8 加油管一頭接在加油桶閥門3上，一頭接在閥門2上。

2.1.9 加油桶上端裝有一只壓力表和閥門4，閥門4連接氮氣皮管，氮氣皮管通過減壓閥與氮氣瓶連接。

2.1.10 打開氮氣瓶和閥門4，通過減壓表注入氮氣。加油桶內氮氣壓力0.10～0.13MPa，把脫氣后的舊油注入回本體及金屬膨脹器至標準油位（金屬膨脹器上標注油位），并放盡金屬膨脹器內的氣體，拆除專用配套節頭。

圖2 優化措施一

2.1.11 清除干凈金屬膨脹器及本體上的油污，觀察金屬膨脹器螺口是否滲漏。

2.1.12 按原方位裝回金屬膨脹器外罩。

2.1.13 注意事項：應設專人檢查監視真空泵運轉情況及真空表真空度并每半小時記錄一次真空度。同時作業現場要做好防雨防潮安全防范措施，當遇到下雨和霧天時應立即停止抽真空。

2.2 優化措施

連續抽真空1小時后，打開互感器底部的放油閥上，通過閥門4、閥門5連接到的氮氣瓶上，向互感器內注入純凈的氮氣約5秒左右，關閉互感器底部的放油閥，停止充氮。再繼續抽真空1小時后，同前面的操作過程一樣注入氮氣后繼續抽真空1小時，總的抽真空時間不得少于3小時。該優化措施目的是使互感器內變壓器油翻滾，實踐證明，這樣的效果非常好，在抽真空的前2個小時中，使油翻滾兩次，利于油中溶解氣體的排出，再繼續抽真空，效果非常明顯，該方法是結合實際而且非常奏效的。

我們還嘗試了一個真空泵同時進行兩只互感器的脫氣工作，效果也比較明顯，這種情況往往針對同一間隔內的互感器進行脫氣處理，它的優勢是大大減少了脫氣前的準備工作，節約了時間，提高了效率。若現場有兩個設備需要處理，優化前必須停電兩天，而優化后可以將時間壓縮在一天，對電網運行可靠性要求日益提高的現階段，采取此方案相對供電可靠性有所提高，同時又能大大減少檢修人員的工作量。

3 結語

從以上的分析我們可以看出，脫氣方案已經能夠實現運行要求，《變壓器油中溶解氣體分析和判斷導則》（GB 7252-2001）中規定：運行的互感器油中溶解氣體組分含量（μL/L）不宜超過下列任一值：總烴100；氫氣150；乙炔1（220kV及以上）、2（110kV及以下）。而采取了優化措施后，該指標在相同的脫氣時間內達到更高的標準。油中出現的單氫高、無乙炔、總烴值小且油中微水含量又在合格范圍內的情況，可進行一段時間的跟蹤油化學試驗。直至氫氣含量穩定后，判斷為設備內部并無故障，不能直接歸于絕緣缺陷之列，此類案例最適宜采取本方案。因此，本方案的實施是有助于檢修實際的。

參考文獻

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作者簡介：高川（1984-），男，浙江金華人，華北電力大學在職研究生，工程師，研究方向：變電檢修。

（責任編輯：周 瓊）