變壓器油中H2含量增長原因的分析

張 磊，劉 代

（國網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據分析的情況，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，確保不發生誤判和保障了變壓器的安全運行。

變壓器；油色譜分析；產氣速率；熱油循環

0　引言

隨著電網建設的飛速發展，各地電網建設項目不斷增加，新投運的變電站變壓器數量也不斷增長。分析油中溶解氣體的組分和含量是監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，監視充油電氣設備的安全運行在我國已有40多年的使用經驗。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色譜分析數據異常情況進行分析，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　色譜數據分析

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，沒有發現異常；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的含量基本穩定在200 μL/L。表1為變壓器色譜分析數據。

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產生。但僅僅根據分析數據的絕對值很難對故障的嚴重性做出準確的判斷，因為故障常常以低能量的潛伏性故障開始，若不及時采取相應的措施，可能會發展成較嚴重的高能量的故障。因此，必須考慮故障的發展趨勢，也就是故障點的產氣速率。產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系。有2種方式來表示產氣速率：絕對產氣速率和相對產氣速率。該主變總烴起始含量很低，不宜采用相對產氣速率，因此采用絕對產氣速率來進行判斷。

表1　主變色譜分析數據 μL/L

絕對產氣速率：即每運行日產生某種氣體的平均值，按下式計算：

式中：γa——絕對產氣速率，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——設備總油量，t；

ρ——油的密度，t/m3。

H2絕對產氣速率計算：

計算時間：從7月7日變壓器負載運行到9月8日，共63天。

絕對產氣速率遠大于GB/T 7252—2001規定的開放式變壓器絕對產氣速率注意值（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。但是根據不同故障類型產生的氣體（見表2），此類故障均伴有C2H2等氣體的產生，但實際色譜分析中沒有發現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。

表2　不同故障類型產生的氣體

2　H2含量增長的原因分析

2.1熱油循環不徹底或排氣不徹底

變壓器的內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，其內部不含氣泡。在由變壓器廠運輸到變電站的途中，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，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或熱油循環不徹底，氣泡就不能被完全趕出來。在投入運行后，氣泡放電，主要產生H2，因此投入運行后馬上就會發現H2含量大量增長的現象，這是H2含量超標的主要原因。在經過一段時間后，氣泡由于放電而被擊碎，放電不再發生，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，各種烴的穩定性和抗氧化能力是不一樣的。雖然經過蒸餾和精制，保留的大部分烴類都是穩定性好、抗氧化能力強的，但仍有一些穩定性差的烴類分子留下。設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　結束語

變壓器油色譜分析數據異常往往會被認為是設備故障所致，但是有些氣體的產生并不是設備故障造成的。這些氣體的存在一般不影響設備的正常運行，因此當利用氣體分析結果確定設備內部是否存在故障及其嚴重程度時，要注意加以區分。

綜上所述，該變壓器H2含量超標現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定運行，建議適時安排變壓器停電檢修進行熱油循環脫氣。同時要加強變壓器的選型、招標、督造工作，選用質量好的原材料及變壓器油，從源頭解決問題；加強現場安裝管理工作，嚴格按照規定對變壓器進行抽真空注油和熱油循環，避免因施工質量問題導致變壓器油色譜數據異常。

1 中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局.GB/ T 7252—2001變壓器油中溶解氣體分析和判斷導則［S］.北京：中國標準出版社，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。