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气故障，Z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较低，分解过程中通常先产生氢气，因此氢气是各种故障特征气体的主要成分之一。
　　Q1:那么通过分解产生氢气的主要方式是什么？
　　答:主要有三种方式:
　　(1)水的电解和与铁的化学反应
　　当油中有水时，在电场的作用下，水将被电解产生氢气；水也会和铁反应产生氢气。
　　(2)烷烃的裂解反应
　　我们知道，变压器油主要由烷烃、环烷烃和芳烃组成，其中烷烃的热稳定性Z差。这些有机化合物在高温下会裂解，变成小分子烷烃、不饱和烃(烯烃和炔烃)和氢气。气相色谱法和三比值法基于五种组分:氢气、甲烷、乙烷、乙烯和乙炔。
　　(3)环己烷脱氢
　　环己烷是石油的主要成分之一。在精制变压器油的过程中，由于工艺条件的限制，不可避免地会留下少量的环烷烃组分(包括环己烷)。这样，脱氢反应(芳构化成苯和氢气)就可能因它而在催化剂或合适的温度下发生。
　　该反应是可逆的，正方向为吸热反应，反方向为放热反应。当室温下氢气较多时，平衡向左移动，有利于环己烷的生成；当温度升高，体系中没有或只有少量氢气时，平衡向右移动，有利于氢气和苯的生成。
　　由于1摩尔环己烷可以产生3摩尔氢气，其体积比为1: 622，所以油中少量的环己烷就可能造成氢气浓度高。
　　Q2:在上述三种方法中，如何确定哪一种是氢气超标的主要原因？
　　答:如果变压器投运前氢气增加(一般在30μL/L以内)，水分基本不变，主要原因是环己烷脱氢。
　　如果调试后烃含量合格，只有氢超标(150μL/L以上)，且与水含量呈正相关，主要原因是水的电解和与铁的化学反应。
　　如果碳氢化合物和氢气都超标，则怀疑内部过热或放电，导致烷烃发生裂解反应。
　　Q3:以上三个原因，哪种方法Z合适？
　　答:
　　(1)水电解与铁发生化学反应产生的氢气超标。可采用热油循环法除去油中的水和氢气，或采用换油法再次真空注油(费用较高)。
　　(2)烷烃裂解反应引起的氢气、烃类超标，应采用色谱分析、三比值、入口检验等方法综合判断，确定缺陷性质后采取相应的处理措施。
　　(3)如果环己烷脱氢产生的氢气超标，可以采用真空脱气
　　变压器投运后，处理氢气超标的主要处理方法是热油循环。以下是详细介绍。

　　Q4:热油循环法的原理是什么？
　　(1)热油循环前，对油管抽真空；
　　(2)冷却器中的油应与油箱主体中的油同时循环；
　　(3)在循环过程中，滤油器加热脱水筒内的温度应控制在65℃±5℃范围内，油箱内的温度不应低于40℃。当环境温度全天平均低于15℃时，应对油罐采取保温措施。
　　(4)热油循环时间不应少于48h，或不少于3×变压器总油重/每小时通过滤油器的油量，以较长者为准。
　　(5)热油循环后的变压器油应符合表A.4中绝缘油的验收标准..1000kV变压器的气体含量≤0.5%。
　　Q5:热油循环法的操作步骤是什么？
　　答:(1)滤油器的进油管道接在变压器底部的阀门上，滤油器的出油管道接在变压器本体顶部的注油阀门上；
　　(2)启动滤油器真空泵，打开滤油器进油阀，将滤油器进油管抽真空后，打开变压器底部的阀门，即可给滤油器加油，油自循环加热。打开变压器顶部的注油阀，使注油管内的空气被真空泵排出，打开滤油器出油阀进行热油循环加热。
　　(3)连接滤油器的出油管路时，在变压器本体顶部的喷油阀上安装放气塞，利用放气塞将管路内的气体排出，使油管路充满油，然后打开变压器本体顶部的阀门进行热油循环。
　　(4)在满油状态下进行热油循环之前，检查除湿器是否安装正确，呼吸是否顺畅。
　　(5)热油循环时，滤油器出口油温不应低于50℃，油箱内温度不应低于40℃。热油循环后的油应取样检查，以符合交接试验标准。
　　(6)热油循环完成后，应静置一段时间:110kV及以下不少于24小时，220 kV及330kV不少于48小时，500kV不少于72小时。
　　(7)待变压器静置后，多次排出套管、升降座、冷却装置、气体继电器和泄压装置中的气体，并启动潜水泵，直至气体排出。
　　(8)储油箱中的排气须按照制造商的规定进行。
　　以带胶囊储油箱的变压器为例，波纹管储油箱没有呼吸器，热油循环的操作步骤要和厂家商定，制定专门的技术方案。
　　总之，热油循环过程中要难点关注温度、阀门、静置、排气、油质。