新安装变压器油中氢气含量超标的分析和处理.doc

新安装变压器油中氢气含量超标的分析和处理2011年7月第14卷第7期贵州电力技术2011,Vo1.14,No.7GUIZHOUELECTmCP0,vERTECHNOLOGY专题研讨SpecialReports新安装变压器油中氢气含量超标的分析和处理郑晓彬(广东省电力技术改进公司,广东广州510160)摘要:现场安装大型主变,由于气候条件及工艺方法等对变压器油中氢气含量增加未引起重视.规范的安装工艺和良好的油品质量能避免变压器油受影响,同时是确保变压器的使用寿命,防止变压器内部事故隐患的重要措施关键词:安装;变压器;减少;氢气含量文章编号:1008083X(2011)7002803中图分类号:TM41文献标识码:B电力变压器是电网中的重要设备,其安装质量直接影响到变压器寿命和电网安全运行,特别其安装过程中的油务处理,更是判断其安装质量的重要指标.变压器运行后无论是热故障还是电故障,最终都将导致绝缘介质裂解产生各种特征气体,技术人员通过比对变压器中绝缘油的各项指标来判断变压器故障原因.由于碳氢键之间的链能低,在绝缘的分解过程中,一般是先生成氢气,因此氢气是各种故障特征气体的主要成各项指标的合格.通过一新变压器在安装后出现的绝缘油氢气超标的分析和处理来保证变压器的安装质量.2变压器安装后绝缘油氢气超标情况某新变压器安装前,绝缘油的各项指标合格,变压器的各项电气试验正常.在变压器厂家的指导下,顺利地完成变压器的安装工作.在提取变压器油进行气体色谱分析.结果如表1,由此表1可见,分之一.故必须保证新变压器安装后,绝缘油的其氢气含量显着超标.表1油质气相色谱试验报告3油中氢气的来源变压器油中最有可能产生氢气的途径有三条,分述如下:3.1水分的电解及与铁的化学反应一般说来,当油中存在水分时,在电场的作用下,水分将发生电解产生氢气:2H,OH+O,水分也可与铁发生反应放出氢气:3H2O2FeH2Fe2O3但是,由于在变压器安装过程中,整个外部环境条件很好.变压器注油前抽真空满足安装要求,而且真空度较高.设备密封性能优良,很少有可能内.28.部受潮.同时,由表1数据可见,油中氢气含量与油中含水量并无直接关系,因此可以认为密封式变压器器油中氢气含量偏高,不太可能是由于受潮而引起的.3.2烷烃的裂化反应变压器油主要由烷烃,环烷烃和芳香烃组成,其中烷烃的热稳定性最差.这些有机物在高温下会发生裂化.在裂化过程中,主要是由大分子烷烃转变成小分子烷烃,不饱和烃(烯烃和炔烃)及氢.用气相色谱分析法检测充油设备内部故障的诊断原理即是以此为依据.由于当设备内部存在故障引起过热或高温而发生裂化反应时,与不同的故障温度相对应,必然会伴随一些气态烃的产生,如甲烷,乙烷,乙烯,乙炔等,而本事例的油中只有氢气含量高,其它第7期郑晓彬:新安装变压器油中氢气含量超标的分析和处理特征气体很低,同时,该变压器还未投入运行.不存在产生以上变化的条件.3.3环己烷的脱氢反应环己烷是石油(也是变压器油)的主要成份之一.环烷烃中有一种环己烷,它在石油中的含量约为0.5%一1%,其沸点为80.8C,密度为0.78g/cm.在炼油过程中,由于工艺条件的限制,难免要在变压器油的馏分中残留下少量的轻质馏分,其中也可包括环己烷.这样,在某些条件(如催化剂,温度等)下,就可能因它发生脱氢反应(芳构化)而产生氢.常用的催化剂往往也是加氢催化剂,故催化反应常是一平衡体系.正方向是吸热反应,逆方向是放热反应.在常温下并有较多氢气存在时,平衡向左移动,有利于环己烷的生成;温度提高,同时体系中没有或只有少许氢气时,平衡向右移动,有利于氢和苯的生成.在正反应中,ltool环己烷可生成3tool氢气.1tool氢气在标准状态下的体积是22.4L,1tool环己烷的体积为:1tool环己烷重量/环己烷密度=环己烷分子量/环己烷密度=84/0.78=108M1=0.108L生成物氢与反应物环己烷的体积之比为22.43/0.108=622即当油中含有百万分之一的环己烷并参加脱氢反应时,就可产生622104%的氢气.可见,如果这一反应能在变压器油中发生,只要油中存在极少的环己烷,就可能出现氢浓度高的现象.综上所述,变压器中单纯产生较高氢气的现象与环己烷的脱氢反应最为吻合.而且,这个反应在变压器中也确是有条件发生,这是因为,变压器的有关构件是用不锈钢合金(1Crl8Ni9Ti)制成,合金中镍是一种着名的加氢和脱氢催化剂.在环己烷脱氢制苯反应中,镍具有双向催化功能,在正逆两个方向的反应中它都能起催化作用.变压器油中氢浓度的增高过程可以设想如下:在设备注油初期,油中有较多的环己烷,没有或只有少量的氢,在热油循环过程中和镍的催化作用下,这时的脱氢反应速度大于加氢反应速度,氢浓度增高.经较长的时间后,正逆反应的速度逐渐接近,最后达到了平衡,此时油中氢气浓度升至最大值.通过对比变压器安装过程中各种可能存在的现象和对同批次变压器油的了解.该变压器油氢气浓度超标主要是由于变压器油油品质量的问题.4处理方法4.1跟踪试验对油中出现的单纯氢气超标而水分含量又在合格范围内的情况,可进行一段时间的跟踪试验.跟踪试验项目应为色谱分析和微水分析.因设备内部并无故障,故不应归人有绝缘缺陷之列.4.2换油更换变压器油这一处理方法的优点是简单,但如更换后的油中含有较多的环己烷,尽管当时油中氢浓度很低,但随着变压器器的投人运行,油中的脱氢反应不断进行,氢气浓度将逐渐上升.所以,此法不仅费用较高,而且换油后仍不能预计氢浓度升高的期限.4.3真空脱气从变压器器油箱底的放油阀充人干燥的氮气(压力为0.4MPa),因为变压器的油枕上部有一定的空间,这样,当氮气穿过油向上运动时便呈现一类似水开沸腾的现象,加速油中的气体(主要是氢气)从油内部跑出,然后,再将真空橡胶管接到变压器油枕顶部的加油阀上,用真空泵抽真空数小时即可.为此所用的设备和连接方法见图1.1一CT;2一真空泵;3一氮气瓶;4一阀门5一氮气压力表;6一阀门;7一气泡;8一变压器油图1变压器真空脱气示意图?29?贵州电力技术第14卷表2列出了该变压器器采用真空脱气处理前后氢气的浓度值.由此表可见,处理后的氢气浓度值可比处理前减少2/3以上.表2真空脱气处理前后氢气浓度值5结束语变压器油中氢气浓度超标虽然不会影响设备的安全运行,但毕竟有一项指标超标,有可能被划人绝缘缺陷而影响设备评级.对此,较简便而有效的处理方法是采用抽真空脱氢.参考文献:1陈化刚等着电力设备异常运行及事故处理jE京:M中国水利水电出版社,1998.收稿日期:201lO213作者简介:郑晓彬(1973一),男,汉族,主要从事电力施工工作.(本文责任编辑:龙海丽)AnalyzingandhandlingonhydrogencontentoverstandardinoilofnewlyinstalledtransformerZhengXiaobing(GuangdongElectricPowerTechnologyImprovementCompany,Guangzhou510160,Guangdong,China)Abstract:Duetotheclimateandworkmanship,hydrogencontentoverstandardinoilofnewlyinstalledtransformerisnotpaidattentionusually.standardinstallingtechnologyandexcellentoilqualitywillnotinfluencetheoiloftransformer.ItwillalsoensuretheservicelifeoftransformerandbetheimportanttoavoidtIehiddentroubleofthat.Keywords:installation;transformer;decrease;hydrogencontent(上接19页)4结束语高中压转子作为发电机的重要设备,其每次检验必须按要求进行,先宏观检查,发现裂纹后有必要用磁粉检测确定其具体位置.磁粉检测的灵敏度比渗透检测的灵敏度高,对于高中压转子这类重要部件,需用灵敏度较高的磁粉检测方法.使用合理的裂纹测深设备,确定其深度,为设备使用单位的检修提供科学参考.收稿日期:20110314作者简介:杨再贵(1977一),男,硕士,中级工程师,主要从事无损检测工作.(本文责任编辑:龙海丽)TheNDTofapowerplantsteamturbineHProtorjournalcrackYangZaigui(GuizhouElectricPowerTest&ResearchInstitute,Guiyang550002Guizhou,China)Abstract:HProtoristheimportantpartofsteamturbine.Thermalenergytomechanicalenergytransformationisimplementedbyit,thenmechanicalenergytoelectricenergytransformationisimplementedbyHProtor.Whileintheoperation,thewholeofHProtorgravityforceandotherforcesaleenduredbyHProtor-journa1.Whichhaveverystrictrequirementofjournaltluality.Thislocationistheimportanttestsiteatthetimeeachinspectismade,toseeifthejoumalhavecracks.Becausecrackdefectsisdeadlytosafeandst