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变压器油中氢气含量异常分析与处理乌鲁木齐电业局试验检修工区试验化验班 符小宣摘 要本文主要阐述了变压器油氢气含量异常的原因，故障实例及故障分析方法和处理措施，变压器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。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分之一。关键词 变压器、氢气含量异常、原因分析、处理措施前言变压器是变电站的重要设备，变压器的运行状况直接影响电能的正常输送。因此，各发电及供电单位都非常注重变压器的绝缘监督、运行维护及消缺工作，色谱分析是通过对油中溶解气体的分析检测充油电气设备存在潜伏性故障的一个重要方法，是监督、保障设备安全运行的一个重要手段，通过对特征气体的分析方法，能及时掌握变压器运行情况，及早发现设备故障、故障性质及故障发展变化的情况，查出问题，消除缺陷，保证变压器安全稳定运行。本文主要介绍了南湖变电站的2号主变，氢气含量异常的原因并用特征气体方法来分析故障及处理措施。1故障实例南湖变电站2号主变，型号为SZ9-40000/110，生产厂家为山东达驰电工电气有限公司，此台变压器自投运开始，各组分含量均为正常，2008年9月5日主变取样油色谱分析时发现，H2含量为271.63L/L氢气含量异常。表1 南湖2号主变色谱分析异常数据试验日期H2COCO2CH4C2H4C2H6C2H2总烃分析意见2005/09/13115.31625.141316.643.480.801.210.005.49未发现异常情况2008/09/05271.63825.342104.428.991.562.170.0012.72氢气超过注意值2009/09/09340.721152.613229.0012.442.213.260.0017.91氢气超过注意值2010/08/26273.16920.552755.2211.771.912.600.0016.28氢气超过注意值2011/09/14348.981182.203539.3614.462.323.540.0020.32氢气超过注意值2012/09/2732.691273.323763.4216.162.433.850.0022.44氢气超过注意值2南湖2号主变的故障分析特征气体方法是：任何一种特征的烃类气体产气速率随温度变化，在特定温度下，某一种产气速率会呈现最大值，随温度升高，特征产气速率各不相同，利用油中特征气体诊断故障的方法，称特征气体法。变压器内部在不同故障气体有不同的特性，可以根据变压器油的气相色谱测定结果和产气的特征及特征气体的注意值，根据表2判断方法对变压器等设备有无故障及故障性质作出初步判断，来判断充油电气设备氢气含量异常分析方法。表2 不同故障类型产生的特征气体故障类型主要气体组分次要气体组分备注变压器受潮H2油过热CH4、C2H4H2、C2H6油和纸过热CH4、C2H4、CO、CO2H2、C2H6油纸绝缘中局部放电H2、CH4、COC2H2、C2H6、CO2能量密度H2占总烃85%左右油中火花放电（又称低能放电）H2、C2H2能量密度10-6油中电弧放电（又称高能放电）H2、C2H2CH4、C2H4、C2H6放电能量密度大，产气急剧油和纸中电弧H2、C2H2、 CO、CO2CH4、C2H4、C2H63氢气含量异常原因分析通过分析发现H2有明显增长，根据变压器油中溶解气体分析和判断导则DL/T7222000，用特征气体法判断该设备故障性质为受潮故障。变压器受潮有以下几种原因：3.1.1、变压器内部受潮 变压器受潮通过对变压器油进行油耐压试验和油中含水量试验可以进行判断，但这两种方法有一定的条件。测量运行变压器油中含水量及油耐压应注意变压器油温度的影响，尽量在顶层油温高于50的情况下采样，否则难于判断。这是因为在不同的温度下溶解在油中的水分有不同的饱和溶解量，饱和溶解值随温度升高而增大，因而在高温下，绝缘纸中水分进入油中，当温度下降时，油中水分有一部分向纸中扩散，使油的含水量下降。一般来说，运行温度越高，纸中的水分向油中扩散越多，因而使油中含水量增高。实现平衡需要一个较长的过程(以月计)。因此用油中含水量的多少来判断变压器的受潮是很不全面的。特别是环境温度很低的情况下。由上所述，温度变化时，纸中含水量与油中含水量有一个平衡过程。按理在高温时纸中含水量将随油中水分的增加而减小，当温度降低时，油中的水分将被纸吸收，使纸的含水量增高。变压器中纸含水量的绝对量要比油中多得多，不能根据某一温度下测得油中含水量直接从文献中的油纸含水量与温度平衡曲线中去推测纸的含水量。可以认为不同的平衡曲线都是在不同的系统内部条件下获得的，即除油、纸系统中原有的水分外，还有外界空气中水渗入了平衡系统。运行多年老化的结果，也会增加一定水量。利用热油循环干燥变压器就是让纸里的水分不断地扩散到油中去，并不断地滤去油中接近饱和的水分，减少平衡系统内的水分。可以利用该变压器不同温度下的油的相应含水量的变化范围(纸中水分基本不变)来判断是否符合平衡曲线的规律，作为辅助性判断，如果差别很大，则可能受潮。3.1.2、变压器内部进水受潮变压器内部进水受潮是一种内部潜伏性故障，当设备内部进水受潮时，油中水分和含混杂质易形成“小桥”或者绝缘中含有气隙均能引起局部放电，从而产生氢气。特征气体氢气含量很高。客观上如果色谱分析发现氢气含量超标，而其它成分并没有增加时，可大致先判断为设备含有水分，为进一步判断，可加做微水分析。除此之外水分在电场作用下的电解作用和水与铁的化学反应，也均可产生大量的氢气。氢气含量高，大多是由于油、纸绝缘内含有气体和水分，如在现场处理设备受潮时，仅靠使用真空滤油法不能持久地降低设备中的含水量，其原因决定于真空滤油对于设备整体的水分的影响。3.1.3、结合油中微量水分测试、击穿电压、 介损tan分析，确定油中溶解氢气的来源。4建议处理措施4.1、变压器进水受潮后的干燥对进水受潮后的变压器的处理方法是干燥，干燥的方法有多种，目前现场大型电力变压器多采用热油真空雾化干燥法进行干燥，实践证明是有效的。该方法是把变压器油箱内的油全部放出，另备一定数量的油作为干燥的传热媒介，其具体数量随变压器大小而异，一般为变压器油箱总油量的1/101/8。对干燥用油有严格的要求：油中水分含量要小于10ppm；90时油的介损应为02；油的火花放电电压应大于50kV。干燥时首先将干燥用油加热到1055后，再用油泵将油送进油箱，通过特制的喷嘴，使热油变成雾状，喷向变压器器身，使温度高升，水气蒸发。从绝缘物中蒸发出来的一部分水分被真空泵抽出，一部分由雾状油沿器身往下被带到箱底后，随油循环带到滤油机排出。将热油喷成雾状的好处是，既可减少具有压力的热油冲击器身，又能扩大热油与器身的接触面积，有利于干燥。干燥时热油的流量由喷嘴出口喷出的油压大约为190290kPa。干燥结束后，要把干燥用油全部从油箱里排出油箱外。最后在吊心检查后，进行真空注油。4.2、安装变压器油色谱在线系统，对变压器运行情况进行24小时连续监测，发现问题及时处理。4.3、加强油务监督，缩短检测周期，根据设备发展情况，严密监视。5结束语通过这次对南湖变2号主变故障情况的分析，使我们更进一步认识到加强绝缘监督的重要性，变压器油色谱跟踪分析对于发现变压器早期故障是非常有效的方法。同时也为今后类似的大型电力变压器缺陷的解决积累了非常宝贵的经验。总之，利用气相色谱分析方法与故障诊断