主变油中氢气超标排查及处理

1、主变油中氢气超标排查及处理1 前言我局 110kV站前变电所两台新主变于 1998 年年底投产。运行初 期，由工程建设单位对主变进行油色谱分析。结果发现两台主变油中 氢浓度为 400L/L 左右，旋即再次取样分析，氢浓度又降到 100L/L 以下。当时试验人员认为前次的试验结果可能是从色谱仪中取脱气用 的氮气时，将仪器中的氢燃气带入油样引起的。运行一个多月后，由检修单位再次对这两台主变进行油色谱分 析，结果两台都出现油中氢浓度严重超标 （2000 L/L 左右，其它特征 气体均很小或为零 ） 。当天重新取样复试，油中氢浓度又降到 600L/L 左右。在此后的一段时间，对这两台主变进行了 10

2、多次的色谱跟踪试 验，测得结果差别很大，氢浓度忽高忽低，毫无规律地在 400 3000L/L 之间变化。为了确保主变的安全运行，必须尽快找出其中原因。2排除试验因素 为确定色谱分析过程中是否有人为和仪器因素引起的试验偏差， 先配制氢浓度由高到低的多个气样，通过色谱仪对这些不同浓度样品 的分析，测得仪器的线性关系属正常范围。然后，做了一次对同一油 样进行二次脱气分析的实验。每台主变同时取 A、B 两个样在同一振荡仪中同时脱气。第一次脱 气测得 2号主变油中氢浓度 A样为572L/L，B样为448L/L。而 1 号主变两个油样氢浓度相差较大， A样为 772L/L 、B样为 1604L/L 。振荡

3、脱气法是一种溶解平衡脱气法，脱气后留在试油中的 组分浓度与该组分在脱出的气样中的浓度之比为一恒定值 （ 即分配系 数） 。这就可以根据已脱出的气样中氢气浓度和氢的分配系数算出留在 脱气后试油中的氢浓度。因此，对已脱过气的 1 号主变 A、B 两个样进 行第二次脱气，测出其氢浓度与理论计算值见表 1。表 11 号主变 A,B 油样氢浓度实测值与计算值单位 L/L1 号主变油样A样B样第一次脱气测得氢浓度7721604第二次脱气测得氢浓度346530第一次脱气后留在试油中的氢浓度 （计算值 ）355541由于油样中氢浓度的实测值与理论计算值相吻合，这表明了从 1 号主变 A、B 两个油样测出的氢浓

4、度是真实可信的。从而可得出这样的 结论：此前多次试验得出的不同结果都是油样中氢浓度的真实反映。 这也就排除了试验过程出现偏差的可能性。 3 油中氢的来源3.1 产气点的分析与实验 对于多次试验测出氢含量差别很大的原因，分析认为油中氢气的 产气点可能在取样阀内。取样阀装在主变外罩的下方，阀体较大，内部约有 80ml 容积。若 产气点在取样阀内，由于阀内的油不参与主变本体油的循环流动，不 断产生的氢只能通过分子运动缓慢地向主变内扩散，从而使大多数来 不及向外扩散的氢留在阀内使其油中氢浓度达到很高值。取样时一般 要先放出部分油冲洗管道和取样容器，由于阀体内的油量与取样量 （ 约 50ml）较接近，阀

5、内油流出的同时，主变内氢气很少的油将补充到阀 内。因此，每次取样前放掉油量的多少，或同时用数只注射器取样时 的先后不同次序以及与前次取样的不同间隔时间都会造成油样中氢浓 度有很大差异。为了验证这一推测，在与前次取样间隔 42h 后，对每 台主变同时取 3 个样：在主变下方取样阀未放掉油的情况下先取得 A 样；然后放掉部分油后再取 B 样，从主变外罩中部的另一取样阀取得 C 样。 3个油样的分析结果如表 2 所示。表 2 不同部位与方法取得油样的分析结果单位： L/L油样名称A样B样C样1 号主变（氢浓度）839573172号主变（氢浓度）236459由于中部取样阀无“死”油， C 样的油完全来

6、自于主变本体。因 此，这个实验表明了主变本体内的油中氢浓度是很小的，氢气产气点 可确认在主变下方取样阀内。3.2 产气原因 环烷烃是油中的主要成份之一，在炼油过程中，由于工艺条件的 限制，难免要在变压器油中残留下少量的轻质馏分，其中就可包括环 己烷这样的一些低分子烃。环己烷在催化剂、温度、电场的作用下会 发生脱氢反应。在这个反应中，有多种金属元素具有催化作用，如 Ni 、Pt 、Pd、 Co、Ir 、Rh、Re、Tc、Os等。其中的 Ni 是一种较常见的 著名的加氢、脱氢催化剂。同型号的这种主变在我局共有 5 台，其它先投产的 3 台却无氢超 标现象。经了解，由于这种主变的取样阀不能连接取样用

7、的透明胶 管，建设单位就自己用钢材加工了两只取样阀与站前变电所两台主变 下方取样阀外罩进行更换 （其它 3 台主变未作更换 ） 。由此可见，如果 用于加工取样阀的材料内有某种催化元素，则取样阀内氢的来源就与 前述相吻合。为此，对 1 号主变取样阀做光谱定量分析，测得其中 Ni 的含量为 100g/g ， Co的含量为 20g/g 。为了作进一步的验证，将 1 号主变下方自制的取样阀与中部取样 阀外罩对调使用，运行两天后取样分析，测得氢浓度分别为：下方取 样阀取样 16L/L ；中部自制的取样阀取样 276L/L 。由于更换阀门 时自制的阀门内高浓度氢的油已流掉，使得更换到主变中部后取样阀 内油中氢浓度要比以前小。但这已充分说明了氢气产生的原因是由建 设单位所加工的取样阀引起的。4 结论由上述分析和实验表明，站前变两台主变油样中的氢为取样阀引 起是毋庸置疑的，只需更换阀门就能解决问题。近年来，油中出现单纯氢严重超标的现象在互感器中很普遍，这 种现象是从互感器采用金属膨胀器技术后开始的，而制作金属膨胀器 的不锈钢合金中