互感器油中氢气含量超标的和处理

互感器油中氢气含量超标的分析和处理1前言近年来，我我局220kV外海变电站站的110kV电压、电流流互感器油中中氢含量超标标的台数越来来越多，这些些互感器除油油中的氢含量量超标外，其其它特征气体体都很少或为为零，且水分分含量也均在在合格范围内内，故可排除除油中的氢气气是由于水分分电解或设备备内部故障所所产生，为了了解决这一问问题，下面我我们首先分析析氢气产生的的原因，然后后制定出相应应的处理方法法。2基本规律2.1这这一现象在密密封式互感器器中较为突出出通过监测和和分析发现，相相当数量的密密封式互感器器油中的氢气气浓度相对偏偏高。特别是是投入运行后后的最初几年年，在油中总总烃含量正常常，无乙炔组组分且较稳定定的情况下，密密封式互感器器油中氢气浓浓度会高于非非密封式互感感器，并有不不断上升的趋趋势，这是因因为密封式互互感器油中气气体不易逸出出而造成气体体在密封空间间内不断累积积的缘故。2.2应应用金属膨胀胀器后，氢气气含量显著偏偏高近些年来，随随着金属膨胀胀器在互感器器中的广泛应应用，出现了了许多互感器器中氢气含量量单项超标的的现象。表1列出了外海海变电站多台台LCWB6－110型电流互感感器在1997－2000年应用金属属膨胀器后的的气体色谱分分析结果。由由此表可见，其其氢气含量显显著超标。表1油质气相相色谱试验报报告采样日期型号H2CH4C2H6C2H4C2H2总烃COCO2H2OLCWB－111019547.932.190.80502406669LCWB－11101715120.8053.7300130510LCWB－1110217522.60.8055.520252512JDX2－1110W218817.31.51.3022466320.1123油中氢气的的来源互感器油中中最有可能产产生氢气的途途径有三条，分分述如下：3.1水水分的电解及及与铁的化学学反应一般说来，当当油中存在水水分时，在电电场的作用下下，水分将发发生电解产生生氢气：水分也可与与铁发生反应应放出氢气：：3H2O++2Fe→3H2+Fe2O3但是，由于于装有金属膨膨胀器的互感感器内部一般般都保持微正正压状态，而而且设备密封封性能优良，很很少有可能内内部受潮。同同时，由表1数据可见，油油中氢气含量量与油中含水水量并无直接接关系，因此此可以认为密密封式互感器器油中氢气含含量偏高，不不太可能是由由于受潮而引引起的。3.2烷烷烃的裂化反反应变压器油主主要由烷烃、环环烷烃和芳香香烃组成，其其中烷烃的热热稳定性最差差。这些有机机物在高温下下会发生裂化化。在裂化过过程中，主要要是由大分子子烷烃转变成成小分子烷烃烃、不饱和烃烃(烯烃和炔烃)及氢。用气气相色谱分析析法检测充油油设备内部故故障的诊断原原理即是以此此为依据。由由于当设备内内部存在故障障引起过热或或高温而发生生裂化反应时时，与不同的的故障温度相相对应，必然然会伴随一些些气态烃的产产生，如甲烷烷、乙烷、乙乙烯、乙炔等等，而本事例例的油中只有有氢气含量高高，其它特征征气体很低，由由此可以断定定，不可能是是由设备内部部故障所引起起的。3.3环环己烷的脱氢氢反应环己烷是石石油(也是变压器器油)的主要成份份之一。环烷烷烃中有一种种环己烷，它它在石油中的的含量约为0.5%--1%，其沸点为80.8℃，密度为0.78gg/cm3。在炼油过过程中，由于于工艺条件的的限制，难免免要在变压器器油的馏分中中残留下少量量的轻质馏分分，其中也可可包括环己烷烷。这样，在在某些条件(如催化剂，温温度等)下，就可能能因它发生脱脱氢反应(芳构化)而产生氢。常用的催化化剂往往也是是加氢催化剂剂，故催化反反应常是一平平衡体系。正正方向是吸热热反应，逆方方向是放热反反应。在常温温下并有较多多氢气存在时时，平衡向左左移动，有利利于环己烷的的生成；温度度提高，同时时体系中没有有或只有少许许氢气时，平平衡向右移动动，有利于氢氢和苯的生成成。在正反应中中，1mol环己烷可生生成3mol氢气。1mol氢气在标准准状态下的体体积是22.4L，1mol环己烷的体体积为：1mol环环己烷重量/环己烷密度=环己烷分子子量/环己烷密度=84/00.78=1108Ml==0.1088L生成物氢与与反应物环己己烷的体积之之比为22.4××3/0.1108=6222即当油中含含有百万分之之一的环己烷烷并参加脱氢氢反应时，就就可产生622×110-4%的氢气。可可见，如果这这一反应能在在互感器油中中发生，只要要油中存在极极少的环己烷烷，就可能出出现氢浓度高高的现象。综上所述，大大量的互感器器中单纯产生生较高氢气的的现象与环己己烷的脱氢反反应最为吻合合。而且，这这个反应在运运行的互感器器中也确是有有条件发生，这这是因为，金金属膨胀器的的主要构件是是用不锈钢合合金(1Cr118Ni9TTi)制成，合金金中镍是一种种著名的加氢氢和脱氢催化化剂。在环己己烷脱氢制苯苯反应中，镍镍具有双向催催化功能，在在正逆两个方方向的反应中中它都能起催催化作用。互感器油中中氢浓度的增增高过程可以以设想如下：：在设备投运运初期，油中中有较多的环环己烷，没有有或只有少量量的氢，在电电场和镍的催催化作用下，这这时的脱氢反反应速度大于于加氢反应速速度，氢浓度度增高。经较较长的运行时时间后，正逆逆反应的速度度逐渐接近，最最后达到了平平衡，此时油油中氢气浓度度升至最大值值。4处理方法4.1跟跟踪试验对油中出现现的单纯氢气气超标而水分分含量又在合合格范围内的的情况，可进进行一段时间间的跟踪试验验。跟踪试验验项目应为色色谱分析和微微水分析。因因设备内部并并无故障，故故不应归入有有绝缘缺陷之之列。4.2换换油更换互感器器油这一处理理方法的优点点是简单，但但如更换后的的油中含有较较多的环己烷烷，尽管当时时油中氢浓度度很低，但随随着互感器的的投入运行，油油中的脱氢反反应不断进行行，氢气浓度度将逐渐上升升。所以，此此法不仅费用用较高，而且且换油后仍不不能预计氢浓浓度升高的期期限。4.3真真空脱气即是利用设设备停电检修修期间，从互互感器油箱底底的放油阀充充入干燥的氮氮气(压力为0.4Mppa)，因为互感感器的膨胀器器上部有一定定的空间，这这样，当氮气气穿过油向上上运动时便呈呈现一类似"水开沸腾"的现象，加加速油中的气气体(主要是氢气)从油内部跑跑出，然后，再再将真空橡胶胶管接到互感感器金属膨胀胀器顶部的加加油阀上，用用真空泵抽真真空数小时即即可。为此所所用的设备和和连接方法见见附图。附图：CT真空空脱气示意图图1－CT；2－－真空泵；3－氮气瓶；4－阀门5－氮气压力表表；6－阀门；7－气泡；8－变压器油油表2列出了了外海站三台台互感器采用用真空脱气处处理前后氢气气的浓度值。由由此表可见，处处理后的氢气气浓度值可比比处理前减少少1/3以上。表2真空脱气气处理前后氢氢气浓度值设备名称脱气时间(h))脱气前(H2))浓度μL/L脱气后(H2))浓度μL/L110kV外外潮线A相CT2217114110kV旁旁路C相CT1.8195122110kV22MA相PT2.2