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            【技術】變壓器油中產生氫氣的原因以及常用處理方法

            作者:網站管理員 來源:轉載 日期:2019-10-29 9:39:16 人氣:140

            【技術】變壓器油中產生氫氣的原因以及常用處理方法

            我們知道,變壓器運行后,無論是熱故障還是電故障,最終都會導致絕緣介質分解產生各種特征氣體。由于變壓器油、紙絕緣結構中,碳氫鍵的鍵能低,所以在分解過程中一般是先產生氫氣,因此氫氣是各種故障特征氣體的主要成分之一。

             

            Q1:那么分解產生氫氣的主要途徑是什么?

            答:主要有以下三個途徑:

            1)水分的電解及與鐵的化學反應

            當油中存在水分時,在電場的作用下,水分將發生電解產生氫氣;水分也會與鐵發生反應產生氫氣。

            1-c.jpg


            2)烷烴的裂化反應

            我們知道,變壓器油主要由烷烴、環烷烴和芳香烴組成,其中烷烴的熱穩定性最差。這些有機物在高溫下會發生裂化,變成小分子烷烴、不飽和烴(烯烴和炔烴)及氫氣。氣相色譜法和三比值法就是基于氫氣、甲烷、乙烷、乙烯、乙炔五種成分。

            2-c.jpg

            3)環己烷的脫氫反應

            環己烷是石油的主要成分之一。在變壓器油的煉制過程中,由于工藝條件限制,難免會留下少量的環烷烴成分(含環己烷)。這樣,在催化劑或合適溫度下,就可能因它發生脫氫反應(芳構化產生苯和氫氣)。

             

            該反應是可逆的,正方向是吸熱反應,逆方向是放熱反應。在常溫下有較多氫氣時,平衡向左移動,有利于環己烷的生成;溫度提高,同時體系中沒有或只有少許氫氣時,平衡向右移動,有利于氫氣和苯的生成。

             

            由于1摩爾環己烷可生成3摩爾氫氣,且其體積比為1622,所以油中極少量的環己烷就可能造成氫氣濃度高。

            3-c.jpg

            2)烷烴的裂化反應造成的氫氣及烴類超標,應使用色譜分析、三比值、進人檢查等方法綜合判斷,確定缺陷性質后采取相應處理辦法。

             

            3)環己烷的脫氫反應造成的氫氣超標,可采用真空脫氣法(詳見本文后面案例14.3

            在變壓器投運后,主要應對氫氣超標的處理方法是熱油循環法。下面進行詳細介紹。

            Q4:熱油循環法的原理?

            答:在常溫狀態下,變壓器中的水分主要溶解在絕緣紙中,因為紙的主要成分是纖維,其親水性遠大于變壓器油。因此,如果想要除掉變壓器中的水分,必須通過加熱的方法,使纖維中結合的水分析出,才能通過循環過濾的方式進行凈化。但加熱過程中溫度過高會對變壓器內部油、紙絕緣造成損傷,因此《國網公司變電站設備驗收規范第1部分:油浸式變壓器(電抗器)》中是這樣規定的:

            1)熱油循環前,應對油管抽真空;

            2)冷卻器內的油應與油箱主體的油同時進行熱油循環;

            3)循環過程中,濾油機加熱脫水缸中的溫度,應控制在 65±5范圍內,油箱內溫度不應低于40,當環境溫度全天平均低于 15時,應對油箱采取保溫措施。

            4)熱油循環持續時間不應少于 48h,或不少于變壓器總油重/通過濾油機每小時的油量,以時間長者為準。

            5)熱油循環后的變壓器油應滿足表 A.4 絕緣油驗收標準。1000kV 變壓器含氣量≤0.5%

            Q5:熱油循環法的操作步驟是怎樣的?

            答:(1)濾油機進油管路接到變壓器底部閥門,濾油機出油管路接到變壓器器身頂部注油閥門;

            2)啟動濾油機真空泵,打開濾油機進油閥門,對濾油機進油管抽真空后打開變壓器底部閥門,使濾油機進油,進行自循環加熱溫油。打開變壓器頂部注油閥門,使注油管內空氣通過真空泵排出,打開濾油機出油閥進行熱油循環加熱。

            3)濾油機出油管路連接時,變壓器器身頂部注油閥門帶有放氣塞,利用放氣塞將管路中氣體排出,使油管路充滿油后再打開器身頂部閥門,進行熱油循環。

            4)滿油狀態下熱油循環前,檢查吸濕器已正確安裝呼吸通暢。

            5)熱油循環時濾油機出口油溫應不低于50,油箱內溫度不應低于40。熱油循環后的油應取樣檢驗,符合交接試驗標準。

            6)熱油循環完畢,應靜置一段時間:110kV及以下不小于24小時,220330kV不小于48小時,500kV不小于72小時。

            7)變壓器靜置完畢后,應從套管、升高座、冷卻裝置、氣體繼電器及壓力釋放裝置等部位進行多次排氣并應啟動潛油泵,直至參與氣體排盡。

            8)儲油柜中排氣必須按照制造廠規定進行。

            以上以帶膠囊式儲油柜的變壓器為例,波紋管式儲油柜無呼吸器,熱油循環操作步驟應與廠家商定后制定專門技術方案。

            總之,熱油循環過程中應重點關注溫度、閥門、靜置、排氣、油質

            最后,我們分享三個案例,分別為:

            案例一:環己烷脫氫產生氫氣

            案例二:變壓器受潮產生氫氣

            案例三:變壓器內部局放產生氫氣






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