新安装变压器油中氢气含量超标的分析和处理.docVIP

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:1008—083X(2011)7—0028—03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: 3H2O2Fe—H2Fe2O3 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80.8~C,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22.4 ×3/0.108=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622×10—4%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