110kV及以上油浸式互感器氢气优化处理

高川　陈文通　董升　章治国

摘要：互感器是电力系统中一次系统和二次系统之间的联络元件，用以变换电压或电流，分别为测量仪表、保护装置和控制装置提供电压或电流信号，反映电气设备的正常运行和故障情况，具有十分重要的作用。文章介绍了油浸式110kV及以上电压等级互感器运行后油中溶解氢气含量超标的处理方案。

关键词：互感器；电力系统；氢气优化方案；一次系统；二次系统；电气设备 文献标识码：A

中图分类号：TM407 文章编号：1009-2374（2015）32-0024-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.32.013

笔者所在检修部门担负着所辖电网120余座变电所的互感器检修和维护工作，截至2014年，在运行中的110kV及以上互感器1500余台，220kV互感器750余台，其中单氢超83台，绝大部分油中氢超标的互感器，其油中氢含量一旦出现以后，就相对比较稳定，无明显的上升趋势，产生的原因主要为绝缘油析氢性及金属膨胀器材质对绝缘油析氢的催化作用，用什么方法解决及提高互感器油中氢超标的处理效率问题，我们经过多次实践数据的积累，采用多种方法进行比较，终于总结出一套行之有效的方法，并形成了《110kV及以上互感器真空脱气作业指导书》来规范作业，取得了良好的效果，在允许停电常规有效检修时间内处理好这一难题，受到上级部门的好评。

1 可以采用本优化方案的案例

第一，金属材料（互感器的储油柜膨胀器是金属材料）的催化作用生成氢气：油中有环烷酸与活泼金属反应产生氢，尤其是锌、镍，其次若油中含水量超标，油中水分与金属直接反应生成氢气，主要是铁、铅。由此原因导致的单氢超标往往在一定时期后处于稳定状态，可以采用本方案。

图1 脱气流程图

第二，油中的溶解性气体，在高电场强度作用下，发生游离而形成高能量的电子或离子，使油分子的C-H和部分C-C链断裂，产生活性烃基基团及活泼氢。该现象为油的析气性，析气性也是在一段时期后趋于稳定，可以采用本方案。

第三，内部故障导致绝缘油的热分解：过热性、放电性缺陷往往上升趋势明显，并危及互感器本身运行。采用脱气无法奏效，应通过油化学试验分析原因，消除过热、放电类缺陷。

第四，安装、维护时使用电焊或火焊补漏，造成器身内部油在高温和电场作用下发生分解，产生大量乙炔和氢。该情况也可以采用本方案。

总而言之，上述这些案例中，只有在有绝缘油中溶解氢气的含量超标，但其他特征气体的含量均在正常范围内，对相应设备的绝缘状况进行检查也未发现异常的情况下，才可以直接采用本文方案。这种单氢超标的异常现象对互感器的安全运行状况无重大影响，只是增加检修人员判断和原因分析的环节，但是若放任不处理，又与运行规程相违背。

2 氢气脱气方案的实施及优化

2.1 操作流程

2.1.1 打开互感器的放油阀，排尽金属膨胀器内的旧油，再排出部分互感器本体的旧油（一塑料桶，约20公斤油）。把旧油放置到加油桶内进行脱气，再关闭互感器放油阀（如遇到油从本体排不出的情况，需在金属膨胀器注油螺口上放气）。

2.1.2 把一块干净的塑料薄膜放在水泥地上，拆除金属膨胀器外罩，放在塑料薄膜上。

2.1.3 在金属膨胀器上装抽真空配套节头，节头一端经真空注油阀（阀门1）接加油管，另一端经真空阀（阀门2）接抽真空皮管，关闭阀门1和阀门2。

2.1.4 在单独电源端子上接好真空泵。

2.1.5 将抽真空皮管一端接到真空泵上，一端接到阀门1。

2.1.6 启动真空泵，再打开金属膨胀器节头上的阀门1，抽真空10～20分钟，关闭阀门1，停止真空泵，检查节头气道是否漏气，密封是否良好，打开阀门1，再启动真空泵。连续抽真空，总的抽真空时间不得少于3小时，维持真空度不低于0.098MPa。

2.1.7 关闭阀门1，再停止真空泵。

2.1.8 加油管一头接在加油桶阀门3上，一头接在阀门2上。

2.1.9 加油桶上端装有一只压力表和阀门4，阀门4连接氮气皮管，氮气皮管通过减压阀与氮气瓶连接。

2.1.10 打开氮气瓶和阀门4，通过减压表注入氮气。加油桶内氮气压力0.10～0.13MPa，把脱气后的旧油注入回本体及金属膨胀器至标准油位（金属膨胀器上标注油位），并放尽金属膨胀器内的气体，拆除专用配套节头。

图2 优化措施一

2.1.11 清除干净金属膨胀器及本体上的油污，观察金属膨胀器螺口是否渗漏。

2.1.12 按原方位装回金属膨胀器外罩。

2.1.13 注意事项：应设专人检查监视真空泵运转情况及真空表真空度并每半小时记录一次真空度。同时作业现场要做好防雨防潮安全防范措施，当遇到下雨和雾天时应立即停止抽真空。

2.2 优化措施

连续抽真空1小时后，打开互感器底部的放油阀上，通过阀门4、阀门5连接到的氮气瓶上，向互感器内注入纯净的氮气约5秒左右，关闭互感器底部的放油阀，停止充氮。再继续抽真空1小时后，同前面的操作过程一样注入氮气后继续抽真空1小时，总的抽真空时间不得少于3小时。该优化措施目的是使互感器内变压器油翻滚，实践证明，这样的效果非常好，在抽真空的前2个小时中，使油翻滚两次，利于油中溶解气体的排出，再继续抽真空，效果非常明显，该方法是结合实际而且非常奏效的。

我们还尝试了一个真空泵同时进行两只互感器的脱气工作，效果也比较明显，这种情况往往针对同一间隔内的互感器进行脱气处理，它的优势是大大减少了脱气前的准备工作，节约了时间，提高了效率。若现场有两个设备需要处理，优化前必须停电两天，而优化后可以将时间压缩在一天，对电网运行可靠性要求日益提高的现阶段，采取此方案相对供电可靠性有所提高，同时又能大大减少检修人员的工作量。

3 结语

从以上的分析我们可以看出，脱气方案已经能够实现运行要求，《变压器油中溶解气体分析和判断导则》（GB 7252-2001）中规定：运行的互感器油中溶解气体组分含量（μL/L）不宜超过下列任一值：总烃100；氢气150；乙炔1（220kV及以上）、2（110kV及以下）。而采取了优化措施后，该指标在相同的脱气时间内达到更高的标准。油中出现的单氢高、无乙炔、总烃值小且油中微水含量又在合格范围内的情况，可进行一段时间的跟踪油化学试验。直至氢气含量稳定后，判断为设备内部并无故障，不能直接归于绝缘缺陷之列，此类案例最适宜采取本方案。因此，本方案的实施是有助于检修实际的。

参考文献

[1] 张若飞，李扬.浅谈电流互感器氢气超标的处理[J].装备制造技术，2010，（4）.

[2] 程传高，苏镇西.互感器油中溶解气体单一氢气超标原因浅析[J].变压器，2003，40（8）.

[3] 衣国庆，等.110kV电流互感器油中氢气浓度偏高原因分析[J].东北电力技术，2008，（5）.

[4] 苗新法，杜丽霞.互感器校验仪算法误差分析及设计实现[J].电工电能新技术，2014，33（11）.

作者简介：高川（1984-），男，浙江金华人，华北电力大学在职研究生，工程师，研究方向：变电检修。

（责任编辑：周 琼）