变压器油中H2含量增长原因的分析

张 磊，刘 代

（国网山东省电力公司东营供电公司，山东 东营 257091）

变压器油中H2含量增长原因的分析

张 磊，刘 代

（国网山东省电力公司东营供电公司，山东 东营 257091）

介绍了某新投运变压器油色谱数据分析的情况，分析了变压器油中H2含量增长的原因，判断出该类H2增长并不是由故障引起的，并提出了防止H2含量增长的防范措施，确保不发生误判和保障了变压器的安全运行。

变压器；油色谱分析；产气速率；热油循环

0　引言

随着电网建设的飞速发展，各地电网建设项目不断增加，新投运的变电站变压器数量也不断增长。分析油中溶解气体的组分和含量是监视变压器安全运行的最有效的措施之一。利用气相色谱法分析油中溶解气体，监视充油电气设备的安全运行在我国已有40多年的使用经验。但是在一些情况下，变压器油中气体含量增长并不是由故障引起的，不影响变压器的安全运行。以下就某台变压器在投运后出现色谱分析数据异常情况进行分析，判断此异常情况是否由故障造成，避免误判断造成不必要的变压器停运。

1　色谱数据分析

该变压器型号为SSZ11-63000/110，2004-11-30验收完毕，后由于各种原因一直到2005-07-08才投入运行。因该变压器停放半年多时间，投运前一天进行了1次色谱分析，没有发现异常；而后一天H2含量就由运行前的9μL/L增加到131 μL/L，因此运行人员缩短了对其色谱分析的周期。在进行跟踪分析2个月后，H2的含量基本稳定在200 μL/L。表1为变压器色谱分析数据。

由表1可以看出，H2增长速度很快，总烃增长慢、含量不高且无C2H2产生。但仅仅根据分析数据的绝对值很难对故障的严重性做出准确的判断，因为故障常常以低能量的潜伏性故障开始，若不及时采取相应的措施，可能会发展成较严重的高能量的故障。因此，必须考虑故障的发展趋势，也就是故障点的产气速率。产气速率与故障消耗能量大小、故障部位、故障点的温度等情况有直接关系。有2种方式来表示产气速率：绝对产气速率和相对产气速率。该主变总烃起始含量很低，不宜采用相对产气速率，因此采用绝对产气速率来进行判断。

表1　主变色谱分析数据 μL/L

绝对产气速率：即每运行日产生某种气体的平均值，按下式计算：

式中：γa——绝对产气速率，m L/d；

Ci2——第2次取样测得油中某气体浓度，μL/L；

Ci1——第1次取样测得油中某气体浓度，μL/L；

Δt——2次取样时间间隔中的实际运行时间（日），d；

G——设备总油量，t；

ρ——油的密度，t/m3。

H2绝对产气速率计算：

计算时间：从7月7日变压器负载运行到9月8日，共63天。

绝对产气速率远大于GB/T 7252—2001规定的开放式变压器绝对产气速率注意值（5 m L/d）。如果变压器存在故障，H2增长的故障特征是：油纸绝缘中局部放电、油和纸中电弧。但是根据不同故障类型产生的气体（见表2），此类故障均伴有C2H2等气体的产生，但实际色谱分析中没有发现C2H2，因此判断H2的增长不是由故障原因造成的。同时因变压器油的含水量仅为6 μL/L，所以排除了变压器受潮而造成的H2含量超标。

表2　不同故障类型产生的气体

2　H2含量增长的原因分析

2.1热油循环不彻底或排气不彻底

变压器的内部绝缘材料大部分是绝缘纸，在正常情况下绝缘纸被油饱和，其内部不含气泡。在由变压器厂运输到变电站的途中，变压器中的油要抽出，并抽真空，变压器油从纸中沥出。由于纸类的物理特性，绝缘纸会发皱，在纸层之间形成气泡。变压器运到变电站后，要立刻进行真空注油和热油循环，以增加绝缘纸的浸润性，同时把纸层间的气泡赶出来。如果不进行热油循环或热油循环不彻底，气泡就不能被完全赶出来。在投入运行后，气泡放电，主要产生H2，因此投入运行后马上就会发现H2含量大量增长的现象，这是H2含量超标的主要原因。在经过一段时间后，气泡由于放电而被击碎，放电不再发生，H2含量也因此不再增长。

2.2油中特殊烃类分子的作用

变压器油的主要成分是各类烃，各种烃的稳定性和抗氧化能力是不一样的。虽然经过蒸馏和精制，保留的大部分烃类都是稳定性好、抗氧化能力强的，但仍有一些稳定性差的烃类分子留下。设备投入运行后这些烃类分解脱氢，造成H2含量的增长，这是H2增长的次要原因，在这些烃类分解完后，H2含量就保持稳定。

2.3不锈钢部件的作用

新的不锈钢部件可能在加工过程中或焊接时吸附H2，而又慢慢释放到油中。特别是在温度较高、油中溶解有O2时，设备中某些油漆（醇酸树脂）在某些不锈钢的催化下可能生成大量的H2。

3　结束语

变压器油色谱分析数据异常往往会被认为是设备故障所致，但是有些气体的产生并不是设备故障造成的。这些气体的存在一般不影响设备的正常运行，因此当利用气体分析结果确定设备内部是否存在故障及其严重程度时，要注意加以区分。

综上所述，该变压器H2含量超标现象不是由故障引起的，但是H2含量较高也不利于变压器的安全稳定运行，建议适时安排变压器停电检修进行热油循环脱气。同时要加强变压器的选型、招标、督造工作，选用质量好的原材料及变压器油，从源头解决问题；加强现场安装管理工作，严格按照规定对变压器进行抽真空注油和热油循环，避免因施工质量问题导致变压器油色谱数据异常。

1 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局.GB/ T 7252—2001变压器油中溶解气体分析和判断导则［S］.北京：中国标准出版社，2002.

2015-11-15；

2016-04-11。

张 磊（1981-），男，助理工程师，主要从事高压试验工作，email：65861106@qq.com。

刘 代（1984-），女，助理工程师，主要从事变电检修工作。