我們知道，變壓器運(yùn)行后，無論是熱故障還是電故障，最終都會導(dǎo)致絕緣介質(zhì)分解產(chǎn)生各種特征氣體。由于變壓器油、紙絕緣結(jié)構(gòu)中，碳?xì)滏I的鍵能低，所以在分解過程中一般是先產(chǎn)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(chǎn)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(xué)反應(yīng)

當(dāng)油中存在水分時，在電場的作用下，水分將發(fā)生電解產(chǎn)生氫氣；水分也會與鐵發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生氫氣。

（2）烷烴的裂化反應(yīng)

我們知道，變壓器油主要由烷烴、環(huán)烷烴和芳香烴組成，其中烷烴的熱穩(wěn)定性最差。這些有機(jī)物在高溫下會發(fā)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。

（3）環(huán)己烷的脫氫反應(yīng)

環(huán)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(huán)烷烴成分（含環(huán)己烷）。這樣，在催化劑或合適溫度下，就可能因它發(fā)生脫氫反應(yīng)（芳構(gòu)化產(chǎn)生苯和氫氣）。

該反應(yīng)是可逆的，正方向是吸熱反應(yīng)，逆方向是放熱反應(yīng)。在常溫下有較多氫氣時，平衡向左移動，有利于環(huán)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(huán)己烷可生成3摩爾氫氣，且其體積比為1：622，所以油中極少量的環(huán)己烷就可能造成氫氣濃度高。

q2：以上三種途徑，如何確定哪個是氫氣超標(biāo)的主因？

答：如果在變壓器投運(yùn)前出現(xiàn)氫氣增多（一般在30μl/l以內(nèi)），且水分含量基本不變，則主要原因是環(huán)己烷的脫氫反應(yīng)。

如果投運(yùn)后烴類含量合格僅氫氣超標(biāo)（150μl/l以上），且與水分含量成正相關(guān)，則主要原因是水分的電解及與鐵的化學(xué)反應(yīng)。

如果烴類和氫氣均超標(biāo)，則懷疑內(nèi)部存在過熱或放電，導(dǎo)致了烷烴的裂化反應(yīng)。

q3：以上三種原因，采用何種處理方法最合適？

答：

（1）水分的電解及與鐵的化學(xué)反應(yīng)造成的氫氣超標(biāo)可采用熱油循環(huán)法除去油中的水分及氫氣，或換油法重新進(jìn)行真空注油（成本較高）。

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

（3）環(huán)己烷的脫氫反應(yīng)造成的氫氣超標(biāo)，可采用真空脫氣法（詳見本文后面案例1之4.3）。

在變壓器投運(yùn)后，主要應(yīng)對氫氣超標(biāo)的處理方法是熱油循環(huán)法。下面進(jìn)行詳細(xì)介紹。

q4：熱油循環(huán)法的原理？

答：在常溫狀態(tài)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(yuǎn)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(jié)合的水分析出，才能通過循環(huán)過濾的方式進(jìn)行凈化。但加熱過程中溫度過高會對變壓器內(nèi)部油、紙絕緣造成損傷，因此《國網(wǎng)公司變電站設(shè)備驗收規(guī)范第1部分：油浸式變壓器（電抗器）》中是這樣規(guī)定的：

（1）熱油循環(huán)前，應(yīng)對油管抽真空；

（2）冷卻器內(nèi)的油應(yīng)與油箱主體的油同時進(jìn)行熱油循環(huán)；

（3）循環(huán)過程中，濾油機(jī)加熱脫水缸中的溫度，應(yīng)控制在 65℃±5℃范圍內(nèi)，油箱內(nèi)溫度不應(yīng)低于40℃，當(dāng)環(huán)境溫度全天平均低于 15℃時，應(yīng)對油箱采取保溫措施。

（4）熱油循環(huán)持續(xù)時間不應(yīng)少于 48h，或不少于 3×變壓器總油重/通過濾油機(jī)每小時的油量，以時間長者為準(zhǔn)。

（5）熱油循環(huán)后的變壓器油應(yīng)滿足表 a.4 絕緣油驗收標(biāo)準(zhǔn)。1000kv 變壓器含氣量≤0.5%。

q5：熱油循環(huán)法的操作步驟是怎樣的？

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

（2）啟動濾油機(jī)真空泵，打開濾油機(jī)進(jìn)油閥門，對濾油機(jī)進(jìn)油管抽真空后打開變壓器底部閥門，使濾油機(jī)進(jìn)油，進(jìn)行自循環(huán)加熱溫油。打開變壓器頂部注油閥門，使注油管內(nèi)空氣通過真空泵排出，打開濾油機(jī)出油閥進(jìn)行熱油循環(huán)加熱。

（3）濾油機(jī)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(jìn)行熱油循環(huán)。

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

（5）熱油循環(huán)時濾油機(jī)出口油溫應(yīng)不低于50℃，油箱內(nèi)溫度不應(yīng)低于40℃。熱油循環(huán)后的油應(yīng)取樣檢驗，符合交接試驗標(biāo)準(zhǔn)。

（6）熱油循環(huán)完畢，應(yīng)靜置一段時間：110kv及以下不小于24小時，220及330kv不小于48小時，500kv不小于72小時。

（7）變壓器靜置完畢后，應(yīng)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(jìn)行多次排氣并應(yīng)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(guī)定進(jìn)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(huán)操作步驟應(yīng)與廠家商定后制定專門技術(shù)方案。

總之，熱油循環(huán)過程中應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注溫度、閥門、靜置、排氣、油質(zhì)。

最后，我們分享三個案例，分別為：

案例一：環(huán)己烷脫氫產(chǎn)生氫氣

案例二：變壓器受潮產(chǎn)生氫氣

案例三：變壓器內(nèi)部局放產(chǎn)生氫氣