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充油变压器氢含量超标的处理分析

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用下将发生游离，放出高能电子，它与油分子发生
表 1 色谱分析结果
碰撞，有可能击断 C－H 键或 C－C 键，把其中的
Table 1 Results of chromatographic analysis
H 原子或 CH3 原子团游离出来，促使气体产生。
气体成分 甲烷 乙烯 乙烷 乙炔 氢 一氧化碳 二氧化碳 总烃
955．13 11．62 1 011．8 10．97 1 283．4 70．67
电场集中所引起的放电现象， 除大能量的 电弧放电之外，还有小能量的火花放电和局部放电 现象 ，放电量小于 2×10－8C 时 ，为脉冲状局 部 放 电 ， 此时绝缘油分解出的主要气体是氢气和甲烷，属于 第一步分解。 当放电量大于 2×10－8C 时，将转变为持 续火花放电，产气量急增，若放电处气体的产生量 大于溶解量时，将产生气泡，放电即转变为油中气 泡放电。 从产气的成分看，除了产生大量的氢气，还 产生大量的乙炔。 当这种放电牵涉到固体绝缘时， 将产生大量的一氧化碳和二氧化碳。
表 3 各特征气体之间的相关系数 Table 3 Related coefficients of characteristic gasses
气体类别 氢气与甲烷 氢气与一氧化碳 一氧化碳与乙炔
相关系数
γ
0．989
0．812
0．430
综合以上资料分析可知，氢气与甲烷显著相关， 并 且 d（H2）蛐d（CH4）＝20，可 知 故 障 性 质 为 纯 油 中 发 生局部放电，一氧化碳与氢气显著相关，说明电性故 障与固体绝缘有关， 一氧化碳与乙炔无关说明放电 能量未达到火花放电， 该变压器油的含气量最高为 1．58％，含 气 量 不 高 ，未 能 形 成 气 泡 放 电 ，故 乙 炔 气 体不明显，并且乙烯含量低于乙烷，根据绝缘油的热 力学分解研究可知， 符合放电能量小于 2×10－8C 的 脉冲状局部放电特征， 应为轻微局部放电引起的氢 气含量超标。 在进行放油内检前进行了局放试验，A 端加压，X 端接地， 加以 1．3Um蛐姨 3 电压情况下，局 放量为 8 000pC 左右。 这也证明了变压器本体内确 有局部放电现象。
第 46 卷 第 3 期 2009 年 3 月
TRANSFORMER
Vol．46 No．3 March 2009
充油变压器氢含量超标的处理分析
赵慧光，杨忠礼
（新乡供电公司，河南 新乡 453002）
摘要：对一起 500kV 变压器油中氢气含量超标的故障进行了分析，并提出了处理措施。
关键词：充油变压器；氢气含量；故障
70
第 46 卷
还会发生第二步分解，即第一步分解过程中产生的 氢气含量已增长至 634μL蛐L， 其他气体含量均在正
烯烃分解成烷烃及二烯属烃或炔烃。
常范围，主变重新投入运行后，继续加强监测。 根据
C3H6 C2H4 2CH4
CH4＋C2H2 C2H2＋H2 C2H2＋3H2
油样跟踪结果趋势来分析，氢气含量仍在增长，2006
甲烷，通常氢气占氢烃总量的 90％以上。 乙炔是体
现放电能量密度的主要标志，局部放电时乙炔在烃
总量中所占的比例小于 2％。 可知该变压器油分析
结果符合局部放电的特征。
（4）一 氧 化 碳 、二 氧 化 碳 是 纤 维 材 料 的 老 化 产
物，一般在非故障情况下也有大量积累，往往很难判
断经分析所得的一氧化碳、 二氧化碳含量是因纤维
氢 蛐μL·L－1
9．02 87．43 135．5 166．2 224．6 336．1
一氧化碳 二氧化碳 蛐μL·L－1 蛐μL·L－1
11．8
151．7
61．36
392．9
82．33 372．85
90．99 414．39
105．1
440．8
97．66
436．7
总烃 蛐μL·L－1
3．96 9．03 11．5 13．7 15．77 21．34
3．2 数据分析 由表 2 可以看出，经过热油循环处理后，故障并
没有消除，氢气含量很快超过了规定值，对上述数据 进行分析，可得出如下推论。
（1）虽 然 箱 体 有 局 部 轻 微 渗 漏 ，但 油 箱 内 为 正 压，油中含水量稳定而合格，可以排除氢气含量超标 是由于局部受潮引起。
（2）此段时间内气体三比值稳定为 110，结论为
1 引言
变压器是电能输配过程中的重要设备之一，目 前大型变压器的绝缘材料主要是绝缘油和绝缘纸， 其绝缘油是由石油经过蒸馏、精炼而获得的碳氢化 合物组成的混合物，超高压变压器油多为环烷基变 压器油， 具有良好的介电性能及抗氧化安定性，并 含有适量的芳烃，能改善变压器油的析气性。 绝缘 纸和绝缘纸板主要成分是纤维素，未浸油时，其击 穿电场强度、机械强度和耐热性均不高，但浸油后， 电性能较好。
式 为 隔 膜 式 ， 自 2001 年 12 月 投 运 以 来 ， 运 行 至 2005 年 4 月情况正常。 但是从 2005 年 6 月份油样 色谱分析结果看，该主变 C 相本体氢气含量开始增 长 （133．88μL蛐L），此 后 我 公 司 加 强 对 主 变 的 油 样 跟 踪，氢气含量未突破 200μL蛐L。 在 2006 年 4 月 18 日 主变停运进行年度检验时，发现该主变的 C 相本体
CnH2n＋2 CnH2n＋2 CnH2n＋2
H2＋CnH2n CH4＋Cn－1H2（n－1） Cn－2H2（n－2）＋C2H4
（1）
在第一步分解时， 饱和烃气体析出量大于不饱 和烃气体的析出量， 当变压器油分解气体中乙烯及 丙烯含量低于乙烷和丙烷时， 该变压器油可能仅仅 发生了第一步分解。当变压器内部热点温度升高时，
烷和乙烯，并且如果是低温过热导致的气体含量增
高时，一般甲烷含量大于氢气含量，而这些样本中
显示氢气含量稳定为甲烷含量的 20 倍， 所以应排
除低温过热的可能，应为电性故障。
（3）若 故 障 是 由 于 电 性 故 障 引 起 的 ，其 特 征 气
体是乙炔和氢气，其次是乙烯和甲烷，若放电能量
较低，则一般总烃量不高，主要成分是氢气，其次是
2006 年 11 月 30 日 对 主 变 采 取 了 热 油 循 环 脱 氢处理后投运。但投运后油样跟踪结果表明，氢气含 量仍在一直增长，截止到 2007 年 3 月 14 日，已增长 至 457μL蛐L，详见表 2。
3．1 故障发现 该主变型号为 ODFPS－250000蛐500， 油 保 护 方
（Xinxiang Power Supply Company, Xinxiang 453002, China）
Abstract：The overproof hydrogen content fault in a 500kV transformer is analyzed． The treatment measures are presented． Key words：Oil－filled transformer； Hydrogen content； Fault
该反应只要电场能量足够即可发生， 其产生速 率与化学键强度、 电场强度及液相表面气体的 压力有关。
A 相 9．16 0．55 1．91 0 21．22 含量
B 相 8．51 0．47 1．95 0．04 28．38 蛐μL·L－1
C 相 58．21 1．29 10．74 0．43 764．86
612．0 570．49 639．22
M．shirai 等对绝缘油分解的热力学研究认为，烃 类热分解通常分为第一步和第二步两个阶段， 在第 一步分解中，由于组成绝缘油的烃类中，烷烃的热稳 定性最差， 在热点温度较低或油与热点接触时间很 短时，分解的过程主要是第一步热解，即烷烃的 C－ C 键裂解或脱氢， 生成较低分子烷烃和烯烃及氢气 等，其反应过程如下。
甲烷 蛐μL·L－1
1．72 6．06 7．95 9．84 11．6 15．79
乙烯 蛐μL·L－1
0．28 0．34 0．39 0．36 0．41 0．62
乙烷 蛐μL·L－1
1．96 2．4 2．95 3．21 3．52 4．65
乙炔 蛐μL·L－1
0 0．23 0．26 0．29 0．24 0．28
（5）对 该 变 压 器 油 色 谱 样 本 进 行 相 关 性 分 析 。
第一次处理后的氢气和甲烷增长趋势图如图 1 所
示。 由图 1 可以看出，第一次滤油脱气后，氢气和甲
烷的增长有一定的线性相关性， 为定量进行判定，
本文采用 Pearson 积矩相关来衡量变量间的关联程
度，被测变量序列对（xi，yi）间的 Pearson 相关系数可
利用气相色谱法分析绝缘油中溶解气体，检测 充油电气设备内部早期故障，是变压器等充油设备 绝缘监督的一个重要手段，能够比较可靠地发现设 备内部存在的大多数潜伏性故障。 但目前遇到了一 些新问题，例如在运行的电力变压器中，常常出现 油中的单纯氢气含量超标， 而氢气含量的增长，不 少情况下是电性故障的前兆，所以查明氢气含量过 高的原因对判定设备能否继续安全运行是至关重 要的。 这也是开展变压器状态检修过程中评定变压 器状态时必须处理的问题。 笔者根据一台 500kV 主 变氢含量超标的发现及处理过程进行分析，以验证 对氢主导型故障的研究方法的实用性。
2 绝缘油分解产气的研究结果
总烃及其他气体含量均低于《导则》规定的注意 值，而单纯氢含量超标的氢气主导型故障，由于产生 氢气的因素较多而难于判定具体原因， 绝缘材料吸 附的氢气释放、水的电解及与铁的反应、脱氢催化剂 镍等都可能是导致油中氢气含量升高， 本文中笔者 着重介绍绝缘油分解产气的热力学研究结果。
表 2 脱氢处理后的色谱跟踪部分数据 Table 2 Some data of chromatographic analysis after dehydrogenation

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变压器绝缘油含气量超标处理分析

变压器绝缘油含气量超标处理分析

变压器绝缘油含气量超标处理分析
变压器绝缘油是变压器中的一种绝缘材料，它在变压器内起到绝缘和冷却的作用。

绝
缘油中的气体含量是评估绝缘油质量的一个重要指标，一般来说，气体含量越高，说明绝
缘油的绝缘性能越差。

当变压器绝缘油中的气体含量超过标准限值时，需要进行相应的处理。

超标处理分为
以下几个步骤：
1. 检测气体含量：首先需要进行绝缘油中气体含量的检测，一般通过使用气相色谱
仪等仪器进行检测。

常见的气体包括氢气、甲烷、乙烷、乙炔等。

根据检测结果确定气体
含量是否超标。

2. 分析原因：超标气体含量的原因可能有多种，例如变压器内部有局部放电、设备
老化、密封不严等原因都可能导致气体含量的增加。

分析原因可以帮助我们找到问题所在，从根本上解决超标问题。

3. 采取措施：根据分析的结果，采取相应的措施来降低绝缘油中气体含量。

常见的
措施包括：
- 强制循环：通过增加循环次数和循环时间来促使气体从绝缘油中析出；
- 真空干燥：通过对绝缘油进行真空干燥，使气体从绝缘油中蒸发出来；
- 滤油处理：使用滤油机对绝缘油进行过滤，去除其中的气体和杂质；
- 更换绝缘油：如果绝缘油的气体含量超过了严重程度，可能需要考虑更换绝缘油。

4. 检测处理效果：在处理完绝缘油中气体含量超标问题后，需要再次进行检测，确
保气体含量已经降到正常范围内。

绝缘油中气体含量超标处理的关键在于找到超标原因，并采取相应的措施进行处理。

在处理过程中需要注意操作规范，确保安全性和有效性。

维护变压器的正常运行和定期检
测绝缘油的气体含量对于预防超标问题的发生也非常重要。

新投运变压器油中氢气含量超标的原因分析与处理

新投运变压器油中氢气含量超标的原因分析与处理

过 了规程 中规定 的 不大 于 １０ｕ ／ 的要 求 。在 随 后 ５ Ｌ Ｌ
日 ＼ Ｈ ｃ４ Ｈ Ｈ Ｈ Ｃ 期 ２ ｒ Ｉ ４ ６ ２ Ｏ
２（ ３８ ０段）】 】 ７ ０ ９ ０ ０ ０ ２ Ｏ ０ ． ８ ．６ ． ９ ０ ． ４ ９ Ｒ ４
度原因 ，本体再次抽真空、充氮保护；另外 ，相关
附件 如连 接管 道 、套管 等 ，其端 部接 触 面均有 受潮
现象 ，安装时仅清扫干净未采取进一步的处理 ，故
测试 、泄漏电流测试等 ，上述试验数据均正常。
２ ２ 原 因分 析 ．
变压器本体内部受潮的可能性非常大。
此外 ，变压器 内的不锈钢材料可能在加工过程
・
电弧、火花放电、局部放 电、油和固体绝缘热 分解 、水分解等因素均可引起 Ｈ 含量升高。 ２
特 征气 体 ＣＨ 含量稳 定 无变 化 ，可排 除 电弧 、 ２２
火 花放 电的可 能 。
１５ ・ ３
分析探 讨
ＳＡＬ Ｙ Ｒ ＰＷ Ｒ ０１ｏ．ＴａＮ１ Ｍ Ｌ Ｈ Ｄ Ｏ Ｏ Ｅ ２１Ｎ４ ｏｌ ｏ ０ ｔ ６ 抽 真空至 开始 加 注变 压器 油时 为止 。当油位 加 至离 油箱 顶还 有 １ ｒ 右距 离 时 ，暂 时停 止 注油 过 程 ， ０ｃ左 ｒ 又继 续抽 真空 ２ ，然后 加满 油 。 ４ｈ 相关 试验 合格 后 ，９月 １ ３日２号主 变压 器投 入
受潮。
量大于１ Ｌ Ｌ Ｏ ０ 气体含量显 著变化则反 ５ ／ ，ｃ 、ｃ ２ ０ 映了设备内部绝缘材料存在老化或故 障现象 ，显然
这 一现 象不 存在 。
３ 处理措 施与效果
经与制造厂家联 系 ，于 ９月初将 变压器改 检 修 ，进行缺陷处理 ，针对变压器绝缘表面受潮 、 含量超标这一现象 ，采取了两个处理措施 ，一是对 变压器油进行脱气处理 ；二是抽真空去除变压器 内
主变油中氢气超标排查及处理(最新版)

主变油中氢气超标排查及处理(最新版)

( 安全技术 )单位：_________________________姓名：_________________________日期：_________________________精品文档 / Word文档 / 文字可改主变油中氢气超标排查及处理(最新版)Technical safety means that the pursuit of technology should also include ensuring that peoplemake mistakes主变油中氢气超标排查及处理(最新版)1前言我局110kV站前变电所两台新主变于1998年年底投产。

运行初期，由工程建设单位对主变进行油色谱分析。

结果发现两台主变油中氢浓度为400μL/L左右，旋即再次取样分析，氢浓度又降到100μL/L以下。

当时试验人员认为前次的试验结果可能是从色谱仪中取脱气用的氮气时，将仪器中的氢燃气带入油样引起的。

运行一个多月后，由检修单位再次对这两台主变进行油色谱分析，结果两台都出现油中氢浓度严重超标(2000μL/L左右，其它特征气体均很小或为零)。

当天重新取样复试，油中氢浓度又降到600μL/L左右。

在此后的一段时间，对这两台主变进行了10多次的色谱跟踪试验，测得结果差别很大，氢浓度忽高忽低，毫无规律地在400～3000μL/L之间变化。

为了确保主变的安全运行，必须尽快找出其中原因。

2排除试验因素为确定色谱分析过程中是否有人为和仪器因素引起的试验偏差，先配制氢浓度由高到低的多个气样，通过色谱仪对这些不同浓度样品的分析，测得仪器的线性关系属正常范围。

然后，做了一次对同一油样进行二次脱气分析的实验。

每台主变同时取A、B两个样在同一振荡仪中同时脱气。

第一次脱气测得2号主变油中氢浓度A样为572μL/L，B样为448μL/L。

而1号主变两个油样氢浓度相差较大，A样为772μL/L、B样为1604μL/L。

振荡脱气法是一种溶解平衡脱气法，脱气后留在试油中的组分浓度与该组分在脱出的气样中的浓度之比为一恒定值(即分配系数)。

变压器油含氢量超标浅析

变压器油含氢量超标浅析


铁、 铜等金属能够加 强油的氧化反应作用。 由于它们具有可变的原子
价， 促 使过 氧化 物分 解 ， 起 着 氧化 反应 催化 剂 的作 用， 同时 产生 大 量 的氢气 。 ２ ． ４ 变压器 油的析 气性 变压器油析气性是指变压器油在电场和电离的作用下会产生放
气或吸气的现象。 油品析气现象的产生， 是因为溶解于油中的气泡，
在 高 电场 强度 的 作用 下， 发 生游 离 而形 成高 能 量 的电子或 离子。 这些
３ ． ３ 在确 认变 压器 内部没有 故障 点的情况 下， 处 理油 中氢气含量 异 常增 高通常 有两 种 方法 ： 一种 方法 是采 用现 场换 油 ， 采用 此方法 处 理后的变压器油除氢较为彻底， 但是成本较高； 第二种方法是采用热 油 循环或 真空 分离 方法 。 ４ ． 案例 ２ ０ ０ ６ 年底 南通 美亚 热 电有限 公司扩 建 （ Ｂ ） 工程 中的新 安 装的 主 变 压器 ， 为一台 ｌ ｌ ０ ｋ Ｖ双 绕组 油浸 风冷 升压 变压 器， Ｓ Ｆ ９ － ８ ０ ０ ０ ／ １ １ ０ 。 在变压器首次送电前的气相色谱试验报告中显示 ， 油样中氢气含量为 １ ５ ｕ Ｌ ／ Ｌ， 不符合电力行业标准Ｄ Ｌ ／ Ｔ７ ２ ２ ＿ ２ ０ ０ ０ 中对出厂和新投运设 备气体含量的要求 （ 氢气＜１ ０ ｕ Ｌ ／ Ｌ ） ， 其余各项指标均符合要求。 氢气的微量超标 ， 可能是变压器绝缘材料中的氢气在 出厂后逐 渐释 放 到变 压器油 中造成 的 ， 也有 可能 是变 压器运 输 到现 场后 ， 注入 的 补充 油 中气体 含量 不合格 造 成 的。 由于 氢气含量 很低 ， 决 定 用真空 滤 油机 在 变压 器本 体进行 循环 ， 滤油 机 是向 当地 供 电局借用 的。 在油 循环 进行 了两天 以后 ， 检 测 报告显 示 除 氢气严重 超标 以 外， 还 出现 了 大 量超 标 的 甲烷 、 乙 炔等 气体 。 又循 环 了一天 再取 样 化验 ， 但 结 果没 有任何的改善。 分析可能是滤油机的问题 ， 变压器油在进入滤油机后 可能被局音 叻口 热过度， 而分解产生出甲烷、 乙炔等气体。 工期紧迫， 现场项 目 部马上对滤油机进行了更换， 新的真空滤油 机 刚完成附近一个 电厂的检修任务。 油循环进行了＿ 一天以后， 对变压 器油进 行取样 检 测 ， 组 分含 量 中仅 乙炔 一项超 标 ， 其它 指标 均符 合要 求。 这 台滤 油机 的效 果很 不错 。 在 油循 环 两 天以 后 ， 气相 色谱试 验 报 告显示所有指标均为良好， 符合 电力行业新投运设备气体含量 的要 求， 可 以 送 电投 运 。 在 变 压 器顺利 冲 击合 闸并 正常运 行２ ４ 小 时后 ， 再 次进行的油样检测， 各项指标依然正常， 并且没有什么变化。 变 压 器油 的 油 质合 格 是 变 压 器 投 入 正常 安 全 运 行 的 的 重要 前 提， 所以一定要保证滤油设备的性能 良好， 并严格按照要求注油、 滤 油。 ５ ． 结论