110kV变压器油中含氢气量超标分析及处理

110kV变压器油中含氢气量超标分析及处理
发表时间：2018-06-15T09:57:42.610Z 来源：《电力设备》2018年第3期作者：符传庆宁庆航
[导读] 摘要：通过110kV变压器年度预试定检，发现运行中的变压器油含氢气量超标，对变压器油中氢气含量超标及氢气产生的原因进行分析，对变压器停电进行热油循环滤油处理，以满足变压器安全运行要求。

（中海石油海南天然气有限公司海南洋浦 578001）
摘要：通过110kV变压器年度预试定检，发现运行中的变压器油含氢气量超标，对变压器油中氢气含量超标及氢气产生的原因进行分析，对变压器停电进行热油循环滤油处理，以满足变压器安全运行要求。

1、110kV变压器简介
本项目安装两台110kV主变，型号为SZ11-16000/110，厂家为国内知名品牌，主变压器是变电站的重要变电设备，变压器的稳定安全运行为变电站电力供应提供有利保障。

2、变压器油的作用
变压器油是一种绝缘性能良好的液体介质。

其主要作用有以下三方面：
使变压器心子与外壳及铁芯有良好的绝缘作用，加强了变压器绕组的层间和匝间的绝缘强度。

使变压器运行中加速冷却。

变压器油可以将变压心子的温度，通过对流循环作用经变压器的散热器与外界低温介质（空气）间接接触，起到了加速冷却变压器的作用。

加速变压器外壳内的灭弧作用。

由于变压器油是经常运动的，当变压器内有某种故障而引起电弧时，能够加速电弧的熄灭。

3、变压器油含氢气量超标分析
在变压器油常规色谱检测试验中，发现2#主变压器油箱本体变压器油的气体含量，氢气量为341.16μL/L（见下表）。

2# 主变主油箱油色谱分析测试结果（μL/L）
根据《电力设备预防性试验规程》及《变压器油中溶解气体分析和判断导则》，此变压器油色谱分析氢气超注意值（150μL/L），它气体相比未有大变化，根据变压器油三比值初步判断为011（见下表编码规则），本次取样分别取了中下位置，对其过程跟踪监测。

为了核实变压器油检测的准确性，连续5个月对变压器油进行多部位取样分析（见下表），经检测氢气含量的全部数据均为已超出安全值。

2#主变主油箱油样分析跟踪表
经过变压器油色谱分析中采用三比值初步判断均为011。

按照代码查找变压器故障类型，判断变压器内部无故障。

采用三比值法：根据充油电气设备内油、绝缘在故障下裂解产生气体组分含量的相对浓度与温度的相互依赖关系，从四种特征气体中选取两种溶解度和扩散系数相近的气体组成三对比值，以不同的编码表示。

故障类型判断方法作为诊断故障性质的依据。

可以得出对故障状态较可靠的诊断。

变压器无论是热故障还是电故障，都会导致绝缘介质—变压器油裂解产生一些特征气体。

如果变压器油中含气量高，尤其是氢含量超标，将加速变压器油老化，使得绝缘材料使用寿命减少一半，起不到很好的散热、冷却的效果。

及早发现设备内部是否有局部放电，如有
局部放电会引起绝缘破坏，甚至造成事故。

110kV变压器在南方地区所用为25号变压器油，属于石蜡基油。

石蜡基油中烷烃比例较大，烷烃类油化学性质比较稳定，抗氧化性能好，但是耐热性能较差，尤其在电场作用下容易发生脱氢反应。

在多次油样抽样检测过程中，发现含氢气量超标在后续没有发生巨变，基本保持较为稳定的变化，确认变压器内部没有故障点。

4、变压器油含氢气量超标处理
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整体全部更换变压器油，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。

本次氢气含量异常主要采用热油循环滤油的方法，变压器油的数据指标合格是变压器投入正常安全运行的的重要前提，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。

滤油过程需要选择合适流量的滤油机，由于海南LNG 2#变压器油量约为10吨，根据电力设备预防性试验规程，变压器滤油至少72小时，且相关油品参数数据符合要求后，并静放12小时后方可送电。

为了更加快速的滤油，我们选择了75L/Min 的滤油机，且滤油机具有加热、滤水、滤气功能，注油口选择在变压器本体的顶部，排油口选择在变压器本体的底部、排气口选择变压器顶部最高位置，滤油温度的控制（60度左右），在主油箱油温没有到达50度之前需要先将冷却器全部与主油箱隔离，防止主油箱在加热时、冷却器一直进行散热，温度无法提高，无法达到滤油要求的变压器油最优温度。

在主油箱回油温度达到50度后，每隔1小时打开一组冷却器开关，一共八组冷却器开关依次按照顺序进行。

在连续采用热油循环滤油达到72小时后对主油箱油品进行取样分析，并跟滤油前数据进行对比（见下表），变压器油中相关函气体量满足电力设备预防性试验数据的情况下，滤油静放48小时后对变压器进行送电，送电完成后设备运行正常。

2# 主变主油箱油色谱分析测试结果（μL/L）
5、总结：
运行中的电力变压器，常常会出现油中氢气含量超标，而氢气含量的增长，不少情况下是电性故障的前兆，也会造成变压器油绝缘的缺陷，所以氢气含量也是变压器能否继续安全运行的重要指标之一，应该引起重视。

不管是投运前还是正常运行以后，都要按照电力设备预防性试验的要求对变压器油进行气相色谱试验等相关检测，确保变压器的安全运行。

参考文献：
[1]《DL/T722-2000，变压器油中溶解气体分析和判断导则》，中国电力出版社；
[2]《变压器油及相关故障诊断处理技术》，中国电力出版社；
[3]《变压器油色谱分析和故障诊断》，中国电力出版社。