1基本規(guī)律

近年來(lái)，對(duì)互感器油中溶解氣體進(jìn)行色譜分析，發(fā)現(xiàn)有氫氣含量單項(xiàng)偏高的現(xiàn)象，其基本規(guī)律為：

1.1 密封式較非密封式

對(duì)國(guó)產(chǎn)密封式互感器進(jìn)行監(jiān)測(cè)和分析發(fā)現(xiàn)，相當(dāng)數(shù)量的密封式互感器油中氫氣含量相對(duì)偏高。特別是在投入運(yùn)行后的初幾年中，在油中總烴含量正常、無(wú)乙炔組分且較穩(wěn)定的情況下，密封式互感器油中氫氣含量一般高于非密封式互感器，并且在初期有上升趨勢(shì)。有一些新的密封式互感器在投運(yùn)前油中氫氣含量就高于規(guī)程所推薦的150l/l的注意值。經(jīng)分析有相當(dāng)數(shù)量的密封式互感器油中單項(xiàng)氫氣含量在100l/l以上，而非密封式互感器油中單項(xiàng)氫氣含量多在50l/l以下。而且密封式互感器油中氫氣含量單項(xiàng)偏高的比例遠(yuǎn)高于非密封式，這是因?yàn)槊芊馐交ジ衅饔椭袣怏w不易溢出而造成氣體累積效應(yīng)的緣故。

1.2 加裝金屬膨脹器后氫氣含量偏高

隨著金屬膨脹器在互感器中的廣泛應(yīng)用，出現(xiàn)了許多互感器中氫氣含量單項(xiàng)偏高的現(xiàn)象。

1.3 密封式互感器油中氫氣含量初幾年呈逐漸上升趨勢(shì)，在達(dá)到值后又逐漸呈下降趨勢(shì)。雖然互感器的種類、電壓等級(jí)、運(yùn)行時(shí)間和生產(chǎn)廠家等不同，各自的氫氣含量變化曲線各不相同，但總的變化趨勢(shì)是相似的。

2、油中氫氣的來(lái)源

互感器油中有可能產(chǎn)生氫氣的途徑有三條。

2.1 水分的電解及鐵的化學(xué)反應(yīng)

油中存在水分時(shí)，在電場(chǎng)作用下，水可發(fā)生電解產(chǎn)生氫氣。

水分也可與鐵發(fā)生反應(yīng)放出氫氣。

裝有金屬膨脹器的互感器內(nèi)部一般都保持微正壓狀態(tài)，而且設(shè)備密封性能優(yōu)良，所以很少有內(nèi)部受潮的情況發(fā)生。目前發(fā)現(xiàn)油中氫氣含量的多少與含水量并無(wú)直接關(guān)系。因此可以認(rèn)為密封式互感器油中氫氣含量單項(xiàng)偏高，不太可能是由于受潮引起的。當(dāng)懷疑時(shí)，可通過(guò)對(duì)油中含水量測(cè)定來(lái)判斷互感器內(nèi)部的受潮程度以甄別氫氣的來(lái)源。

2.2 烷烴的裂化反應(yīng)

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)定性能差。有機(jī)物在高溫下被分解稱為熱解，烷烴的熱解稱為裂化。在裂化過(guò)程中，主要是由大分子烷烴轉(zhuǎn)變成小分子烷烴、不飽和烴(烯烴和炔烴)及氫。用氣相色譜分析法檢測(cè)充油設(shè)備內(nèi)部故障的診斷原理正是以此為依據(jù)的。當(dāng)設(shè)備內(nèi)部存在故障引起過(guò)熱或高溫而發(fā)生裂化反應(yīng)時(shí)，與不同的故障溫度相對(duì)應(yīng)，同時(shí)必然會(huì)伴隨著一些氣態(tài)烴的產(chǎn)生，如甲烷、乙烷、乙烯和乙炔等。由此可以判斷，油中只有氫氣含量偏高，而其它特征氣體又很低的情況，不可能是由設(shè)備內(nèi)部故障引起的。

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2.3 環(huán)己烷的脫氫反應(yīng)

環(huán)烷烴是石油(也是變壓器油)的主要成分之一。環(huán)烷烴中有一種環(huán)己烷，它在石油中的含量在0.5%～1%之間，其沸點(diǎn)為80.8℃，密度為0.78g/cm3。在煉油過(guò)程中，由于工藝條件的限制，難免要在變壓器油的餾分中殘留下少量的輕質(zhì)餾分，其中也可能包括環(huán)己烷。環(huán)己烷在某些條件下(如催化劑、溫度等)會(huì)發(fā)生脫氫反應(yīng)。

常用的催化劑往往也是加氫催化劑，故反應(yīng)是一個(gè)平衡體系。正方向是吸熱反應(yīng)，逆方向是放熱反應(yīng)。在常溫并有較多氫氣存在時(shí)，平衡向左移動(dòng)，有利于環(huán)己烷的生成;提高溫度，同時(shí)體系中沒(méi)有或只有少許氫氣平衡向右移動(dòng)，有利于氫和苯的生成。

在正反應(yīng)中，1mol環(huán)己烷可生成3mol氫。1mol氫氣在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的體積是22.4L，1mol環(huán)己烷的體積為：

生成物氫與反應(yīng)物環(huán)己烷的體積之比為：

即當(dāng)油中含有1l/l的環(huán)己烷并參加脫氫反應(yīng)，就可產(chǎn)生622l/l的氫氣?？梢?jiàn)，這個(gè)反應(yīng)若能在互感器的油中發(fā)生，只要油中存在少的環(huán)己烷，就會(huì)出現(xiàn)氫氣含量高的現(xiàn)象。而現(xiàn)在的分析方法中，只能發(fā)現(xiàn)氫氣含量的變化，無(wú)法知道環(huán)己烷和苯含量的變化。

綜上所述，大量的互感器中單純產(chǎn)生較高氫氣的現(xiàn)象與環(huán)己烷的脫氫反應(yīng)為吻合，而這個(gè)反應(yīng)在運(yùn)行的互感器中確實(shí)是有條件發(fā)生的。這是因?yàn)榻饘倥蛎浧鞯闹饕獦?gòu)件為不銹鋼合金(1Cr18Ni9Ti)制成，合金中的鎳是一種著名的加氫、脫氫催化劑，在環(huán)己烷的脫氫制苯的反應(yīng)中，鎳具有雙向催化作用，在正逆兩個(gè)方向的反應(yīng)中都能起催化作用。

設(shè)備投運(yùn)初期，油中有較多的環(huán)己烷，而沒(méi)有或只有少量的氫，在電場(chǎng)和鎳的催化作用下，這時(shí)的脫氫反應(yīng)速度大于加氫反應(yīng)速度。經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行時(shí)間后，正逆反應(yīng)速度逐漸接近，后達(dá)到平衡，此時(shí)油中氫氣含量升至值。以后，隨著設(shè)備運(yùn)行時(shí)間的增長(zhǎng)，合金表面會(huì)逐漸鈍化，催化活性減弱，不利于在常溫條件下正反應(yīng)的進(jìn)行，使平衡向左移動(dòng)，即加氫反應(yīng)速度大于脫氫反應(yīng)速度，形成油中氫氣含量呈緩慢下降趨勢(shì)。

3、處理方法

3.1 跟蹤分析

對(duì)裝有金屬膨脹器的互感器，若油中出現(xiàn)單純氫氣含量超標(biāo)而水分含量又在合格范圍內(nèi)的情況，可進(jìn)行一段時(shí)間的色譜和微水跟蹤分析。待氫氣含量趨于穩(wěn)定或下降后，再減少或取消跟蹤分析。因設(shè)備內(nèi)部并無(wú)故障，故不應(yīng)將設(shè)備歸入有絕緣缺陷之列。

3.2 真空脫氣

結(jié)合設(shè)備檢修，對(duì)油進(jìn)行真空脫氣。處理后，由于氫氣含量減小引起化學(xué)平衡移動(dòng)，油中氫氣含量可能會(huì)有所增加，但要比處理前低得多。