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      變壓器絕緣油中氫含量超標問題的分析

      一、問題的提出和背景

      多年來,采用不銹鋼材料制成的互感器膨脹器,曾在一段時期經常出現絕緣油氫含量增高報道,業內人員就此作過大量的分析和研究,近年來同樣以不銹鋼材料制成的波紋儲油柜也偶有類似問題出現,氫超標對設備故障判斷產生一定干擾,因此有必要進行控制?,F將我公司近年來對這一問題研究和試驗所取得的判斷和結論做一介紹。


      二、增氫的可能原因

      造成氫含量高的原因,有以下幾種判斷:

      1.不銹鋼與絕緣油反應之說

      認為不銹鋼中某些元素(如鎳Ni)具有催化作用,造成絕緣油脫氫。

      針對這一判斷很多單位(包括我公司)作過長期跟蹤試驗和模擬試驗,例如將不銹鋼材料密閉在合格的絕緣油中,在運行溫度下和電場狀態下跟蹤氫含量的變化,結果沒有發現氫含量明顯變化。對運行的互感器跟蹤發現,增氫現象在產品批次上具有不確定性,但增長過程卻有規律性。常常是某一批產品中的部分產品出現增氫,且通常在新產品投運第一年,在負荷增大或油溫第一次大幅升高后,一段時期內氫含量急劇增大,然后趨于平穩。

      按照不銹鋼與絕緣油反應之說解釋不了上述現象。因為氫含量并不是持久的連續增加,而且也不是每一臺都出現氫增高,即使同一批材料生產的不銹鋼膨脹器也常常出現其中一部分產品產生互感器氫含量增高,而另一部分卻沒有。氫含量增高的互感器經絕緣油脫水處理后,再次運行氫含量通常不再增加。

      因此,直至今日,關于不銹鋼與絕緣油反應一說雖然仍被業內很多人引用,但解釋不了具體問題,未能得到業內認可。波紋膨脹器作為較理想的補償元件一直得到沿用并進入設計規范,自波紋型儲油柜投入使用至目前市場占有量已近十萬臺。

      2.不銹鋼材料吸附氫之說

      即不銹鋼表面具有較強的對氫分子的吸附能力。

      在一些企業的制造工藝中,為提高不銹鋼的可焊性曾采用氫、氬混合氣焊接波紋片。依據這一判斷,焊接過程中加入的氫分子部分吸附在材料內表面,在互感器工作溫度下進入油中造成增氫。根據這一結論,目前絕大多數生產企業已停止采用氫、氬混合氣焊接,改用純氬焊接。但盡管如此,這些企業的產品仍時有增氫問題出現。

      由此看來,氫吸附之說并沒切中要害。

      3.內壁脫落的絕緣漆粉末可能造成絕緣油氫超標的推測

      按規范選用的絕緣漆通常性質可靠,不會與絕緣油產生反應。

      目前波紋儲油柜內壁絕緣漆選用的是與國內大型變壓器廠(特變、西變、保變等)完全相同的油箱內壁絕緣漆,其化學穩定性能、絕緣性能等指標完全符合電力行業標準。另外,對油箱內壁絕緣漆片與絕緣油混合后,所做的耐壓、介損、色譜三項檢測均達到500KV變壓器用油標準,氫含量無超標。

      4.絕緣油中含水及絕緣油材質等問題導致氫超標

      ①制造過程中殘留的水分導致增氫

      絕緣油中的氫可能來源于波紋膨脹器、變壓器片散等組件產品制造過程和使用過程中存在的水分。我們知道,如果絕緣油中含有水分,在色譜試驗時即表現為氫含量高。那么制造過程中的水分從何而來?

      波紋膨脹器和片式散熱器在產成后有一道重要的工序是浸水氣密性檢驗,操作過程很難避免水進入,通常在檢驗后清洗并烘干處理,膨脹器是進爐烘干(也稱之為脫氫烘干),片散是熱風烘干。這一工序是防止以后增氫的極為重要工序,但其效果常常被一些企業忽視。因為內油式波紋膨脹器和片散內部死角很多,烘干時氣化的水分不易從較小的連接口排出,導致水分極易存留,即烘干過程中氣化的水分不易充分揮發,冷卻后會重新凝結在內部。在產品安裝運行后水分逐步進入油中,并呈現出運行第一周期氫增高較快,一段時間后在濃度較高點逐步穩定的特征規律。在片散內部涂裝的過程中,因相同原因,也存在內部死角油漆不易干透現象,未干透的油漆也可導致絕緣油中增氫。

      近年出現的多起氫超標事件,最后現場判斷的結果都是由上述原因造成。變壓器投運不久即出現絕緣油中氫超標,進行整體真空濾油后(個別因為處理不徹底因而多次慮油),指標恢復正常后不再反復。

      ②除了制造過程外,運輸和使用過程也易出現受潮增氫。

      由于膨脹器和儲油柜都是焊接密封式容器,一旦內部有水不易發現,因此在運輸和使用時應特別注意防止水分和潮氣進入。例如,在出廠檢驗合格后應立刻密封各管口防止潮氣進入內部凝露;在運輸、安裝和戶外放置時要特別注意不能開放上部管口蓋板,否則雨水進入將難以清除。

      這方面教訓很多,但至今仍有很多企業忽視。2004年沈陽天工生產的波紋儲油柜在某變壓器廠與變壓器對裝后即敞開口放置于露天多日,且趕上陰雨天氣。當沈陽天工售服人員在該廠服務中發現后,立即與該廠質檢部門聯系,要求采取措施去除儲油柜內水分。結果打開下部連口,放出較多雨水,在采用熱油循環多時后才消除內部水分。但這是被及時發現的特例,沒有發現的受潮隱患肯定會有。近年來儲油柜生產廠已加強對產品使用要求的宣傳和指導,以引起使用單位特別是變壓器廠的重視。沈陽天工為防止雨水進入,已將產品上部連管由直連管改為側向彎管,有效防止雨水和雜物進入。

      ③絕緣油材質問題導致增氫。

      變壓器絕緣油或絕緣材料不合格也可能導致變壓器運行后增氫。 


      三、結論

      綜上所述,變壓器內發生增氫的主要原因應該不是不銹鋼材料因素,更可能是工藝因素。最直接的因素是組件生產過程可能存留的水分,未干油漆,儲油柜運輸和儲存中受潮、進水等。


      四、氫含量增高后的判定方法和處理方法

      對出現氫含量超標的變壓器或儲油柜,可以分別從變壓器本體和儲油柜提取油樣,做出色譜分析,來判斷氫來源。結果可分以下情況:

      1、變壓器本體氫含量高于儲油柜中氫的含量

      此種情況可以排除儲油柜造成氫含量超標的可能,建議重點放在對變壓器本體故障分析上。

      2、儲油柜中含氫量遠遠高于變壓器本體

      儲油柜內的油量是變壓器總油重的8%~10%,如果是儲油柜原因造成氫含量不斷升高,那么儲油柜中的氫即使不斷地被本體稀釋,也會高于本體數倍。若試驗結果儲油柜內氫含量明顯高于變壓器本體,則應將處理重點放在儲油柜上。

      3、處理方法

      1)儲油柜內氫含量較高而變壓器本體氫含量超標不明顯時,建議對儲油柜內絕緣油做真空處理;

      2)儲油柜內和變壓器內氫含量均高,建議整體做真空濾油。


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