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我們知道,變壓器運行后,無論是熱故障還是電氣故障,Z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)中碳氫鍵的鍵能較低,分解過程中通常先產(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:那么通過分解產(chǎn)生氫氣的主要方式是什么?
答:主要有三種方式:
(1)水的電解和與鐵的化學(xué)反應(yīng)
當(dāng)油中有水時,在電場的作用下,水將被電解產(chǎn)生氫氣;水也會和鐵反應(yīng)產(chǎn)生氫氣。
(2)烷烴的裂解反應(yīng)
我們知道,變壓器油主要由烷烴、環(huán)烷烴和芳烴組成,其中烷烴的熱穩(wěn)定性Z差。這些有機化合物在高溫下會裂解,變成小分子烷烴、不飽和烴(烯烴和炔烴)和氫氣。氣相色譜法和三比值法基于五種組分:氫氣、甲烷、乙烷、乙烯和乙炔。
(3)環(huán)己烷脫氫
環(huán)己烷是石油的主要成分之一。在精制變壓器油的過程中,由于工藝條件的限制,不可避免地會留下少量的環(huán)烷烴組分(包括環(huán)己烷)。這樣,脫氫反應(yīng)(芳構(gòu)化成苯和氫氣)就可能因它而在催化劑或合適的溫度下發(fā)生。
該反應(yīng)是可逆的,正方向為吸熱反應(yīng),反方向為放熱反應(yīng)。當(dāng)室溫下氫氣較多時,平衡向左移動,有利于環(huán)己烷的生成;當(dāng)溫度升高,體系中沒有或只有少量氫氣時,平衡向右移動,有利于氫氣和苯的生成。
由于1摩爾環(huán)己烷可以產(chǎn)生3摩爾氫氣,其體積比為1: 622,所以油中少量的環(huán)己烷就可能造成氫氣濃度高。
Q2:在上述三種方法中,如何確定哪一種是氫氣超標(biāo)的主要原因?
答:如果變壓器投運前氫氣增加(一般在30μL/L以內(nèi)),水分基本不變,主要原因是環(huán)己烷脫氫。
如果調(diào)試后烴含量合格,只有氫超標(biāo)(150μL/L以上),且與水含量呈正相關(guān),主要原因是水的電解和與鐵的化學(xué)反應(yīng)。
如果碳氫化合物和氫氣都超標(biāo),則懷疑內(nèi)部過熱或放電,導(dǎo)致烷烴發(fā)生裂解反應(yīng)。
Q3:以上三個原因,哪種方法Z合適?
答:
(1)水電解與鐵發(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的氫氣超標(biāo)??刹捎脽嵊脱h(huán)法除去油中的水和氫氣,或采用換油法再次真空注油(費用較高)。
(2)烷烴裂解反應(yīng)引起的氫氣、烴類超標(biāo),應(yīng)采用色譜分析、三比值、入口檢驗等方法綜合判斷,確定缺陷性質(zhì)后采取相應(yīng)的處理措施。
(3)如果環(huán)己烷脫氫產(chǎn)生的氫氣超標(biāo),可以采用真空脫氣
變壓器投運后,處理氫氣超標(biāo)的主要處理方法是熱油循環(huán)。以下是詳細介紹。
Q4:熱油循環(huán)法的原理是什么?
(1)熱油循環(huán)前,對油管抽真空;
(2)冷卻器中的油應(yīng)與油箱主體中的油同時循環(huán);
(3)在循環(huán)過程中,濾油器加熱脫水筒內(nèi)的溫度應(yīng)控制在65℃±5℃范圍內(nèi),油箱內(nèi)的溫度不應(yīng)低于40℃。當(dāng)環(huán)境溫度全天平均低于15℃時,應(yīng)對油罐采取保溫措施。
(4)熱油循環(huán)時間不應(yīng)少于48h,或不少于3×變壓器總油重/每小時通過濾油器的油量,以較長者為準(zhǔn)。
(5)熱油循環(huán)后的變壓器油應(yīng)符合表A.4中絕緣油的驗收標(biāo)準(zhǔn)..1000kV變壓器的氣體含量≤0.5%。
Q5:熱油循環(huán)法的操作步驟是什么?
答:(1)濾油器的進油管道接在變壓器底部的閥門上,濾油器的出油管道接在變壓器本體頂部的注油閥門上;
(2)啟動濾油器真空泵,打開濾油器進油閥,將濾油器進油管抽真空后,打開變壓器底部的閥門,即可給濾油器加油,油自循環(huán)加熱。打開變壓器頂部的注油閥,使注油管內(nèi)的空氣被真空泵排出,打開濾油器出油閥進行熱油循環(huán)加熱。
(3)連接濾油器的出油管路時,在變壓器本體頂部的噴油閥上安裝放氣塞,利用放氣塞將管路內(nèi)的氣體排出,使油管路充滿油,然后打開變壓器本體頂部的閥門進行熱油循環(huán)。
(4)在滿油狀態(tài)下進行熱油循環(huán)之前,檢查除濕器是否安裝正確,呼吸是否順暢。
(5)熱油循環(huán)時,濾油器出口油溫不應(yīng)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)取樣檢查,以符合交接試驗標(biāo)準(zhǔn)。
(6)熱油循環(huán)完成后,應(yīng)靜置一段時間:110kV及以下不少于24小時,220 kV及330kV不少于48小時,500kV不少于72小時。
(7)待變壓器靜置后,多次排出套管、升降座、冷卻裝置、氣體繼電器和泄壓裝置中的氣體,并啟動潛水泵,直至氣體排出。
(8)儲油箱中的排氣須按照制造商的規(guī)定進行。
以帶膠囊儲油箱的變壓器為例,波紋管儲油箱沒有呼吸器,熱油循環(huán)的操作步驟要和廠家商定,制定專門的技術(shù)方案。
總之,熱油循環(huán)過程中要難點關(guān)注溫度、閥門、靜置、排氣、油質(zhì)。
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