六盘山750kV变电站主变氢气含量超标原因分析与处理

六盘山750kV变电站主变氢气含量超标原因分析与处理

吴全

（宁夏电力建设监理咨询有限公司宁夏银川750001）

摘要：以六盘山750kV变电站作为例，探究了其变电站主变氢气含量超标的原因，并在此基础上探究了相关处理措施，旨在为日后变电站主变氢气含量超标的情况提供相应的处理参考。

关键词：变电站；氢气含量；超标；处理

六盘山750kV变电站对提高西北电网安全稳定运行水平，提高宁东～浙江±800kV特高压直流运行稳定性和可靠性具有重要作用。本期安装2号主变压器和一台备用相，采用特变电工新疆变压器厂生产的单相、自耦无励磁调压变压器，型号ODFPS-700000/750，变压器充氮运输，由生产厂家负责运输至六盘山750kV变电站。

2016年8月9日至8月11日分别进行绝缘高压试验，四台产品试验均一次性通过且现场局放试验均未检测出信号、局放量为背景；之后于2016年8月27日复测四台产品变压器油色谱数据时，发现均存在氢气含量超标的问题。针对此问题，收集现场变压器油中氢气含量在现场安装、试验过程中各阶段数据进行汇总。

四台变压器在现场从注油、热油循环处理及静止放置阶段，变压器油中氢气色谱数据均呈现出增长态势，如2#A相变压器现场高压绝缘验收试验后氢气色谱数值最大，但其在现场热油循环处理后6月16日氢气色谱值2.51ppm、到7月5日之前取样所测氢气色谱值8.99ppm，不到20天时间内2#A相变压器油中氢气色谱值增加了三倍之多，说明变压器在现场静止放置过程中变压器油中氢气色谱值在增长；那2#A相变压器从7月5日再近40天时间过至8月11日高压绝缘试验之前，油中氢气色谱数值也应该在增长，其他三台产品也有同样规律。为此，四台产品在现场高压绝缘验收试验之前，油中氢气色谱数值是很有可能就接近不合格或就已经不合格。

在电力行业关于油浸式电力设备变压器出现各种故障时均对应着设备内部绝缘油中不同类型特征气体，这方面内容在中华人民共和国电力行业标准DL/T722/2000《变压器油中溶解气体分析和判断导则》中有明确表述，在标准中故障类型涉及油中氢气增长主要有两大类，一类是设备内部在高压试验或运行过程中有放电，这里包括局部放电或火花、电弧放电，另一类运行过程中过热。这两类故障问题产生的同时均会伴随着其他气体的出现，而且其他气体还将是主要成分，这些在国家标准中都有明确表达。从宁夏电科院所做局放试验，数据一切都很好，基本排除变压器试验内部放电产氢可能。此外，局方试验也不会导致变压器局部过热。因此也初步排除局部过热导致氢气产生原因，最后通过色谱数据类型也能说明，如变压器内部放电产生主要特征气体是乙炔和氢气，而四台变压器均未出现过有乙炔，则进一步排除了试验放电可能。过热（局部）会产生大量氢气，但热性故障产生的特征气体是甲烷和乙烯，一般甲烷含量大于氢气含量，因此也排除了产品实验过程中局部过热可能。因此，我认为氢气超标问题与变压器高压绝缘试验无关。结合变压器行业对于以非故障性单氢增长经验，总结出主要有以下几方面的原因：

a、水分受电场的作用分解产生氢气。

b、不锈钢材料中活泼金属（特别是镍）促进变压器油脱氢。

c、金属材料吸附氢气的释放。

d、醇酸树脂漆在油中产生氢气。

e、真空处理不好。

f、漆膜在注油时未干燥彻底。

g、器身经过真空干燥处理后在湿度大的环境中露空时间长产生氢气。

h、45#变压器油性能不稳定、容易析气产生氢气。

以上所列出可能变压器油中氢气含量超标的因素，通过工厂内部制造及现场安装参数控制情况排查，基本可以排除的因素有：

a、变压器器身绝缘件制造过程中未烘干彻底，或存储、运输、安装过程中受潮，有水的存在也可导致与变压器油反应产生氢气。可以从变压器安装完成之后绝缘电阻数据对比来判断变压器是否受潮，因此从现场测试绝缘电阻数据可以排除此因素。

b、金属材料吸附氢气的释放方面，主要为材料自身和各种环境下焊接引起，虽然焊接产氢不可避免，但相对产氢量是有限的，通常通过热油循环处理后基本就稳定大很小的范围之内，因此也基本可以排除。

c、醇酸树脂漆在油中产生氢气的认识也是由来已久，为此通过排查，早在2005年起我厂就禁止使用此类醇酸树脂漆。

d、对于真空注油过程，在现场安装过程中有严格的要求和参数控制，此外通过对照静放后变压器油的含气量等参数，也基本可以排除在外。

目前还无法排除造成变压器油氢气含量超标因素是：

e、此批产品由于设计时考虑漏磁损耗的原因，所有导线夹与夹件连接处的肢板、引线机械连接采用不锈钢螺杆、铁心钢拉带等不锈钢件（共84套）。其他零部件没有使用不锈钢材料，由此造成的产品油中单氢增长是不可排出的。

f、变压器组配件内腔漆膜如未烘干彻底，一般很难检查到位，因此随后应进行检查和确定。

g、对于变压器油（尤其克练I-30°）化学稳定性问题，这在行业上也是早就有证明；但此因素造成变压器油氢气超标概率不大。

通过以上分析，我们认为六盘山变压器油中氢气超标可能与变压器配件所使用不锈钢件表面吸附氢气、或是处理不到位与变压器油反应生成氢，再溶于变压器油导致油中单氢超标；另一方面是冷却器等组配件内腔油漆漆膜不干也可能是导致油中单氢超标的因素，在以上因素基础上，由于变压器在厂生产过程中由于注油静放时间短，没能充分暴露出来；也可能是造成变压器油氢气含量超标的因素，但这种问题可能性较小。

以上导致油中氢气含量超标的素因，都是可以通过对变压器油脱气处理来解决的，特变电工新疆变压器厂去年年初生产过一台产品型号同样是ODFPS-500000/750产品，产品在试验前氢气虽然合格、但较油处理之后氢气含量有明显增加，产品试验后所有试验结果合格，但唯独氢气超出出厂标准，通过排查确定可能是不锈钢件、冷却器内腔漆膜不干造成油中氢气增长的原因。因此，在变压器温升试验后，要求车间立即关闭冷却器与主体连通的阀门，静置24小时后分别对变压器主体和冷却器取油样进行色谱试验，明显发现变压器主体内部油样氢气含量增长至25.21ppm，而冷却器内部油样氢气含量却增长至55.49ppm，基本确定以上两种因素都存在。最终通过对主体热油循环处理合格并静放24小时后，再次对油样复测，未发现氢气再增长之后正常转序；该产品于去年九月安装投运，在安装及目前运行过程中均未再出现氢气再增长的问题。

结论

由于产品局部泄漏造成外部气体进入产品内部造成单氢增长问题，同样是在现场进行热油循环、脱气处理之后，单氢增长的问题也得到了解决。因此，通过对变压器进行热油循环、真空高温脱气，非故障类的变压器油氢气增长的问题是能够解决的。根据以上分析和排查结果情况，决定通过滤油机对氢气超标变压器油进行热油循环进行脱气处理，之后严密跟踪氢气色谱数据。具体方案：将流量不小于12000L/h滤油机，内部冲洗干净，检查滤芯无异物，验证合格后采用对变压器进行热油循环的方式进行油过滤，加热器温度设定在65℃左右，流量控制不小于8L/h，每台产品循环约3天应该能将氢气含量降至5ppm以下。