油式變壓器產(chǎn)生氫氣是很常見的問題，不少售后人員、客戶，甚至變壓器技術(shù)人員也在隔三岔五的咨詢油式變壓器因?yàn)槭裁丛驎?huì)產(chǎn)生氫氣？本文詳細(xì)聊聊這個(gè)話題。
1、看國標(biāo)，明確產(chǎn)氫機(jī)理
我們還是老規(guī)矩，先看國標(biāo)，從大方向上理解，再基于國標(biāo)去詳細(xì)剖析背后的原因。依據(jù)DL/T722-2014《變壓器油中溶解氣體分析和判斷導(dǎo)則》：
變壓器油是由許多不同分子量的碳?xì)浠衔锓肿咏M成的混合物，電或熱故障可以使某些C-H鍵和C-C鍵斷裂，伴隨生成少量活潑的氫原子和不穩(wěn)定的碳?xì)浠衔锏淖杂苫@些氫原子或自由基通過復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)迅速重新化合，形成H2和低分子烴類氣體，也可能生成碳的固體顆粒及碳?xì)渚酆衔?X-蠟)。油的氧化還會(huì)生成少量的CO和CO2，長時(shí)間的累積可達(dá)顯著數(shù)量。烴類氣體的產(chǎn)氣速率和油裂解的程度依賴于故障溫度。
具體氣體與溫度之間的關(guān)系我們看標(biāo)準(zhǔn)DL/T722-2014《變壓器油中溶解氣體分析和判斷導(dǎo)則》中的圖A.1，注意此為模擬試驗(yàn)的結(jié)果，且認(rèn)為其處于平衡狀態(tài)，如下截屏：
2、細(xì)分產(chǎn)氫原因
①干燥不徹底等
器身或油箱等鐵質(zhì)部件干燥不徹底或空氣水分侵入后會(huì)引起氫氣的產(chǎn)生，因?yàn)橛徒埥^緣放電的起始場強(qiáng)隨著固體絕緣的含水分程度而降低，導(dǎo)致水分參與化學(xué)反應(yīng)，從而更容易產(chǎn)氫氣。
說到鐵質(zhì)部件再說下不銹鋼：在溫度較高，油中有溶解O2時(shí)，設(shè)備中某些油漆在某些不銹鋼的催化下，可能生成大量的H2，或者不銹鋼與油的催化反應(yīng)也可生成大量的H2。所以油箱的選材及其與器身等的干燥工藝控制好。
②高溫、局部放電現(xiàn)象
無論是絕緣質(zhì)量、老化還是設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)本身的問題，總之當(dāng)變壓器溫度(120-200℃)、局部放電時(shí)，放電能量會(huì)使絕緣材料發(fā)生電離和分解。如絕緣油在局部放電作用下，會(huì)裂解產(chǎn)生氫氣、甲烷、乙炔等氣體。
③材料等吸附的氫氣釋放
氣體的來源還包括注入的油本身含有某些氣體；設(shè)備故障排除后,器身中吸附的氣體未經(jīng)徹底脫除，又慢慢釋放到油中；冷卻系統(tǒng)附屬設(shè)備故障產(chǎn)生的氣體也會(huì)進(jìn)入到變壓器本體油中；設(shè)備油箱帶油補(bǔ)焊會(huì)導(dǎo)致油分解產(chǎn)氣等。
除了以上異常情況，還有一些我們可能無法察覺的：
變壓器在高電壓試驗(yàn)等熱和電的作用下，絕緣材料會(huì)產(chǎn)生氫氣、烴類氣體。這些氣體會(huì)依附于固體，絕緣纖維材料中，短期內(nèi)難以釋放到油中，因而在出廠試驗(yàn)時(shí)油和紙中氣體尚未達(dá)到溶解平衡，氫氣含量偏低，一段時(shí)間后，紙中吸附的氣體較多釋放出來，所以油中溶解氣體，尤其是氫氣含量明顯提高。同時(shí)，一些金屬材料也吸藏了一定的氫氣，慢慢擴(kuò)散到變壓器油中，這就是變壓器油投運(yùn)前含一些特征氣體的原因，一般運(yùn)行前變壓器油中其濃度最大之后，由于氣體逸散損失而逐漸降低。以上就是很多情況下我們剛生產(chǎn)完的變壓器色譜正常，放置一段時(shí)間后容易出問題的關(guān)鍵原因之一。
總之，油式變壓器油內(nèi)部產(chǎn)生氫氣是一個(gè)復(fù)雜的過程，通常是多種因素共同作用的結(jié)果。通過定期對變壓器油進(jìn)行色譜分析，監(jiān)測氫氣等氣體的含量變化，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)變壓器內(nèi)部的潛在故障。
作者：逐夢電緣
