110kV及以上油浸式互感器氫氣優(yōu)化處理

高川　陳文通　董升　章治國

摘要：互感器是電力系統(tǒng)中一次系統(tǒng)和二次系統(tǒng)之間的聯(lián)絡(luò)元件，用以變換電壓或電流，分別為測(cè)量儀表、保護(hù)裝置和控制裝置提供電壓或電流信號(hào)，反映電氣設(shè)備的正常運(yùn)行和故障情況，具有十分重要的作用。文章介紹了油浸式110kV及以上電壓等級(jí)互感器運(yùn)行后油中溶解氫氣含量超標(biāo)的處理方案。

關(guān)鍵詞：互感器；電力系統(tǒng)；氫氣優(yōu)化方案；一次系統(tǒng)；二次系統(tǒng)；電氣設(shè)備 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TM407 文章編號(hào)：1009-2374（2015）32-0024-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.32.013

筆者所在檢修部門擔(dān)負(fù)著所轄電網(wǎng)120余座變電所的互感器檢修和維護(hù)工作，截至2014年，在運(yùn)行中的110kV及以上互感器1500余臺(tái)，220kV互感器750余臺(tái)，其中單氫超83臺(tái)，絕大部分油中氫超標(biāo)的互感器，其油中氫含量一旦出現(xiàn)以后，就相對(duì)比較穩(wěn)定，無明顯的上升趨勢(shì)，產(chǎn)生的原因主要為絕緣油析氫性及金屬膨脹器材質(zhì)對(duì)絕緣油析氫的催化作用，用什么方法解決及提高互感器油中氫超標(biāo)的處理效率問題，我們經(jīng)過多次實(shí)踐數(shù)據(jù)的積累，采用多種方法進(jìn)行比較，終于總結(jié)出一套行之有效的方法，并形成了《110kV及以上互感器真空脫氣作業(yè)指導(dǎo)書》來規(guī)范作業(yè)，取得了良好的效果，在允許停電常規(guī)有效檢修時(shí)間內(nèi)處理好這一難題，受到上級(jí)部門的好評(píng)。

1 可以采用本優(yōu)化方案的案例

第一，金屬材料（互感器的儲(chǔ)油柜膨脹器是金屬材料）的催化作用生成氫氣：油中有環(huán)烷酸與活潑金屬反應(yīng)產(chǎn)生氫，尤其是鋅、鎳，其次若油中含水量超標(biāo)，油中水分與金屬直接反應(yīng)生成氫氣，主要是鐵、鉛。由此原因?qū)е碌膯螝涑瑯?biāo)往往在一定時(shí)期后處于穩(wěn)定狀態(tài)，可以采用本方案。

圖1 脫氣流程圖

第二，油中的溶解性氣體，在高電場強(qiáng)度作用下，發(fā)生游離而形成高能量的電子或離子，使油分子的C-H和部分C-C鏈斷裂，產(chǎn)生活性烴基基團(tuán)及活潑氫。該現(xiàn)象為油的析氣性，析氣性也是在一段時(shí)期后趨于穩(wěn)定，可以采用本方案。

第三，內(nèi)部故障導(dǎo)致絕緣油的熱分解：過熱性、放電性缺陷往往上升趨勢(shì)明顯，并危及互感器本身運(yùn)行。采用脫氣無法奏效，應(yīng)通過油化學(xué)試驗(yàn)分析原因，消除過熱、放電類缺陷。

第四，安裝、維護(hù)時(shí)使用電焊或火焊補(bǔ)漏，造成器身內(nèi)部油在高溫和電場作用下發(fā)生分解，產(chǎn)生大量乙炔和氫。該情況也可以采用本方案。

總而言之，上述這些案例中，只有在有絕緣油中溶解氫氣的含量超標(biāo)，但其他特征氣體的含量均在正常范圍內(nèi)，對(duì)相應(yīng)設(shè)備的絕緣狀況進(jìn)行檢查也未發(fā)現(xiàn)異常的情況下，才可以直接采用本文方案。這種單氫超標(biāo)的異?，F(xiàn)象對(duì)互感器的安全運(yùn)行狀況無重大影響，只是增加檢修人員判斷和原因分析的環(huán)節(jié)，但是若放任不處理，又與運(yùn)行規(guī)程相違背。

2 氫氣脫氣方案的實(shí)施及優(yōu)化

2.1 操作流程

2.1.1 打開互感器的放油閥，排盡金屬膨脹器內(nèi)的舊油，再排出部分互感器本體的舊油（一塑料桶，約20公斤油）。把舊油放置到加油桶內(nèi)進(jìn)行脫氣，再關(guān)閉互感器放油閥（如遇到油從本體排不出的情況，需在金屬膨脹器注油螺口上放氣）。

2.1.2 把一塊干凈的塑料薄膜放在水泥地上，拆除金屬膨脹器外罩，放在塑料薄膜上。

2.1.3 在金屬膨脹器上裝抽真空配套節(jié)頭，節(jié)頭一端經(jīng)真空注油閥（閥門1）接加油管，另一端經(jīng)真空閥（閥門2）接抽真空皮管，關(guān)閉閥門1和閥門2。

2.1.4 在單獨(dú)電源端子上接好真空泵。

2.1.5 將抽真空皮管一端接到真空泵上，一端接到閥門1。

2.1.6 啟動(dòng)真空泵，再打開金屬膨脹器節(jié)頭上的閥門1，抽真空10～20分鐘，關(guān)閉閥門1，停止真空泵，檢查節(jié)頭氣道是否漏氣，密封是否良好，打開閥門1，再啟動(dòng)真空泵。連續(xù)抽真空，總的抽真空時(shí)間不得少于3小時(shí)，維持真空度不低于0.098MPa。

2.1.7 關(guān)閉閥門1，再停止真空泵。

2.1.8 加油管一頭接在加油桶閥門3上，一頭接在閥門2上。

2.1.9 加油桶上端裝有一只壓力表和閥門4，閥門4連接氮?dú)馄す埽獨(dú)馄す芡ㄟ^減壓閥與氮?dú)馄窟B接。

2.1.10 打開氮?dú)馄亢烷y門4，通過減壓表注入氮?dú)?。加油桶?nèi)氮?dú)鈮毫?.10～0.13MPa，把脫氣后的舊油注入回本體及金屬膨脹器至標(biāo)準(zhǔn)油位（金屬膨脹器上標(biāo)注油位），并放盡金屬膨脹器內(nèi)的氣體，拆除專用配套節(jié)頭。

圖2 優(yōu)化措施一

2.1.11 清除干凈金屬膨脹器及本體上的油污，觀察金屬膨脹器螺口是否滲漏。

2.1.12 按原方位裝回金屬膨脹器外罩。

2.1.13 注意事項(xiàng)：應(yīng)設(shè)專人檢查監(jiān)視真空泵運(yùn)轉(zhuǎn)情況及真空表真空度并每半小時(shí)記錄一次真空度。同時(shí)作業(yè)現(xiàn)場要做好防雨防潮安全防范措施，當(dāng)遇到下雨和霧天時(shí)應(yīng)立即停止抽真空。

2.2 優(yōu)化措施

連續(xù)抽真空1小時(shí)后，打開互感器底部的放油閥上，通過閥門4、閥門5連接到的氮?dú)馄可?，向互感器?nèi)注入純凈的氮?dú)饧s5秒左右，關(guān)閉互感器底部的放油閥，停止充氮。再繼續(xù)抽真空1小時(shí)后，同前面的操作過程一樣注入氮?dú)夂罄^續(xù)抽真空1小時(shí)，總的抽真空時(shí)間不得少于3小時(shí)。該優(yōu)化措施目的是使互感器內(nèi)變壓器油翻滾，實(shí)踐證明，這樣的效果非常好，在抽真空的前2個(gè)小時(shí)中，使油翻滾兩次，利于油中溶解氣體的排出，再繼續(xù)抽真空，效果非常明顯，該方法是結(jié)合實(shí)際而且非常奏效的。

我們還嘗試了一個(gè)真空泵同時(shí)進(jìn)行兩只互感器的脫氣工作，效果也比較明顯，這種情況往往針對(duì)同一間隔內(nèi)的互感器進(jìn)行脫氣處理，它的優(yōu)勢(shì)是大大減少了脫氣前的準(zhǔn)備工作，節(jié)約了時(shí)間，提高了效率。若現(xiàn)場有兩個(gè)設(shè)備需要處理，優(yōu)化前必須停電兩天，而優(yōu)化后可以將時(shí)間壓縮在一天，對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行可靠性要求日益提高的現(xiàn)階段，采取此方案相對(duì)供電可靠性有所提高，同時(shí)又能大大減少檢修人員的工作量。

3 結(jié)語

從以上的分析我們可以看出，脫氣方案已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)運(yùn)行要求，《變壓器油中溶解氣體分析和判斷導(dǎo)則》（GB 7252-2001）中規(guī)定：運(yùn)行的互感器油中溶解氣體組分含量（μL/L）不宜超過下列任一值：總烴100；氫氣150；乙炔1（220kV及以上）、2（110kV及以下）。而采取了優(yōu)化措施后，該指標(biāo)在相同的脫氣時(shí)間內(nèi)達(dá)到更高的標(biāo)準(zhǔn)。油中出現(xiàn)的單氫高、無乙炔、總烴值小且油中微水含量又在合格范圍內(nèi)的情況，可進(jìn)行一段時(shí)間的跟蹤油化學(xué)試驗(yàn)。直至氫氣含量穩(wěn)定后，判斷為設(shè)備內(nèi)部并無故障，不能直接歸于絕緣缺陷之列，此類案例最適宜采取本方案。因此，本方案的實(shí)施是有助于檢修實(shí)際的。

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作者簡介：高川（1984-），男，浙江金華人，華北電力大學(xué)在職研究生，工程師，研究方向：變電檢修。

（責(zé)任編輯：周 瓊）