同一變電所兩臺110KV新主變投運后，在多次的油色譜分析中出現氫濃度嚴重超標和大幅度波動的現象。通過多次實驗，終于找出產氣點在取樣閥內，并對產氣原因進行了分析和驗證。從而使問題得到了及時處理，保證了主變的正常運行。
關鍵詞:　變壓器　氫濃度　取樣閥　脫氫反應

1　前言

　　我局110 kV站前變電所兩臺新主變于1998年年底投產。運行初期，由工程建設單位對主變進行油色譜分析。結果發現兩臺主變油中氫濃度為400μL/L左右，旋即再次取樣分析，氫濃度又降到100μL/L以下。當時試驗人員認為前次的試驗結果可能是從色譜儀中取脫氣用的氮氣時，將儀器中的氫燃氣帶入油樣引起的。
　　運行一個多月后，由檢修單位再次對這兩臺主變進行油色譜分析，結果兩臺都出現油中氫濃度嚴重超標(2000μL/L左右，其它特征氣體均很小或為零)。當天重新取樣復試，油中氫濃度又降到600μL/L左右。在此后的一段時間，對這兩臺主變進行了10多次的色譜跟蹤試驗，測得結果差別很大，氫濃度忽高忽低，毫無規律地在400～3000μL/L之間變化。
　　為了確保主變的安全運行，必須盡快找出其中原因。

2　排除試驗因素

　　為確定色譜分析過程中是否有人為和儀器因素引起的試驗偏差，先配制氫濃度由高到低的多個氣樣，通過色譜儀對這些不同濃度樣品的分析，測得儀器的線性關系屬正常范圍。然后，做了一次對同一油樣進行二次脫氣分析的實驗。
　　每臺主變同時取A、B兩個樣在同一振蕩儀中同時脫氣。第一次脫氣測得2號主變油中氫濃度A樣為572μL/L，B樣為448μL/L。而1號主變兩個油樣氫濃度相差較大，A樣為772μL/L、B樣為1604μL/L。振蕩脫氣法是一種溶解平衡脫氣法，脫氣后留在試油中的組分濃度與該組分在脫出的氣樣中的濃度之比為一恒定值(即分配系數)。這就可以根據已脫出的氣樣中氫氣濃度和氫的分配系數算出留在脫氣后試油中的氫濃度。因此，對已脫過氣的1號主變A、B兩個樣進行第二次脫氣，測出其氫濃度與理論計算值見表1。

表1　1號主變A,B油樣氫濃度實測值與計算值　　　　單位μL/L

1號主變油樣	A樣	B樣
第一次脫氣測得氫濃度	772	1604
第二次脫氣測得氫濃度	346	530
第一次脫氣后留在試油中的氫濃度(計算值)	355	541

　　由于油樣中氫濃度的實測值與理論計算值相吻合，這表明了從1號主變A、B兩個油樣測出的氫濃度是真實可信的。從而可得出這樣的結論：此前多次試驗得出的不同結果都是油樣中氫濃度的真實反映。這也就排除了試驗過程出現偏差的可能性。

3　油中氫的來源

3.1　產氣點的分析與實驗
　　對于多次試驗測出氫含量差別很大的原因，分析認為油中氫氣的產氣點可能在取樣閥內。
取樣閥裝在主變外罩的下方，閥體較大，內部約有80ml容積。若產氣點在取樣閥內，由于閥內的油不參與主變本體油的循環流動，不斷產生的氫只能通過分子運動緩慢地向主變內擴散，從而使大多數來不及向外擴散的氫留在閥內使其油中氫濃度達到很高值。取樣時一般要先放出部分油沖洗管道和取樣容器，由于閥體內的油量與取樣量(約50ml)較接近，閥內油流出的同時，主變內氫氣很少的油將補充到閥內。因此，每次取樣前放掉油量的多少，或同時用數只注射器取樣時的先后不同次序以及與前次取樣的不同間隔時間都會造成油樣中氫濃度有很大差異。為了驗證這一推測，在與前次取樣間隔42h后，對每臺主變同時取3個樣：在主變下方取樣閥未放掉油的情況下先取得A樣；然后放掉部分油后再取B樣，從主變外罩中部的另一取樣閥取得C樣。3個油樣的分析結果如表2所示。

表2　不同部位與方法取得油樣的分析結果　　　　　　單位：μL/L

油樣名稱	A樣	B樣	C樣
1號主變（氫濃度）	8395	73	17
2號主變（氫濃度）	2364	59	9

　　由于中部取樣閥無“死”油，C樣的油完全來自于主變本體。因此，這個實驗表明了主變本體內的油中氫濃度是很小的，氫氣產氣點可確認在主變下方取樣閥內。
3.2　產氣原因
　　環烷烴是油中的主要成份之一，在煉油過程中，由于工藝條件的限制，難免要在變壓器油中殘留下少量的輕質餾分，其中就可包括環己烷這樣的一些低分子烴。環己烷在催化劑、溫度、電場的作用下會發生脫氫反應。在這個反應中，有多種金屬元素具有催化作用，如Ni、Pt、Pd、Co、Ir、Rh、Re、Tc、Os等。其中的Ni是一種較常見的著名的加氫、脫氫催化劑。
　　同型號的這種主變在我局共有5臺，其它先投產的3臺卻無氫超標現象。經了解，由于這種主變的取樣閥不能連接取樣用的透明膠管，建設單位就自己用鋼材加工了兩只取樣閥與站前變電所兩臺主變下方取樣閥外罩進行更換(其它3臺主變未作更換)。由此可見，如果用于加工取樣閥的材料內有某種催化元素，則取樣閥內氫的來源就與前述相吻合。為此，對1號主變取樣閥做光譜定量分析，測得其中Ni的含量為100μg/g，Co的含量為20μg/g。
　　為了作進一步的驗證，將1號主變下方自制的取樣閥與中部取樣閥外罩對調使用，運行兩天后取樣分析，測得氫濃度分別為：下方取樣閥取樣16μL/L；中部自制的取樣閥取樣276μL/L。由于更換閥門時自制的閥門內高濃度氫的油已流掉，使得更換到主變中部后取樣閥內油中氫濃度要比以前小。但這已充分說明了氫氣產生的原因是由建設單位所加工的取樣閥引起的。

4　結論

　　由上述分析和實驗表明，站前變兩臺主變油樣中的氫為取樣閥引起是毋庸置疑的，只需更換閥門就能解決問題。
　　近年來，油中出現單純氫嚴重超標的現象在互感器中很普遍，這種現象是從互感器采用金屬膨脹器技術后開始的，而制作金屬膨脹器的不銹鋼合金中恰恰也含有鎳。由此可見，在電場作用下，含有象鎳一類催化元素的金屬與油接觸中確可使某些如環已烷一類的烴發生脫氫反應。所以，設備廠家或工程建設及運行檢修單位在生產、加工取樣閥時，應對所用材料成份有所了解，以避免使用含有催化元素的材料。