摘要：伴随当前科技快速发展，变压器的使用越来越广泛，变压器产氢会导致很大的安全隐患，本文重点分析和研究变压器产氢问题，以供参考。
关键词：变压器；故障；判断
1变压器产氢危害概述
对故障的原因进行准确的识别和判断具有非常重要的意义，可以及时的处理变压器，确保安全运行，又可以节约大量的时间和成本。在实际运行的过程中，变压器产氢出现的原因多种多样，从具体分析产氢的危害，有故障性和非故障性。从产氢故障出现的原因进行分析，主要有多故障同时引发产氢以及单一故障原因引发产氢的情况，通过实践分析发现，尽管产生的原因多种多样，然而，各自的反应机理非常明确，一定要对各种反应机理进行准确的了解，并且进一步识别故障的原因，准确的对其进行判断。
非故障产氢指的主要是在运行的过程中，变压器出现氢气的故障原因，不会对变压器的运行产生危害，比如说水的锈蚀反应、环乙烷的脱氢反应及变压器当中某些不锈钢的成分在加工的过程中释放出氢气以及一些外部空气进入的情况，这些部件都会出现非故障性产氢，因为产氢量比较小，而且在产氢的过程中不会产生持续性，通常条件下产生的氢气容易溶解到油中而产生稳定的状态，不会危害到变压器的运行。然而外部空气的进入需要引发注意，一些水分进入变压器中后，会在温度场和压力场的条件下分解产生出现氢气，因为进入到变压器当中空气是持续不断的，会导致变压器当中的产氢量逐步增加，达到一定量之后，氢气就会导致变压器当中的正压增高，一些气泡融入到油当中，若是气泡到达变压器绝缘要害部位，就会出现绝缘击穿等情况，所以也不能一概忽视非故障性产氢。
故障性产氢主要指的是在运行的时候，变压器出现清晰的故障原因会影响变压器的正常运行，比如说油中的低温裂解、油中局部放电及固体材料局部放电的情况，这些故障会严重影响变压器的绝缘性能，会导致绝缘介质长期劣化或者出现绝缘击穿的情况。
2变压器产氢的具体原因分析
2.1非故障性产氢
出现非故障性产氢的过程中，其主要特征在于氢气的情况比较突出，另外在产氢的过程中和其它气体没有较大的关联。另外，产氢的量非常小，不会超过40uL/L，绝对产气率不超过3。
在油中的环乙烷如果和不锈钢当中的镍接触，会在镍的催化下进行脱氢反应，另外因为温度比较高，环乙烷在反应的过程中会脱一定的H+离子而出现氢气，通常条件下这种氢气的量小于6uL/L。
因为变压器的底部出现积水，水和底部的铁质部件会进行反应，产生Fe（OH）2以及少量的氢气，通常条件下，氢气的量小于10uL/L。
不锈钢部件产氢主要是因为在生产加工的过程中，不锈钢部件吸附了一定量的H+离子，在变压器运行的时候，因为温度因素和电场的影响而出现了一定的氢气，通常条件下氢气小于8uL/L。
外部空气浸入主要是因为变压器在使用的过程中一些储油柜隔膜、密封胶垫等出现失效的情况，造成外部的空气向变压器当中渗入，然而这个时候，变压器的绝缘层没有产生受潮的情况。在高温和高电场的情况下，空气当中微量的水分反应分解，出现一定的氢气，在此过程中因为空气当中的水分源源不断地渗入，会造成大量氢气的出现，通常条件下，氢气的量大于注意值150uL/L。在此过程中可通过油中O2/N2的浓度比来进行分析。
2.2故障性产氢
出现故障性产氢的过程中，氢增长的速度非常明显，另外会随着其它气体的增长而快速增长，这个时候产氢量非常大，往往能够超过40uL/L。
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纯油局部放电一般情况下会出现气泡放电的情况，这种气泡在放电的过程中通常在变压器的绝缘中。这种故障会导致变压器油出现C-H键裂解的问题，在油中出现大量的氢气，另外会出现CH4同步增长的情况，但是不会出现CO、CO2伴随性增长的问题。H2/CH4的浓度比往往会达到10以上。
在出现局部放电的过程中如果涉及固体绝缘，出现故障的过程中往往会产生氢气和CO、CH4共同增长的情况，另外不会出现其它气体伴随增长的情况。，一般情况下，H2/CH4的浓度比超过10，，另外CO/H2的浓度比超过2。
如果出现变压器低温热解的时候，往往会造成油里面的C-H键出现裂解的情况。这时候会出现氢气和CH4同步增长的情况，但是不会出现CO、CO2伴随性增长的问题。H2/CH4的浓度比往往会小于10。
3产氢原因判断要素分析
依照历史数据进行分析，对H2、CO、CH4气体的增长量进行确认，并对浓度比进行计算。另外，需要对H2、CH4、CO气体的绝对产气率进行确认。
4如何判断和识别故障
变压器在运行的过程中出现产氢的原因是非常多。如果是单一故障原因那么比较好判断，主要通过三比值法来进行比较；然而如果是多故障原因，利用三比值法进行判别，可能会导致一定的误差出现。通过具体的实践分析发现，需要结合产氢判断要素以及故障产氢的机理，采取试验验证的方法进行判断和识别。依照操作和实践过程中的具体经验，总结如下：首先，如果变压器当中只出现氢气含量增加的情况，另外氢气的气体绝对浓度非常小，另外绝对产气率也不大的时候，可以认定为变压器中不锈钢部件、变压器中出现环乙烷脱氢反应的情况以及水锈蚀反应等非故障性产氢；如果变压器当中只是出现了氢气含量增加的情况，另外氢气具有较大的绝对浓度和绝对产气率，可以分析认定为是出现了大量空气渗入的问题。其次，如果发现变压器中氢气是主要气体，另外氢气具有较大的绝对浓度，而且出现了一定的CH4气体，气体没有较大的绝对浓度，可以认定是在变压器中出现了气泡放电的情况。然后，如果发现变压器中出现氢气的过程中，出现了CH4、CO等气体，另外H2/CH4的浓度比达到了10以上，而且具有较大的绝对产气率，可认为是出现固体绝缘局部放电的情况。接着，变压器中出现大量氢气的时候如果出现了大量的CH4气体，如果H2/CH4的浓度比没达到10，而且也具有较大的绝对产气率，可认为是变压器当中出现了低温热解的问题。
5如何通过实验验证产氢问题
在通过实际对产氢进行处理之后，需要全部处理各个故障点，在此过程中往往没有试验考核的正确依据，通过分析研究发现，利用105%的额定电压下进行低负荷模拟试验，对多台处理后的产氢变压器进行考核发现，其运行过程中的结果和实验结果比较相似。在工作一段时间之后，变压器运行的温度达到正常温度，可以利用油色谱分析的方式对变压器进行检验。
结束语
变压器产氢的原因多种多样，一定要关注变压器当中气体的成分和变化的情况，合理的分析，保证变压器的正常运行。
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论文作者:尹希钦
论文发表刊物:《基层建设》2019年第5期
论文发表时间:2019/4/18
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