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摘要：随着我国社会科技的发展，各个领域都迎来了发展的高峰期，而电流互感器仍存在诸多问题，普遍着重于介绍电流互感器中氢的来源，并对电流互感器中产氢腐蚀的原因做出分析，并提出相应的解决措施，希望能推动电流互感器的改进。
关键词：电流互感器;氢气;相应对策;改革
在制造电流互感器领域中，我国起步较晚，在发展的过程中，出现了许许多多的单氢超标的案例，造成了巨大的经济损失，在这其中绝缘油中溶解氢气的含量超标，仍然是困扰我国科学家的重要难题，也为电流互感器的使用增添了安全隐患。
一、时代背景
作为电流互感器领域中的重要难题，许多电力工作者致力于解决这一现象，在无数人的前仆后继之下，最终确定单氢超标现象与绝缘故障无关，一次偶然的机会，我国科学家发现互感器中一旦安装金属膨胀器就会出现极为明显的单氢超标现象，以此认为单氢超标的原因是因为绝缘油中的环己烷在金属膨胀器的作用下发生了脱氧反应，但这类说法并不能获得社会的认可，还存在着另一种说法，认为氢气是有水的电解等化学反应共同造成的，各类说法众说纷纭，都有其道理，但也都有不能解释的现象，因此单氢超标的原因至今未有一个定论。
二、氢气的来源分析
电流互感器主要由以下几个部分组成，绝缘油，绝缘纸，水分，金属膨胀器和储油柜等金属构件
2.1对绝缘油的分析
绝缘油是属于碳氢化合物，经过化学反应有可能产生氢气，但是相应的实验表明在氢气超标的时候并没有小分子烃产生，因此从根本上杜绝了绝缘油分解造成单氢超标现象的可能性。
2.2对绝缘纸的分析
我国所采用的绝缘纸成分主要是纤维素，而这类材料在发生热分解反应时，首先会发生裂解反应，所生成的化合物，包括一氧化碳，二氧化碳，水分等等，但没有氢气，因此也杜绝了绝缘纸分解造成单氢超标的可能性。
2.3水分的分析
在互感器中水分的存在量非常小，但是无论是在常温还是在高温或是电解的情况下，水都会发生不同的化学反应产生氢气。
首先对水电解反应进行分析，会有极其明显的绝缘油或者绝缘纸分解现象，并伴随着乙炔等气体产生，因此也可以排除水电解反应是造成单氢超标的原因。暂时保留水热解和金属腐蚀造成单氢超标可能性。
2.4对金属材料分析
电流互感器的金属成分十分复杂，其中铝的成分占了绝大部分，铝作为一种公认的活泼金属极易于水反应产生氢气，另外金属膨胀器中的主要成分是一种万能催化剂，因此社会界普遍认为造成单氢超标现象的原因是金属腐蚀。
三、计算分析
对于理论分析无法排除的可能性要通过科学的计算进行分析研究
3.1水的热解反应
H2O⑴—H2(g)+1/2O2(g)
但是通过相关计算可以得知在800华氏度以下的时候，溶解氢的平均浓度为零，随着温度的升高，溶解氢的浓度明显增加，但是远远达不到单氢超标的标准，而且一旦温度超过800丈溶解油会发生分解反应化学产物会抑制水热解反应，因此丹青超标现象不可能是由水热解反应造成的。
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3.2活泼金属
水与铝的反应式如下，
4Al(s)+6H2O(l)^6H2(g)+2Al2O3(s)
此反应在常温情况下会自行发生，如无其他因素遏制，会一直进行下去，同样互感器的其他金属成分也会与水发生反应，从而产生氢气。
随着互感器制作技术的成熟，会在金属部件上刷上绝缘漆进行防护，自身也会形成一层致密的氧化物薄膜有很好的耐腐蚀作用，但是随着时间的推移使用的频繁金属表面会造成划痕擦伤，这些部位的金属与水反应产生氢气的主要原因。
3.3环烷烃催化脱氢反应
3.3.1反应的热力学研究
互感器中的环烷烃多为五元环或者六元环，在温度200华氏度以下，可知反应产生的溶解氢浓度为零，而300华氏度以上时平均浓度就已经超过了单氢超标的标准，可以认为环烷烃脱氧类型的反应在热力学上有发生的可能性。
3.3.2反应机理
反应物会发生内扩散，并且和催化剂发生物理化学吸附，而且反应物原子会和催化剂中的几何匹配的金属原子之间形成活动中心，但是由于处于不同的空间会直接对活动中心产生作用，从而使旧件旧键断裂，新键生成。只过伤后反应物会向外扩散，并且和催化剂发生物理化学解吸。
四、解决办法和处理建议
通过对可能造成互感器单氢超标因素的分析研究，可以确定造成氢气超标的原因是因为铝铁等活泼金属与水发生腐蚀反应，而发生腐蚀反应剧烈的地方为磨损处，因此针对此方面提出几点建议，希望能改善互感器中单氢超标现象。
首先应该严格控制互感器中所有组成材料的处理工艺符合相关标准，尤其应注意在整个互感器之中，微水含量绝不能超标，具体措施如下，一保障绝缘油中各原子的间距小于规定范围，二，对绝缘纸进行防潮处理，防护层油漆烘干等等。其次保证互感器内部处于密封的状态，使其在运行的过程中，不会因为和空气的接触从而造成对空气中水分子的吸潮现象。
在互感器运行之前应该首先排查互感器表面合金的氧化层或者是涂层有无刮伤，避免活泼金属和绝缘油的直接接触。
通过上述论证不难看出，单氢超标异常并不是由于互感器内部绝缘故障导致的，因此相关规定中将互感器中溶解氢的含量上限设置为150每升存在着不合理的因素，根据市场调查，可以发现大多数单亲超标的互感器仍能正常运作，经过系统的检查与检修之后证明并无明显安全隐患，因此相关部门必须重新估算单氢超标的标准，据科学的计算预测单氢增长趋势在结合实际情况进行设置。
五、结束语
电流互感器在我国的应用范围十分广泛，因此相关的行业标准是十分重要的，经过上文的论述，可以得知，我国变压器油中分解气体和判断导则，存在着规定不合理的现象，这无疑是为行业发展提供了错误的导向作用，限制了行业的发展，因此，相关部门必须按照正确的研究思路推测单氢超标的准确数值，以此发挥国家部门对行业发展的促进作用。
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论文作者:王富军
论文发表刊物:《电力设备》2018年第34期
论文发表时间:2019/5/17
标签：氢气论文; 标的论文; 互感器论文; 金属论文; 现象论文; 电流互感器论文; 发生论文; 《电力设备》2018年第34期论文;