這一篇，我們來總結(jié)一下變壓器油中產(chǎn)生氫氣的原因，以及常用處理方法。
我們知道，變壓器運行后，無論是熱故障還是電故障，最終都會導致絕緣介質(zhì)分解產(chǎn)生各種特征氣體。由于變壓器油、紙絕緣結(jié)構(gòu)中，碳氫鍵的鍵能低，所以在分解過程中一般是先產(chǎn)生氫氣，因此氫氣是各種故障特征氣體的主要成分之一。
Q1：那么分解產(chǎn)生氫氣的主要途徑是什么？
答：主要有以下三個途徑：
（1）水分的電解及與鐵的化學反應
當油中存在水分時，在電場的作用下，水分將發(fā)生電解產(chǎn)生氫氣；水分也會與鐵發(fā)生反應產(chǎn)生氫氣。
（2）烷烴的裂化反應
我們知道，變壓器油主要由烷烴、環(huán)烷烴和芳香烴組成，其中烷烴的熱穩(wěn)定性最差。這些有機物在高溫下會發(fā)生裂化，變成小分子烷烴、不飽和烴（烯烴和炔烴）及氫氣。氣相色譜法和三比值法就是基于氫氣、甲烷、乙烷、乙烯、乙炔五種成分。
（3）環(huán)己烷的脫氫反應
環(huán)己烷是石油的主要成分之一。在變壓器油的煉制過程中，由于工藝條件限制，難免會留下少量的環(huán)烷烴成分（含環(huán)己烷）。這樣，在催化劑或合適溫度下，就可能因它發(fā)生脫氫反應（芳構(gòu)化產(chǎn)生苯和氫氣）。
該反應是可逆的，正方向是吸熱反應，逆方向是放熱反應。在常溫下有較多氫氣時，平衡向左移動，有利于環(huán)己烷的生成；溫度提高，同時體系中沒有或只有少許氫氣時，平衡向右移動，有利于氫氣和苯的生成。
由于1摩爾環(huán)己烷可生成3摩爾氫氣，且其體積比為1：622，所以油中極少量的環(huán)己烷就可能造成氫氣濃度高。
Q2：以上三種途徑，如何確定哪個是氫氣超標的主因？
答：如果在變壓器投運前出現(xiàn)氫氣增多（一般在30μL/L以內(nèi)），且水分含量基本不變，則主要原因是環(huán)己烷的脫氫反應。
如果投運后烴類含量合格僅氫氣超標（150μL/L以上），且與水分含量成正相關(guān)，則主要原因是水分的電解及與鐵的化學反應。
如果烴類和氫氣均超標，則懷疑內(nèi)部存在過熱或放電，導致了烷烴的裂化反應。
Q3：以上三種原因，采用何種處理方法最合適？
答：（1）水分的電解及與鐵的化學反應造成的氫氣超標可采用熱油循環(huán)法除去油中的水分及氫氣，或換油法重新進行真空注油（成本較高）。
（2）烷烴的裂化反應造成的氫氣及烴類超標，應使用色譜分析、三比值、進人檢查等方法綜合判斷，確定缺陷性質(zhì)后采取相應處理辦法。
（3）環(huán)己烷的脫氫反應造成的氫氣超標，可采用真空脫氣法（詳見本文后面案例1之4.3）。
在變壓器投運后，主要應對氫氣超標的處理方法是熱油循環(huán)法。下面進行詳細介紹。
Q4：熱油循環(huán)法的原理？
答：在常溫狀態(tài)下，變壓器中的水分主要溶解在絕緣紙中，因為紙的主要成分是纖維，其親水性遠大于變壓器油。因此，如果想要除掉變壓器中的水分，必須通過加熱的方法，使纖維中結(jié)合的水分析出，才能通過循環(huán)過濾的方式進行凈化。但加熱過程中溫度過高會對變壓器內(nèi)部油、紙絕緣造成損傷，因此《國網(wǎng)公司變電站設備驗收規(guī)范第1部分：油浸式變壓器（電抗器）》中是這樣規(guī)定的：
（1）熱油循環(huán)前，應對油管抽真空；
（2）冷卻器內(nèi)的油應與油箱主體的油同時進行熱油循環(huán)；
（3）循環(huán)過程中，濾油機加熱脫水缸中的溫度，應控制在 65℃±5℃范圍內(nèi)，油箱內(nèi)溫度不應低于40℃，當環(huán)境溫度全天平均低于 15℃時，應對油箱采取保溫措施。
（4）熱油循環(huán)持續(xù)時間不應少于 48h，或不少于 3×變壓器總油重/通過濾油機每小時的油量，以時間長者為準。
（5）熱油循環(huán)后的變壓器油應滿足表 A.4 絕緣油驗收標準。1000kV 變壓器含氣量≤0.5%。
Q5：熱油循環(huán)法的操作步驟是怎樣的？
答：（1）濾油機進油管路接到變壓器底部閥門，濾油機出油管路接到變壓器器身頂部注油閥門；
（2）啟動濾油機真空泵，打開濾油機進油閥門，對濾油機進油管抽真空后打開變壓器底部閥門，使濾油機進油，進行自循環(huán)加熱溫油。打開變壓器頂部注油閥門，使注油管內(nèi)空氣通過真空泵排出，打開濾油機出油閥進行熱油循環(huán)加熱。
（3）濾油機出油管路連接時，變壓器器身頂部注油閥門帶有放氣塞，利用放氣塞將管路中氣體排出，使油管路充滿油后再打開器身頂部閥門，進行熱油循環(huán)。
（4）滿油狀態(tài)下熱油循環(huán)前，檢查吸濕器已正確安裝呼吸通暢。
（5）熱油循環(huán)時濾油機出口油溫應不低于50℃，油箱內(nèi)溫度不應低于40℃。熱油循環(huán)后的油應取樣檢驗，符合交接試驗標準。
（6）熱油循環(huán)完畢，應靜置一段時間：110kV及以下不小于24小時，220及330kV不小于48小時，500kV不小于72小時。
（7）變壓器靜置完畢后，應從套管、升高座、冷卻裝置、氣體繼電器及壓力釋放裝置等部位進行多次排氣并應啟動潛油泵，直至參與氣體排盡。
（8）儲油柜中排氣必須按照制造廠規(guī)定進行。
以上以帶膠囊式儲油柜的變壓器為例，波紋管式儲油柜無呼吸器，熱油循環(huán)操作步驟應與廠家商定后制定專門技術(shù)方案。
總之，熱油循環(huán)過程中應重點關(guān)注溫度、閥門、靜置、排氣、油質(zhì)。