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840MV·A变压器油中氢气含量异常升高原因及处理

文档作者：徐铬高卿胡雪琴文档来源：中国长江电力股份有限公司		点击数：	更新时间： 2025年11月03日
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２０１４ 年第６ 期
２０１４ Ｎｕｍｂｅｒ ６
水电与新能源
ＨＹＤＲＯＰＯＷＥＲ ＡＮＤ ＮＥＷ ＥＮＥＲＧＹ
总第１２０ 期
Ｔｏｔａｌ Ｎｏ．１２０
ＤＯＩ： １０．１３６２２ ／ｊ．ｃｎｋｉ．ｃｎ４２ －１８００／ｔｖ．１６７１ －３３５４．２０１４．０６．０１９
收稿日期：２０１４ －０３ －０５ 作者简介：徐　铬，男，工程师，从事变压器检修维护工作。
８４０ ＭＶ· Ａ 变压器油中氢气含量异常升高原因及处理
徐　铬，高　卿，胡雪琴
（中国长江电力股份有限公司，湖北宜昌　４４３０００）
摘要：对某水电站１ 台变压器新投运以来，油色谱分析持续出现单氢含量超标的现象，通过分析验证找到了故障原因来
自水冷却器焊接使用焊料中含有的镍元素，论证了镍元素对油中环己烷等低分子烃发生脱氢反应所起的催化作用。及
时地处理了故障，保证了变压器的稳定运行。
关键词：变压器；氢浓度；脱氢反应；色谱分析
中图分类号：ＴＭ８５５　　　文献标志码：Ｂ　　　文章编号：１６７１ －３３５４（２０１４）０６ －００６３ －０２
Analysis and Treatment of Abnormal Increase
of Hydrogen Content in ８４０ MV· A Transformer Oil
ＸＵ Ｇｅ， ＧＡＯ Ｑｉｎｇ， ＨＵ Ｘｕｅｑｉｎ
（Ｃｈｉｎａ Ｙａｎｇｔｚｅ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏ．， Ｌｔｄ．， Ｙｉｃｈａｎｇ ４４３０００， Ｃｈｉｎａ）
Abstract： Ｓｉｎｃｅ ｔｈｅ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ ａ ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ ｉｎ ａ ｈｙｄｒｏｐｏｗｅｒ ｓｔａｔｉｏｎ ， ｅｘｃｅｓｓｉｖｅ ｈｙｄｒｏｇｅｎ ｃｏｎｔｅｎｔ ｉｎ ｔｈｅ ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ ｏｉｌ
ｉｓ ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｌｙ ｏｂｓｅｒｖｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｏｉｌ ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｉｃ ａｎａｌｙｓｉｓ ．Ａｎａｌｙｓｉｓ ｓｈｏｗｓ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｎｉｃｋｅｌ ｅｌｅｍｅｎｔ ｃｏｎｔａｉｎｅｄ ｉｎ ｔｈｅ
ｓｏｌｄｅｒ ｕｓｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｗｅｌｄｉｎｇ ｏｆ ｗａｔｅｒ ｃｏｏｌｅｒ ｃｏｕｌｄ ｂｅ ｔｈｅ ｃａｕｓｅ ｏｆ ｔｈｅ ｐｒｏｂｌｅｍ ， ａｓ ｔｈｅ ｎｉｃｋｅｌ ｅｌｅｍｅｎｔ ｈａｓ ａ ｃａｔａｌｙｔｉｃ ｅｆｆｅｃｔ
ｏｎ ｄｅｈｙｄｒｏｇｅｎａｔｉｏｎ ｒｅａｃｔｉｏｎ ｏｆ ｌｏｗ ｍｏｌｅｃｕｌａｒ ｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎｓ ， ｓｕｃｈ ａｓ ｃｙｃｌｏｈｅｘａｎｅ．Ｔｈｅｎ， ｔｈｅ ｐｒｏｂｌｅｍ ｉｓ ｓｏｌｖｅｄ ｑｕｉｃｋｌｙ
ａｎｄ ｔｈｅ ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ ｏｐｅｒａｔｅｓ ｗｅｌｌ．
Key words： ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ； ｈｙｄｒｏｇｅｎ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ； ｄｅｈｙｄｒｏｇｅｎａｔｉｏｎ； ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ
　　某水电站８ 号主变压器是双绕组三相升压油浸式
电力变压器，冷却方式为强迫油循环水冷，额定容量
８４０ ＭＶ· Ａ，该主变压器自２００４ 年８ 月２４ 日投运以
来，Ｈ２ 呈加速上涨趋势， ２００８ 年５ 月７ 日油气相色谱
试验测得Ｈ２ 的质量分数为１４１ ×１０ －６ ，２００８ 年６ 月１１
日升至１６３ ×１０ －６ ，已超过注意值１５０ ×１０ －６ 。２００８ 年
６ 月１６ 日到２００８ 年６ 月１８ 日期间对变压器进行脱气
处理后，其氢气含量降至２２ ×１０ －６ ，但设备投运后，
２００９ 年１ 月７ 日其氢气含量又上升至１６７ ×１０ －６ ，并
呈现增长趋势，变压器极化指数与吸收比均不合格。
１　试验分析
１）化学试验。枟变压器油中溶解气体分析和判断
导则枠（ＤＬ／Ｔ ７２２ －２０００）指出，油中含有水，可以与铁
作用生成氨；过热的铁心层间油膜裂解也可以产生氢；
新的不锈钢中也可能在加工过程中或焊接时吸附氢而
又慢慢释放到油中。特别是在温度较高，油中有溶解
氧时，设备中某些油漆（醇酸树脂），在某些不锈钢的
催化下，甚至可能生成大量的氢。
国内某变电站枟主变油中氢气超标排查及处理枠
一文中提到另外一种产生氢气的可能性，即变压器油
中低分子烃在某些催化剂（如镍等）的作用下，发生脱
氢反应，生成氢气和苯。
２）电气试验。为了查明氢气含量异常升高原因，
对变压器进行了预防性试验：直流电阻、绝缘电阻、泄
漏试验，介损测量。试验数据与出厂数据对比发现绕
组的极化指数和吸收比不合格，其余数据合格，干燥前
后极化指数和吸收比数据如表１。
６３
水电与新能源２０１４ 年第６ 期
表1　电气试验结果
项目干燥前干燥后
吸收比 １．１７ １．５８ 极化指数 １．４３ ２．８２ 注：干燥前的试验数据为２００８ 年６ 月２８ 日测得，干燥后的试验
数据为２００９ 年３ 月１ 日热油循环后测得。
２　排油检查
为了查找原因对变压器内部进行了如下检查。
１）检查铁心、夹件引线端部固定是否良好。
２）检查上、下铁轭上表面可见部分与夹件、拉带
之间是否有异物，绝缘是否完好。
３）检查器身下端四个边角处下铁轭两端角部与
垫脚是否接触，检测铁心片是否良好。
４）检查铁心表面有无杂物、油垢、锈迹，铁心各处
螺丝是否松动，有无多点接地现象。
５）检查硅钢片有无损伤断裂，其绝缘漆完好。
６）高、低压侧磁屏蔽、电屏蔽是否良好。
７）检查绕组是否有匝绝缘破损，导线弯曲、倾倒
及导线换位处有剪刀形交叉，线段松散等情况，检查绕
组压钉的紧固情况。
８）检查绝缘支架尤其是高压侧上铁轭木支撑有
无破裂迹象，各部引出线端部固定及绝缘包扎情况以
及各部垫块、压钉、螺栓紧固与绝缘情况。
９）检查器身不锈钢部件有无涂绝缘漆情况，检查
无载分接开关引线端部紧固情况，切换开关触头对应
情况，检查油箱是否干净，油箱漆膜情况。
３　检查结果
经检查器身不锈钢部件绝缘漆有部分损伤，其中
靠Ａ 相旁轭处铁心的３ 根夹件中有１ 根的一侧面未涂
绝缘漆；在油箱内仔细检查发现有一个密封圈和部分
绝缘纸；其他部件检查均正常。
４　原因分析
通过化学试验数据、电气试验数据、以及内部检查
情况，变压器油中氢气含量升高可能有几种情况。
１）主绝缘受潮。如果因制造时干燥不好或运行
中受潮，或因油在光、热、电的作用下氧化析水，内部就
会有水分和含湿杂质，水分在电场的作用下电解产生
氢气（２Ｈ２ Ｏ→２Ｈ２ ↑ ＋Ｏ２ ↑），并且水与铁的化学反应
也会产生大量的氢气（３Ｈ２ Ｏ ＋２Ｆｅ→３Ｈ２ ↑ ＋Ｆｅ２ Ｏ３ ）。
当绝缘受潮后，电导损耗增加，吸收过程变短，吸收比
和极化指数下降。
２）不锈钢析氢。某些新不锈钢在加工过程中或
者焊接过程中没有严格控制工艺要求而吸附氢，在运
行过程中慢慢释放到油中。
３）油漆作用产氢。温度较高时候，某些油漆在一
些特殊材质不锈钢的催化作用下产生大量氢气，从而
进入变压器油中。
４）油中某些烃被催化产氢。环烷烃是油中的主
要成份之一，在炼油过程中，由于工艺条件的限制，难
免要在变压器油中残留下少量的轻质馏分，其中就可
包括环己烷这样的一些低分子烃。环己烷在催化剂、
温度、电场的作用下会发生脱氢反应。
５　处理情况
２００９ 年２ 月５ 日至３ 月２ 日在对变压器油进行人
工检查后，采集变压器干燥前内部绝缘进行试验，结果
正常，排除了绝缘受潮的可能，其中低压侧绝缘纸样含
水为１．７７％，高压侧绝缘纸样含水为１．９６％。热油循
环后，发现油中氢含量仍然持续增加，如表２ 所示。
表2　变压器油化试验结果×１０ －６ 　
日期 ０１ －０７倡 ０３ －０９ ０４ －２９ ０５ －１３ ０５ －２５ ０６ －０９ ０６ －１９ ０６ －２４ ０７ －０２
氢气 １６７ １０ １８ ２４ ３７ ５０ ５１ ６０ ６７ 甲烷 ３．００ ０．２０ ０．２０ ０．５０ ０．６６ ０．９２ ０．９５ ０．９４ １．２０ 乙烷 ０ ０ ０ ０ ０ ０．５３ １．０４ ０．５５ １．７０ 乙烯 ０ ０ ０．４０ ０ ０ ０ ０．４０ ０．２７ ０．７０ 乙炔 ０ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ０ 一氧化碳 ８２．０ ２．０ ２．７ ７．０ １１．０ １６．０ １４．０ １７．０ １７．０ 二氧化碳 ５９３ ９８ ３６ １２８ １６６ ２０８ ２４６ １７５ ２４６ 总烃 ３．００ ０．２０ ０．６０ ０．５０ ０．６６ １．４５ ２．３５ １．７６ ３．６０ 注：有倡号的日期为干燥前油化数据。（下转第７８ 页）
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水电与新能源２０１４ 年第６ 期
２）焊缝检测合格后，剩磁５０ ×１０ －４ Ｔ 以下的钢
板，在生产厂家指导下按照普通钢板实施焊接及检测。
３）对磁化较强的ＹＩ －１５３ 钢管进行纵缝焊接处理
时，可先进行手工焊打底，这样预先处理通常都会降低
工件的磁场强度，由于是弯管不能使用台车，可继续使
用手工焊。
本工程采用此方法最后成功地对磁化钢板进行了
消磁，完成了焊接。具体焊接参数如表３ 所示。
表3　内蒙古呼和浩特抽水蓄能电站工程
压力钢管制作焊接过程记录表
正缝背缝
焊接电流
／Ａ
焊接电压
／Ｖ
焊接速度
／（ｃｍ· ｍｉｎ－１ ）
焊接线能量
／（ＫＪ· ｃｍ－１ ）
√ １５０ ２８ ８．７８ ２８．６７ √ １７０ ２５ １３．６ １９．２５ √ １５２ ２８．４ ８．７８ ２３．４２ √ １７０ ２５ ８．７８ １９．２５ √ １７０ ２５ ８．７８ １９．２５ √ １５２ ２８．４ ８．７８ ２３．４２ √ １７０ ２５ １３．２ １９．２５ 注：钢板厚度３６ ｍｍ；焊接方法ＳＭＡＷ；材质ＡＹ６１０Ｄ。
３　结　语
１）用无锡翔源机械设备有限公司生产的手提式
振动退磁器、威利玛有限公司生产的超强力线圈退磁
器对这种磁化钢退磁效果不明显，反复使用没有达到
消磁的目的。
２）选择线圈式退磁器消磁一定要有厂家进行现
场指导，如果操作不当，反而会扰乱磁场，导致消磁不
会成功，还会增大磁性。
３）采用加引弧板的方式和手工焊打底一道后再
用自动焊的方式进行焊接，可以达到消磁的目的；另
外，若压力钢管是弯管，用手工焊打底一道焊接后，如
果磁场强度减弱，在不能使用自动焊机的情况下，可以
尝试使用手工焊焊接。此方法效果较好，经过试验成
功地对磁化钢板进行了消磁，并顺利完成焊接。
４）生产厂家在吊装钢板或运输时，尽可能减少使
用强力磁盘起重机。如使用后一定要进行消磁处理和
相关课题的研究，为工程现场做好后续的配套解决方
案，为现场工程质量及缩短工期、减少工程造价提供有
效的保障。
（上接第６４ 页）
该变压器的冷却方式采用强迫油循环水冷方式，６
组冷却器由国内某冷却器公司提供，采用外油内水的
方式冷却。冷却器的外壳为不锈钢，其内部含有６５ 根
镀锌紫铜螺纹管，螺纹管中间与水流直管紧贴传热，外
部通过油流，其中，螺纹管中间的直管材料为紫铜。
经厂家确认油路上并没有可以产生氢的油漆。根
据投运后的一系列试验数据，以及厂家发来的资料了
解到，在主变冷却器的焊料中存在镍元素，而镍元素是
环己烷这样的一些低分子烃的脱氢反应催化剂。２０１０
年１ 月检修部门对变压器的水冷却器进行了更换。
只更换冷却器油水热量交换不锈钢金属筒，保留
其渗漏检测仪及相关监控线路；逐台拆除原冷却器油
水热量交换不锈钢金属筒；逐台安装另外一公司生产
的非不锈钢冷金属筒，并更换进出水管及进出油管的
密封圈。更换冷却器后至今，该主变压器油中气体含
量正常，氢含量平稳。更换后的油化数据如表３。
６　结　语
由上述分析可见，与变压器油接触的部件中不能
存在有Ｎｉ（镍）、Ｐｔ（铂）、Ｐｄ（钯）、Ｃｏ（钴）、Ｉｒ（铱）、Ｒｈ
（铑）、Ｒｅ（铼）、Ｔｃ（锝）、Ｏｓ（锇）等可能催化油中一些
低分子烃发生脱氢反应的元素。生产厂家在制造过程
中要避免掺入该类金属，检修运行单位在遇到类似单
氢含量升高问题时，不妨对变压器油接触的部件材料
入手分析。
表 3　更换冷却器后变压器油化试验结果×１０ －６ 　
日期 ２０１０-０８-２０ ２０１１-０３-１５ ２０１１-０６-２０ ２０１１-０９-２１ 氢气 １２ ２ ５ ４ 甲烷 １．５ ０ ０．３ １．２ 乙烷 ０ ０ １ ０ 乙烯 ０ ０ ０ ０ 乙炔 ０ ０ ０ ０ 一氧化碳 ２７ ４５ ６７ ７２ 二氧化碳 ２５７ ２２０ ４２１ ３４１ 总烃 １．５ ０ １．３ １．２ ７８

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