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同一變電所兩臺(tái)110KV新主變投運(yùn)后，在多次的油色譜分析中出現(xiàn)氫濃度嚴(yán)重超標(biāo)和大幅度波動(dòng)的現(xiàn)象。通過多次實(shí)驗(yàn)，終于找出產(chǎn)氣點(diǎn)在取樣閥內(nèi)，并對(duì)產(chǎn)氣原因進(jìn)行了分析和驗(yàn)證。從而使問題得到了及時(shí)處理，保證了主變的正常運(yùn)行。
關(guān)鍵詞:　變壓器　氫濃度　取樣閥　脫氫反應(yīng)

1　前言

　　我局110 kV站前變電所兩臺(tái)新主變于1998年年底投產(chǎn)。運(yùn)行初期，由工程建設(shè)單位對(duì)主變進(jìn)行油色譜分析。結(jié)果發(fā)現(xiàn)兩臺(tái)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(dāng)時(shí)試驗(yàn)人員認(rèn)為前次的試驗(yàn)結(jié)果可能是從色譜儀中取脫氣用的氮?dú)鈺r(shí)，將儀器中的氫燃?xì)鈳�入油樣引起的�?BR>　　運(yùn)行一個(gè)多月后，由檢修單位再次對(duì)這兩臺(tái)主變進(jìn)行油色譜分析，結(jié)果兩臺(tái)都出現(xiàn)油中氫濃度嚴(yán)重超標(biāo)(2000μL/L左右，其它特征氣體均很小或?yàn)榱?。當(dāng)天重新取樣復(fù)試，油中氫濃度又降到600μL/L左右。在此后的一段時(shí)間，對(duì)這兩臺(tái)主變進(jìn)行了10多次的色譜跟蹤試驗(yàn)，測(cè)得結(jié)果差別很大，氫濃度忽高忽低，毫無規(guī)律地在400～3000μL/L之間變化。
　　為了確保主變的安全運(yùn)行，必須盡快找出其中原因。

2　排除試驗(yàn)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(yàn)偏差，先配制氫濃度由高到低的多個(gè)氣樣，通過色譜儀對(duì)這些不同濃度樣品的分析，測(cè)得儀器的線性關(guān)系屬正常范圍。然后，做了一次對(duì)同一油樣進(jìn)行二次脫氣分析的實(shí)驗(yàn)。
　　每臺(tái)主變同時(shí)取A、B兩個(gè)樣在同一振蕩儀中同時(shí)脫氣。第一次脫氣測(cè)得2號(hào)主變油中氫濃度A樣為572μL/L，B樣為448μL/L。而1號(hào)主變兩個(gè)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(shù))。這就可以根據(jù)已脫出的氣樣中氫氣濃度和氫的分配系數(shù)算出留在脫氣后試油中的氫濃度。因此，對(duì)已脫過氣的1號(hào)主變A、B兩個(gè)樣進(jìn)行第二次脫氣，測(cè)出其氫濃度與理論計(jì)算值見表1。

表1　1號(hào)主變A,B油樣氫濃度實(shí)測(cè)值與計(jì)算值　　　　單位μL/L

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

　　由于油樣中氫濃度的實(shí)測(cè)值與理論計(jì)算值相吻合，這表明了從1號(hào)主變A、B兩個(gè)油樣測(cè)出的氫濃度是真實(shí)可信的。從而可得出這樣的結(jié)論：此前多次試驗(yàn)得出的不同結(jié)果都是油樣中氫濃度的真實(shí)反映。這也就排除了試驗(yàn)過程出現(xiàn)偏差的可能性。

3　油中氫的來源

3.1　產(chǎn)氣點(diǎn)的分析與實(shí)驗(yàn)
　　對(duì)于多次試驗(yàn)測(cè)出氫含量差別很大的原因，分析認(rèn)為油中氫氣的產(chǎn)氣點(diǎn)可能在取樣閥內(nèi)。
取樣閥裝在主變外罩的下方，閥體較大，內(nèi)部約有80ml容積。若產(chǎn)氣點(diǎn)在取樣閥內(nèi)，由于閥內(nèi)的油不參與主變本體油的循環(huán)流動(dòng)，不斷產(chǎn)生的氫只能通過分子運(yùn)動(dòng)緩慢地向主變內(nèi)擴(kuò)散，從而使大多數(shù)來不及向外擴(kuò)散的氫留在閥內(nèi)使其油中氫濃度達(dá)到很高值。取樣時(shí)一般要先放出部分油沖洗管道和取樣容器，由于閥體內(nèi)的油量與取樣量(約50ml)較接近，閥內(nèi)油流出的同時(shí)，主變內(nèi)氫氣很少的油將補(bǔ)充到閥內(nèi)。因此，每次取樣前放掉油量的多少，或同時(shí)用數(shù)只注射器取樣時(shí)的先后不同次序以及與前次取樣的不同間隔時(shí)間都會(huì)造成油樣中氫濃度有很大差異。為了驗(yàn)證這一推測(cè)，在與前次取樣間隔42h后，對(duì)每臺(tái)主變同時(shí)取3個(gè)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(gè)油樣的分析結(jié)果如表2所示。

表2　不同部位與方法取得油樣的分析結(jié)果　　　　　　單位：μL/L

油樣名稱	A樣	B樣	C樣
1號(hào)主變（氫濃度）	8395	73	17
2號(hào)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(gè)實(shí)驗(yàn)表明了主變本體內(nèi)的油中氫濃度是很小的，氫氣產(chǎn)氣點(diǎn)可確認(rèn)在主變下方取樣閥內(nèi)。
3.2　產(chǎn)氣原因
　　環(huán)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(zhì)餾分，其中就可包括環(huán)己烷這樣的一些低分子烴。環(huán)己烷在催化劑、溫度、電場(chǎng)的作用下會(huì)發(fā)生脫氫反應(yīng)。在這個(gè)反應(yīng)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(hào)的這種主變?cè)谖揖止灿?臺(tái)，其它先投產(chǎn)的3臺(tái)卻無氫超標(biāo)現(xiàn)象。經(jīng)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(shè)單位就自己用鋼材加工了兩只取樣閥與站前變電所兩臺(tái)主變下方取樣閥外罩進(jìn)行更換(其它3臺(tái)主變未作更換)。由此可見，如果用于加工取樣閥的材料內(nèi)有某種催化元素，則取樣閥內(nèi)氫的來源就與前述相吻合。為此，對(duì)1號(hào)主變?nèi)�樣閥做光譜定量分析，測(cè)得其中Ni的含量為100μg/g，Co的含量為20μg/g。
　　為了作進(jìn)一步的驗(yàn)證，將1號(hào)主變下方自制的取樣閥與中部取樣閥外罩對(duì)調(diào)使用，運(yùn)行兩天后取樣分析，測(cè)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(shí)自制的閥門內(nèi)高濃度氫的油已流掉，使得更換到主變中部后取樣閥內(nèi)油中氫濃度要比以前小。但這已充分說明了氫氣產(chǎn)生的原因是由建設(shè)單位所加工的取樣閥引起的。

4　結(jié)論

　　由上述分析和實(shí)驗(yàn)表明，站前變兩臺(tái)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(xiàn)單純氫嚴(yán)重超標(biāo)的現(xiàn)象在互感器中很普遍，這種現(xiàn)象是從互感器采用金屬膨脹器技術(shù)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(chǎng)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(huán)已烷一類的烴發(fā)生脫氫反應(yīng)。所以，設(shè)備廠家或工程建設(shè)及運(yùn)行檢修單位在生產(chǎn)、加工取樣閥時(shí)，應(yīng)對(duì)所用材料成份有所了解，以避免使用含有催化元素的材料。