油式變壓器產生氫氣是很常見的問題，不少售后人員、客戶，甚至變壓器技術人員也在隔三岔五的咨詢油式變壓器因為什么原因會產生氫氣？本文詳細聊聊這個話題。
1、看國標，明確產氫機理
我們還是老規矩，先看國標，從大方向上理解，再基于國標去詳細剖析背后的原因。依據DL/T722-2014《變壓器油中溶解氣體分析和判斷導則》：
變壓器油是由許多不同分子量的碳氫化合物分子組成的混合物，電或熱故障可以使某些C-H鍵和C-C鍵斷裂，伴隨生成少量活潑的氫原子和不穩定的碳氫化合物的自由基，這些氫原子或自由基通過復雜的化學反應迅速重新化合，形成H2和低分子烴類氣體，也可能生成碳的固體顆粒及碳氫聚合物(X-蠟)。油的氧化還會生成少量的CO和CO2，長時間的累積可達顯著數量。烴類氣體的產氣速率和油裂解的程度依賴于故障溫度。
具體氣體與溫度之間的關系我們看標準DL/T722-2014《變壓器油中溶解氣體分析和判斷導則》中的圖A.1，注意此為模擬試驗的結果，且認為其處于平衡狀態，如下截屏：
2、細分產氫原因
①干燥不徹底等
器身或油箱等鐵質部件干燥不徹底或空氣水分侵入后會引起氫氣的產生，因為油浸紙絕緣放電的起始場強隨著固體絕緣的含水分程度而降低，導致水分參與化學反應，從而更容易產氫氣。
說到鐵質部件再說下不銹鋼：在溫度較高，油中有溶解O2時，設備中某些油漆在某些不銹鋼的催化下，可能生成大量的H2，或者不銹鋼與油的催化反應也可生成大量的H2。所以油箱的選材及其與器身等的干燥工藝控制好。
②高溫、局部放電現象
無論是絕緣質量、老化還是設計結構本身的問題，總之當變壓器溫度(120-200℃)、局部放電時，放電能量會使絕緣材料發生電離和分解。如絕緣油在局部放電作用下，會裂解產生氫氣、甲烷、乙炔等氣體。
③材料等吸附的氫氣釋放
氣體的來源還包括注入的油本身含有某些氣體；設備故障排除后,器身中吸附的氣體未經徹底脫除，又慢慢釋放到油中；冷卻系統附屬設備故障產生的氣體也會進入到變壓器本體油中；設備油箱帶油補焊會導致油分解產氣等。
除了以上異常情況，還有一些我們可能無法察覺的：
變壓器在高電壓試驗等熱和電的作用下，絕緣材料會產生氫氣、烴類氣體。這些氣體會依附于固體，絕緣纖維材料中，短期內難以釋放到油中，因而在出廠試驗時油和紙中氣體尚未達到溶解平衡，氫氣含量偏低，一段時間后，紙中吸附的氣體較多釋放出來，所以油中溶解氣體，尤其是氫氣含量明顯提高。同時，一些金屬材料也吸藏了一定的氫氣，慢慢擴散到變壓器油中，這就是變壓器油投運前含一些特征氣體的原因，一般運行前變壓器油中其濃度最大之后，由于氣體逸散損失而逐漸降低。以上就是很多情況下我們剛生產完的變壓器色譜正常，放置一段時間后容易出問題的關鍵原因之一。
總之，油式變壓器油內部產生氫氣是一個復雜的過程，通常是多種因素共同作用的結果。通過定期對變壓器油進行色譜分析，監測氫氣等氣體的含量變化，可以及時發現變壓器內部的潛在故障。
作者：逐夢電緣
