0 引言
新绝缘油中氢含量非常少，在使用前新绝缘油需用真空滤清机进行脱气脱水，氢含量基本被脱空。因此变压器在投运前绝缘油的氢含量基本接近零值。日常运行中，变压器绝缘油抽样检测氢含量稳定，增长缓慢。但近年来，随着变电站建设规模的不断增大，110kV 变电站变压器投运后绝缘油氢含量异常的案例不断发生。例如，笔者所在公司近些年新投运的 110kV变压器中，氢含量超标的有近 30 台。如表1 所示图例，8 台投运 1 年左右的变电压虽然氢含量暂未超过 150µL/L 注意值，但明显看出投运时间和氢含量的增速不符合正常情况。
根据油色谱故障诊断原理分析，在变压器本体出现异常或发生事故后，变压器内绝缘油温度将升高，引起绝缘油发生化学反应，分解出氢，以及伴生一系列其他特征的气体，在不同情况下放电时产生乙炔和甲烷，温度快速高时油内分解出甲烷、乙烯。对绝缘油分析发现，伴生气体并无异常，但是氢含量超标，由此可推断油中氢含量不是故障原因产生。本文特结合
一些案例，对该问题进行探讨。
1 绝缘油中检测到氢的诱因变压器正常运行时，绝缘油中氢含量高的原因一般如下几种情况 ：
(1) 绝缘油内掺杂的水分在有利条件下发生化学反应分解出氢。
(2) 在变压器绕组产生的电场的影响下，低芳烃含量的变压器油由于绕组周围的强电场的催化作用而发生脱氢反应。
(3) 变电器绝缘漆没有完全粘附于本体，在充油后继续固化，导致产生氢。
(4) 在安装或焊接过程中，不锈钢可能吸附氢并且当接触到绝缘油时缓慢释放到油中。
(5) 本体金属材料含有镍时（脱氢反应催化剂）引起绝缘油发生化学反应。
2 原因梳理
近些年 110kV 变压器一般使用金属膨胀器进行可靠密封，当金属膨胀器含有大量镍时，变压器绝缘油氢含量就会出现异常，因此可以得出这两者之间必然存在因果关系，合理的解释是 ：
（1）最早应用金属膨胀器密封的互感器，对比以前的情况，经常无缘无故的出现互感器油内氢含量升高，由此可以得出目前变压器绝缘油内氢含量升高并非偶然。例如，表 1 中样本为来自 3 座变电站的 6 台变压器，均为同一厂家提供的同一型号变压器，为了分析方便，按照投运时间、主变编号进行重新排序，其中 5#、6#、7# 变压器 ( 均有金属膨胀器 ) 为扩容所投产的 2 号主变，运行时间不满 1 年，但是变压器油内氢浓度最高的达到 110µL/
L 9#、10#、11# 变 压 器（没 有 采 用 金 属膨胀器）为第一期投运的主变，运行时间
都已超过 7 年绝缘油中氢含量最高只有12µL/L ；虽然 6 台主变均为同一厂家提供的同一型号变压器，但是根据表中数据得出是否安装金属膨胀器与绝缘油内氢含量的高低存在必然联系。
(2) 油中单纯性的氢含量高以前多认为是绝缘油中少量水分发生分解导致，但该情况很少出现。因为现在的注油、过滤设备先进，密封性好，能有效阻止外界水分进入 ；同时能阻止油中氧气进入，减少了绝缘油氧化产生水分的可能。
(3) 变压器油内出现氢含量升高并非电场作用导致的。虽然变压器油内含有的烃类物质遇到强电场会产生氢，但是根据研究发现，其实变压器在进场安装的过程中往往氢含量比变压器带电时要高许多倍。
(4) 不锈钢缓慢释放吸附的氢或绝缘漆固化分解出的氢并不是绝缘油内氢含量超标的主要原因，变压器油因这两种情况引起氢含量升高确实存在，但是不会持续数年。表 3 统计某台 110kV 变压器投运8 年时间内油中氢含量数据，由数据分析，在前 5 年中，绝缘油内氢含量快速升高，后 3 年氢含量基本趋缓。
(5) 笔者所在单位的110千伏站前变，在投产第2天，第4天，第10天对两台变压器取油样分析，氢含量均在400～3000µL/L范围内，并且伴生气体无异常。经检查发现主变底部的取样阀( 该阀为安装单位改装 ) 是油内氢的产生点，更换后测量数据正常。对更换下来的主变取样阀体做光谱定量分析，测得阀体金属含量中含有 100µg/g 的镍。制作金属膨胀器所用的不锈钢材料含有镍，是烃类物质发生脱氢反应的催化剂。变压器内绝缘油如果与镍接触，同时油里又含有参与脱氢反应的烃时，脱氢反应便会发生。像这种取样阀内的油发生脱氢反应的例子在笔者单位就曾出现多次。
3 对绝缘油中采取脱氢处理
从有机化学理论研究表明，烃这种化学成分会发生双向脱氢反应。例如环己烷正向脱氢会生成苯和氢，而苯加氢一定条件下会生成环己烷，是一对可逆反应，当氢的含量降低，而外界温度升高，烃就会发生正向脱氢反应，当以上条件相反时，则发生可逆反应。由此可以推断，在新主变带电运行初期的时候，一般绝缘油中氢的浓度较低，变压器内温度升高会导致绝
缘油发生脱氢反应，则会出现氢浓度较快升高的情况。在平稳运行相当长一段时间后，这种反应会逐渐平衡，随着变压器运行工况的变化，绝缘油会根据条件的不同发生脱氢、加氢不同的反应 ；这种情况一般是伴随着绝缘油内氢的含量忽高忽低，最后达到反应平衡的临界值，或者在临界值一下。
综上所述，如果希望变压器绝缘油内氢含量降低，只单纯，效果并不理想，情况是一但变压器恢复运行状态后，由于反应条件的作用，造成绝缘油内的氢浓度进一步升高，以下举一例子佐证。
某 2002 年 10 月份投产的 110kV 变压器，油内氢含量增速超标（其它特征气体含量正常），于 2005 年 3 月份采取脱氢处理，但是氢含量控制的不甚理想，并且2006 年测得高于原先指标，部分测定值见表 4（表中 2005 年 3 月 21 日为脱气后的试验）。从表中数据可知，脱气后绝缘油内氢浓度从 3.8µL/L 增至最大值 305µL/L 之后，又慢慢降至 60µL/L 左右。由此可见，该台变压器的脱氢时机选择不当，如果在变压器油内氢含量达到稳定值及以下时，脱气效果才会理想。
4 结束语
(1) 变压器带电运行一段时间后，如果油中检测到氢的含量快速升高，一定要注意观察。从实际数据分析，一般经过 4 ～ 5年的带负荷后氢含量不会有进一步的波动或者缓慢下降，不必急着进行脱气，可以在变压器检修时再进行。
(2) 变压器制造厂家在选用金属材料和变压器内绝缘油时，一定要防止脱氢反应诱因的出现，以防油内氢含量异常。