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　　金属膨胀器是安装在电流互感器或电压互感器上配套使用的一种容积补偿组件，用以补偿变压器油因气温变化而发生的体积变化，在互感器正常运行时能保持其内部压力基本不变，并使互感器成为全密封产品。由于互感器内的变压器油完全与大气隔绝，所以能长期保持变压器油的绝缘程度，不会受潮和氧化。根据设计原理和应用场景范围不同，金属膨胀器可分为波纹式膨胀器、盒式膨胀器、叠形波纹式膨胀器等。下面以波纹式膨胀器和盒式膨胀器为例介绍。

　　目前，改进后的波纹式金属膨胀器所有构件均用不锈耐酸钢，内部不含有镍氧化剂，减轻了环乙烷的脱氢反应，同时具有以下优点：（1）改进后的波纹式金属膨胀器额定行程下的有效容积更大，膨胀性能强于盒式金属膨胀器，从而稳定性更高，对于电流互感器的安全稳定运行更加有利；（2）改进的波纹式金属膨胀器的油温显示更加直观、准确。波纹式金属膨胀器的油温显示原理是：当互感器油温变化时，互感器油的体积发生明显的变化，指示盘随膨胀器伸缩而上、下运动而显示温度，而盒式金属膨胀器指针是随膨胀器仲缩而呈弧线运动，弧线运动不如垂直运动的准确性和直观；（3）改进的波纹式金属膨胀器经过工艺的改进可做到互感器内油的平均温度在-30℃时，也不出现负压，故在长时间运行中即使个别密封破坏，也只会使变压器油渗出，而不致进气或进水受潮，改造前的盒式金属膨胀器不具备此特点，因此严重锈蚀后，水汽进入电流互感器膨胀器内，从而使互感器油受潮，最后导致互感器绝缘

　　为了满足金属膨胀器在不一样的温度时正常工作，膨胀器上部都会留有一定空间，因此在互感器上部装上专用的脱氢放油阀，接入真空加油脱气机，用真空泵抽真空一段时间，可以将互感器油内将氢气抽出，直到真空泵脱氢口有少量油冒出，然后将膨胀器的放油阀拆除并密封好。此办法能够在短时间解决氢气超标问题，但随着油内内环乙烷脱氢反应的进行，氢气浓度仍然会增加，同时此方法需要停电时间比较久，工作强度较大，实施具有一定难度。

　　通过相关文献的查阅和一些技术人员的研究，目前，电流互感器油中含有H2的最可能情况有以下三种：

　　当油中存在水分时，水在电场的作用下将通过两种反应产生氢气：（1）水分发生电解：2H2O=2H2O2；（2）水分与铁反应：3H2O2Fe→3H2Fe2O3。

　　由一个或多个膨胀盒用金属管连通组装而成的膨胀器。膨胀盒由两张圆盘形波纹片做环形焊接而成，其纵断面呈盒状。膨胀盒是膨胀器的容积可变的膨胀单元，金属盒式膨胀器由多个膨胀盒用金属管连通组装而成。外罩由罩盖、罩壁和底盘等组成。罩壁上备有视察窗和油温标定线，当互感器内部油温发生明显的变化时，油的体积随之变化，指针随膨胀器仲缩而呈弧线运动。油位计与金属盒式膨胀器主油管连接后，可用于膨胀器内部油面的监视和真空注油，同时还可排除内部气泡。

　　以上盒式金属膨胀器的缺陷情况随着电流互感器运行时间的增加越来越严重，互感器绝缘降低可能会引起互感器爆炸，盒式金属膨胀器油温度显示指针无法正常工作或是无法正确反映金属膨胀器内绝缘油的实际温度，让运行和检修人没办法判断互感器的油温和互感器内绝缘油的剩余量。若无法从根本上处理以上缺陷，将对电流互感器的安全稳定运行以及日常的维护造成非常大的影响。

　　由一个或多个膨胀节在外径上做环形焊接组成的膨胀器。膨胀节由两张波纹片在内径上做环形焊接而成，其纵断面呈波纹状，膨胀节是膨胀器的容积可变的膨胀单元。

　　金属波纹膨胀器可做到互感器内油的平均温度在-30℃时，也不出现负压，故在长时间运行中即使个别密封破坏，也只会使变压器油渗出，而不致进气或进水受潮，因意外事故使互感器内部压力突然升高并超过一定限度时，膨胀器将迅速伸长而将外罩上的罩盖顶起，直至膨胀器破裂，起到互感器内部的减压作用。

　　原盒式金属膨胀器外部为铁质材料，锈蚀严重；内部为不锈钢材料质地，锈蚀情况不严重，水分进入金属膨胀器可能性较小，同时，高压试验耐压合格，绝缘油微水试验合格，因此能排除此种反应的发生。

　　互感器内绝缘油主要由烷烃、环烷烃和芳香烃组成，其中烷烃的耐热性最差。这些有机物在高温下会发生裂化。在裂化过程中，主要是由大分子烷烃转变成小分子烷烃、不饱和烃（烯烃和炔烃）及氢。由于当设备内部存在严重故障引起过热或高温而发生裂化反应时，不同的故障温度将产生不同的气态烃，如甲烷、乙烷、乙烯、乙炔等，在本项目的油中只有氢气含量高，其他特征气体很低，由此能够断定，不可能是由设备内部故障所引起的烷烃裂化反应。

　　（1）以南充供电公司为例，目前变电站所有盒式金属膨胀器均出现不同程度的锈蚀现象，同时多数电流互感器绝缘油内出现H2超标以及绝缘降低等现象；（2）部分盒式金属膨胀器油温度显示指针无法正常工作或是无法正确反映金属膨胀器内绝缘油的实际温度；（3）一些盒式金属膨胀器出现不同程度的渗油现象，并且无法从根本上解决。

　　换油是最初处理金属膨胀器内氢气超标的主要方法之一，这种方法的最大优点是简单，但如更换后的油中含有较多的环乙烷，虽然当时油内氢气含量较低，但随着互感器投入运行，油中环乙烷脱氢反应不断进行，氢气浓度将逐渐上升，仍旧没办法完全解决氢气超标问题，同时加大了成本的不断投入。

　　环己烷是变压器油的主要成分之一，环烷烃中有一种环己烷，它在石油中的含量约为0.5%～1%，在炼油过程中，由于工艺条件的限制，难免要在变压器油的馏分中残留下少量的轻质馏分，其中也可包括环己烷。这样，在某些条件（如催化剂、温度等）下，就可能因它发生脱氢反应而产生氢。

　　环己烷脱氢反应中所谓的催化剂目前在学术界中讨论比较多的是金属膨胀器合金中的镍，镍是一种脱氢催化剂，能加速环己烷脱氢反应的进行。原盒式金属膨胀器内部材料为不锈钢材料质地，材质中含镍，因此电流互感器油中H2超标由环乙烷脱氢所致的推论成立。