基于铜失重的变压器油硫腐蚀程度定量表征方法

变压器油中腐蚀性硫与铜绕组反应,生成硫化亚铜附着在绝缘纸表面,造成绝缘纸电气性能下降从而引发故障。为实现对变压器油硫腐蚀程度的准确评估,本文提出一种由铜失重来定量表征变压器油硫腐蚀程度的方法。该方法采用砂纸打磨铜片以除去铜片表面氧化膜,然后参照DL/T 285—2012进行老化试验,试验完成后采用稀硝酸除去铜片表面附着的铜氧化物以及铜硫化物,通过比较老化试验前后铜片的质量差来定量表征变压器油硫腐蚀程度。通过添加不同浓度二苄基二硫(DBDS)以及十二硫醇(DDM)的绝缘油样,验证铜失重与变压器油中腐蚀性硫浓度的相关性,并采用实际运行油样验证该方法的有效性。结果表明:铜失重质量与变压器油中腐蚀性硫的浓度具有较好的相关性,油中腐蚀性硫的浓度越高,铜片失重质量越大,该方法能够准确检测出实际运行变压器油的硫腐蚀程度。     

变压器油中腐蚀性硫浓度对绕组绝缘电气性能的影响

为了研究变压器油中腐蚀性硫含量对绕组绝缘性能的危害,通过在变压器绝缘油中添加二苄基二硫(DBDS),以得到三种浓度含腐蚀性硫的绝缘油样品,并将纸包铜绕组浸渍于绝缘油样品中,在130℃下开展加速热老化试验。在不同老化时间取样试品测量相关参数以研究绝缘纸上沉积物的特性、发展规律及其对绕组模型绝缘性能的影响。通过SEM观察铜导线与绝缘纸表面微观形貌变化规律,采用能谱分析技术确定绝缘纸表面沉积物质的元素及含量,利用Keithley6517B测试沉积量对绕组的体积/表面电阻率以及介质损耗参数影响规律。试验结果表明,油中的DBDS含量增加可明显加速铜片表面的腐蚀速度及绕组绝缘纸上腐蚀性物质的沉积,沉积于绝缘纸表面的物质会对绝缘的体积/表面电阻率、介质损耗造成明显的影响。以上研究对深入认识变压器油硫腐蚀机理及有效预防此类事故的发生具有重要意义。     

矿物绝缘油中二苄基二硫醚的抗氧化性与腐蚀性研究

矿物绝缘油中的二苄基二硫醚(DBDS)作为一种腐蚀性硫化物,同时也发挥着其对油纸绝缘的抗氧化作用。为此深入研究了油中二苄基二硫醚的腐蚀性与抗氧化性对油纸绝缘特性的综合影响规律。为此,分别制备了DBDS质量分数为0～200×10~(–6)的8种绝缘油样品,将纸包铜绕组浸渍于其中,并在130℃的氮气环境下开展480 h的油硫腐蚀试验。之后将铜绕组展开,并观察与分析铜导体与绝缘纸表面的腐蚀形貌,测试绝缘油的工频介损、体积电阻率、酸值、铜离子含量,并对绝缘油的起始氧化温度及油中物质官能团变化情况进行了测试,分析了DBDS的腐蚀性与抗氧化性对绝缘油性能的综合影响规律。结果表明:当绝缘油中DBDS质量分数25×10~(–6)时,DBDS的抗氧化性作用占据主导,绝缘油的氧化稳定性得到提升,绝缘油的性能优于无DBDS的油样,当油中DBDS质量分数25×10~(–6),其腐蚀性作用就会占据主导,油中的铜硫腐蚀反应会导致油酸值与铜离子的进一步增加,而油中铜与酸的增加又会加速绝缘油的老化。     

变压器油中硫腐蚀对绕组匝间绝缘局部放电特性的影响研究

变压器油中的腐蚀性硫化物会腐蚀铜绕组而在绝缘纸表面产生硫化亚铜沉积物,该沉积物具有导电性。为了研究该物质对绕组匝间绝缘的局部放电特性的影响,将绝缘绕组真空干燥后放入变压器油中进行真空浸油,同时在油中放入不同含量的腐蚀性硫化物,并在实验室条件下对油纸绝缘介质进行加速硫腐蚀试验;腐蚀后对铜绕组展开并观察铜条与绝缘纸表面腐蚀情况;对不同腐蚀程度的油纸绝缘介质进行局部放电测试,记录局部放电起始电压与放电量随相位变化的q-φ谱图,最大放电量与平均放电量随相位变化的H_(qmax)(φ)与_(Hqave)(φ)谱图。结果表明:绕组表面的沉积物为硫化亚铜;油中腐蚀性硫化物浓度越大,绕组被腐蚀的越严重,绕组的局部放电的起始电压越低;腐蚀导致局部放电特性发生变化,放电量变大,放电相位变宽且放电相位更容易发生移动。硫化亚铜物质是引起绕组的局部放电特性发生变化的原因。     

变压器油中腐蚀性硫对铜导线及油浸绝缘纸特性影响

为研究变压器油中腐蚀性硫的存在对铜导线及油浸绝缘纸特性的影响,在实验室内对某现场已运行5年的尼那斯(Nynas)油进行了相关热老化分析。通过肉眼观察并利用扫描电镜、能谱分析等手段研究了油样老化过程中所添加铜线及绝缘纸表面的颜色变化、微观结构及元素组成;利用宽频介电谱测量了油浸绝缘纸老化前后损耗因数及介电常数的变化情况,并对绝缘纸的击穿强度进行了测试。结果表明,铜线表面的颜色变化表征了其被腐蚀的程度;变压器油中氧气浓度对二苄基二硫(DBDS)与铜导线在油中的反应无明显影响,但会影响硫化亚铜(Cu2S)在铜线、绝缘纸等表面的附着情况;Cu2S附着后会改变铜线的表面结构、绝缘纸的纤维分布,并导致油-纸复合绝缘介电性能下降。以上研究为进一步探讨变压器油中腐蚀性硫的危害及相关作用机理提供了必要的实验基础。     

缓蚀剂BTA对变压器热老化油硫腐蚀的影响

为研究缓蚀剂BTA对变压器油硫腐蚀的影响,于实验室内通过腐蚀性硫和BTA的添加对新变压器油进行加速热老化分析。通过肉眼观察、扫描电镜和能量色散X射线光谱分析(简称能谱分析)等手段研究加速热老化试验中铜绕组和绝缘纸表面状态、微观结构及元素组成。利用绝缘油介电强度自动测试仪和绝缘油介损及电阻率测试仪测量了热老化试验后变压器油击穿电压、介损和体积电阻率等的变化情况。采用三电极体系对试验铜绕组进行电化学分析。结果表明:铜绕组表面状态的变化可初步表征受硫腐蚀的程度;添加BTA可以抑制油硫腐蚀,保护铜绕组,减缓油品老化;BTA不仅可以作用于新铜绕组,而且对已被腐蚀过的铜绕组也有缓蚀效果;BTA可以提高绕组线性极化电阻,降低自腐蚀电流,从而提高其耐腐蚀性能。     

变压器绝缘油中金属钝化剂Irgamet 39的消耗规律

为深入研究变压器绝缘油中金属钝化剂的消耗原因并借以制定和优化金属钝化剂的添加方案,研究了不同温度下变压器油中金属钝化剂Irgamet 39消耗规律以及同一温度下二苄基二硫(DBDS)质量分数、2,6—二叔丁基对甲酚(DBPC)质量分数、油的运行情况、纸面积、铜表面积以及铜的腐蚀情况等因素对于变压器油中Irgamet39消耗规律的影响。采用高效液相色谱(HPLC)法检测油中的Irgamet 39质量分数。结果表明:温度是Irgamet 39消耗的决定因素,低温下(≤60℃)Irgamet 39几乎不消耗,高温下(≥90℃)Irgamet 39消耗迅速;DBDS、运行油、绝缘纸、未腐蚀的铜和已腐蚀的铜会增加Irgamet 39的消耗;DBPC对于Irgamet 39的消耗几乎无影响。结合Irgamet 39的作用机理可以看出,除高温下的自身分解和与铜形成保护膜阻止腐蚀性硫对铜的腐蚀外,变压器中的油环境和绝缘纸是Irgamet 39消耗的重要影响因素。     

变压器油中Cu2 S生成规律及影响

变压器油中的腐蚀性硫可对变压器绝缘性能造成不良影响。为研究变压器油中腐蚀性硫对铜导线及油纸绝缘的影响特性,在实验室以某油品（油样1）为主要研究对象（以另一油品（油样2）作为对比）,在130 ℃和150 ℃下进行加速热老化试验。通过分析老化过后的裸铜片、纸包铜片、绝缘纸和油样相关特性的变化,发现油样1具有明显的硫腐蚀性,而油样2没有这一特性;铜片表面及绝缘纸内表面的腐蚀程度随着老化时间的增加而加剧;Cu2S在绝缘纸表面的沉积不仅与腐蚀程度有关,还与老化时间有关;Cu2S的沉积会改变铜片的表面结构、绝缘纸的纤维分布以及油-纸复合绝缘介质的介电特性,沉积了Cu2S的复合介质,其击穿场强大大降低。关于变压器油腐蚀性硫防治措施的研究结果将另行详述。     

氧气含量与温升效应对多重硫化物腐蚀性的影响机理研究

变压器油中含有的腐蚀性硫会与铜绕组发生反应,严重影响其可靠运行。目前对硫腐蚀反应的研究主要集中在二苄基二硫醚方面,而研究表明硫腐蚀反应或与多种硫化物有关。为研究在氧气浓度和温升效应影响下,多重硫化物腐蚀性效果的变化规律,对含有DBDS、十六硫醇、十八硫醇以及3种硫化物不同组合的油纸绝缘在实验室条件下开展加速热老化实验,把氧气浓度和老化温度作为控制变量,定期取样进行测试。结果发现,氧气浓度对多重硫化物的腐蚀性具有一定的影响,高氧条件下,铜片的腐蚀等级要低于低氧条件下的情况;外界温度越高,硫腐蚀对油纸绝缘老化的促进作用越明显;当同时含有两种硫化物时,DBDS+十六硫醇和DBDS+十八硫醇对铜片有着较强烈的腐蚀作用,而十六硫醇+十八硫醇对铜片的腐蚀作用不是很明显。     

绝缘油中抗氧化剂DBPC对油纸绝缘老化速率及糠醛生成特性影响研究

二叔丁基对甲酚(DBPC)是绝缘油最常用的抗氧化剂,试验发现绝缘油中DBPC的添加量会影响绝缘纸老化速率和糠醛的产生。为确定DBPC对油纸绝缘系统老化及糠醛产生的影响,在实验室条件下使用添加不同浓度DBPC的绝缘油与绝缘纸组成油纸绝缘样品,在130℃下进行恒温老化。通过定期对绝缘纸的聚合度、绝缘油中糠醛含量以及绝缘纸中糠醛含量进行测量,分析抗氧化剂对绝缘纸老化、糠醛产生及糠醛评估变压器老化的影响。得出如下结论:绝缘油中添加抗氧化剂会加速绝缘纸的老化,建议工程中在能达到抗氧化性能的前提下降低绝缘油中抗氧化剂的添加比例,待DBPC部分消耗后勤于补加;DBPC会使绝缘纸老化到相同程度时糠醛产量提高,并且油中抗氧化剂添加量越大糠醛产量越多,因而建议运用糠醛评估变压器老化时需要区别变压器油中是否添加抗氧化剂或者考虑抗氧化剂的大致含量。油中添加DBPC后酸值增加,DBPC在高温下电离出的氢离子是绝缘纸加速老化和糠醛产量提高的主要原因。     

Effects of antioxidants and acids on copper sulfide generation and migration induced by dibenzyl disulfide in oil‐immersed transformers

This study aims to explore the effect of the antioxidant 2,6‐di‐tert‐butyl‐p‐cresol (DBPC) and acids on the generation and migration of copper sulfide on insulating windings as a result of the reaction of dibenzyl disulfide (DBDS) and copper in oil‐immersed transformers. The heating experiments were conducted by adding different amounts of DBPC and different kinds of acids to the naphthenic mineral oil. The result indicates that acids can accelerate the generation of copper sulfide and that DBPC cannot effectively consume DBDS to reduce the corrosion phenomenon, but rather accelerates the deposition of copper sulfide onto the insulating paper. In particular, when the DBPC concentration is approximately 0.9% (w/w) at 130 °C for ten days, the amount of copper sulfide deposited on the insulating paper reaches its maximum. Moreover, excessive use of the antioxidant DBPC accelerates the aging of insulating oil, on the contrary, which adversely affects the mineral oil. Although the addition of DBPC can improve the antioxygenic property of mineral oil, too much of it is inadvisable because the transformers that contain DBPC and DBDS may be at high risk and suffer from breakdown. © 2015 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.     

Corrosion control by antioxidant DBPC in insulating oil

In order to evaluate corrosive sulfur in insulating oil quantitatively, wave length dispersive X-ray (WDX) technique has been reported (1) . Using this technique, antioxidant 2,6-di-tert-butyl-p-cresol (DBPC) was found to be effective to suppress corrosion caused by dibenzyl disulfide (DBDS). The effect of corrosion prevention continues for a long term when a certain amount of DBPC is added to oil. The durability of DBPC was also evaluated by HPLC. It is possible to add relatively a good deal of DBPC to oil because DBPC has higher solubility than passivator and little effect on dielectric strength. Furthermore, DBPC was used with passivator simultaneously, and corrosion control time was far extended by their synergy effect. Copyright © 2009 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.     

二苄基二硫含量对矿物绝缘油老化特性的影响

为研究油中二苄基二硫(DBDS)含量对矿物绝缘油老化特性的影响,分别制备了DBDS含量为0%、0.05%、0.1%的绝缘油样品,与绝缘纸复合后在130℃下进行加速热老化试验,定期取油样测试离子迁移率、介质损耗、电导率、酸值、油中铜含量等性能参数并进行分析。结果表明:DBDS能加速绝缘油老化,DBDS含量越高,绝缘油老化越严重;在老化过程中,离子迁移率活化能呈现先减小后增大的趋势,即存在一个拐点,这是由不同老化时期油中载流子种类及含量变化导致,DBDS含量越高,绝缘油老化越严重,拐点时间越靠前;绝缘油电导率和油中离子浓度随老化时间变化规律一致,离子浓度增大是导致老化后绝缘油电导率增大的主要原因。     

添加剂对变压器油腐蚀性和油色谱测定结果的影响

为研究变压器油中添加抗氧化剂二苄基二硫醚（DBDS）后的腐蚀特性,以及金属减活剂抑制腐蚀的特性,在实验室以2种油（简称油A和油B）为主要研究对象,进行了相关加速热老化试验。首先根据ASTM D1275B法进行相关加速热老化试验,检测腐蚀性硫化物;然后对添加一定量金属减活剂（Irgament 39）的油B进行90 ℃下的加速热老化试验,分析油中溶解气体含量变化。研究发现：DBDS为腐蚀性硫化物,而金属减活剂不是;金属减活剂能有效防止硫腐蚀的发生,但其本身随热老化快速消耗;添加金属减活剂之后,油中溶解气体H₂、CO、CO₂等含量明显增加,需关注这些溶解气体的分析结果及其对油色谱测定结果的影响,特别是对变压器故障进行判断时,需考虑这一因素,以防误判。     

Research on influencing factors of corrosive sulfur attacking copper in insulating oil and prevention

The influencing factors (temperature, electric field, and oxygen) of sulfur attack in transformer oil are studied through comparative tests on new oil, oil in service, and these two oils with the deactivator additive BTA (benzotriazole, C₆H₄N₃H). The influence of these factors on the chemical reaction between copper and corrosive sulfur is analyzed in further. The results show that temperature, electric field, and oxygen can promote the reaction between copper and corrosive sulfur. Moreover, oxygen also accelerates the aging of the insulating oil. On the contrary, recharging nitrogen can remove oxygen and reduce sulfur's corrosive activity. Adding the BTA deactivator can also prevent corrosion, even during the accelerated aging of oil with oxygen. © 2013 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.     

基于介电响应的油纸绝缘寿命预测方法

油纸绝缘是油浸式电力变压器的重要组成部分,其绝缘寿命受热老化因素影响很大。因此,针对不同温度、不同含水率下的油浸纸板的寿命预测问题进行分析,提出一种应用平移因子和纤维素反应二阶动力学方程预测不同温度、不同含水率下的油浸纸板寿命的方法。首先,针对不同含水率的油浸纸板进行变温介电谱测试和130℃条件下的加速老化试验;其次,依据频温叠加的基本原理,将所测的介电损耗曲线进行计算平移,得到相应含水率油浸纸板的平移因子,根据平移因子计算相应油浸纸板的活化能,并得出油浸纸板含水率与活化能的关系式,重新构造平移因子表达式;最后,将130℃下测得的老化试验数据和平移因子代入纤维素反应二阶动力学方程,使得该模型可以计算不同温度、不同含水率下的油纸绝缘老化寿命。     

某电厂主变压器油中腐蚀性硫问题分析及处理措施

某电厂1号、2号主变压器油击穿电压偏低,总烃含量持续升高。为找出问题所在,对油品进行了一系列试验,包括扫描电镜扫描、元素分析、X射线衍射分析及腐蚀性硫试验,其结果为变压器油中全硫及腐蚀性硫分较高,变压器油发生了硫腐蚀,含硫物质与绕组材料（铜）发生反应后生成黑色的Cu2S及Cu4SO4（ＯＨ）6,影响变压器的绝缘性能,导致油中总烃含量升高。再生处理并辅以添加钝化剂的方法可降低油中全硫和腐蚀性硫分,减缓硫对铜片的腐蚀。