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。     

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。     

基于GC-SCD的变压器油中多重硫化物分析及硫醇腐蚀反应实验研究

针对变压器油中腐蚀性硫难以定量分析的问题,建立了以气相色谱仪和硫化学发光检测器联用来检测变压器油中多重硫化合物的方法。该方法依据各硫化物的保留时间来完成多种硫化合物的定性分析,并应用外标法进行定量分析。通过对比实验确定了对变压器油中多重硫化物进行准确定性与定量分析的载气流速、初始炉温及升温程序等检测条件。应用该方法对硫物质的量浓度在1×10~(-6)~5×10~(-3) mol/L之间的变压器油样品进行了检测,并且研究了变压器油中不同类型硫醇与铜反应的相关机理。研究结果表明:硫含量与色谱峰面积呈线性关系,测试的相对标准偏差也满足定性与定量分析的需求;当变压器油中仅含一种硫醇时,老化仅生成相应的二硫醚产物;而当变压器油中含有多种硫醇时,不同硫醇会发生交联反应,除生成各自对应的二硫醚产物之外,还会生成新的硫醚。论文确立了利用气相色谱-硫化学发光检测器测试变压器油多种硫成分的相关方法和检测条件,提出了硫醇与铜反应的新机理,可为多重硫化物的定量分析提供参考。     

基于Fréchet相似度的套管频域介电谱诊断方法

频域介电谱(frequency domain spectroscopy,FDS)测试具有无损化、频带宽、信息丰富等优点而广泛应用于充油设备诊断.但是,利用F DS测试曲线受套管结构、类型影响较大,对现场测试结果判断造成不便,为此提出了一种基于Fréchet相似度的FDS套管缺陷诊断方法.首先根据不同结构、电压等级对缺陷...     

基于多特征指标综合评价的变压器油硫腐蚀程度定量表征方法

近十几年来,由变压器油中的腐蚀性硫导致的变压器故障时有发生,因此研究定量表征变压器油硫腐蚀程度的方法,预防变压器故障的发生具有重要意义。在实验室环境下模拟了含不同腐蚀性硫的变压器油纸绝缘系统的老化过程,研究了腐蚀性硫对铜片、绝缘纸聚合度以及绝缘油介损的影响。研究结果表明:腐蚀性硫不仅会腐蚀铜片,还会在老化过程中加速绝缘纸的降解,增加绝缘油的介损。二苄基二硫对铜片腐蚀严重,硫醇对铜片腐蚀较轻但对绝缘油介损影响更大,因此单纯考虑对铜片的影响来判断变压器油硫腐蚀程度不够准确。在老化实验的基础上,根据变压器运行的相关标准,分别确定了表征变压器油硫腐蚀对铜、绝缘纸以及绝缘油影响的参量的计算方法。再结合德尔菲法确定的权重,建立了一个综合定量表征变压器油硫腐蚀程度的方法。相比于现有的方法,此方法更为全面,对于一些非二苄基二硫造成的硫腐蚀也能正确判别,对于预防硫腐蚀故障的发生具有重要意义。在实际工程中,可采用此方法定期取油测试变压器油硫腐蚀程度,当硫腐蚀程度较高时需引起关注,及时处理避免硫腐蚀导致的变压器故障的发生。     

直流电晕放电作用下Kapton型聚酰亚胺裂解机理的ReaxFF分子动力学仿真

空气中电晕放电将产生具有活性的离子,可导致电介质的高分子主链C—C键断裂,逐渐丧失其绝缘性能。Kapton型聚酰亚胺薄膜被广泛应用于直流特高压设备的气固绝缘中,其在电晕作用下的电气性能将直接影响到设备以及特高压电力系统的安全运行。为此利用ReaxFF反应分子动力学方法,针对直流电晕产生的主要活性离子(O₃–、HO–、H₃O+、NO+)的冲击作用,计算了Kapton的裂解化学反应过程,并分析了直流电晕极性效应的影响。结果表明:在活性离子基团的入射冲击作用下,聚酰亚胺与活性离子接触后发生能量转移,并与相应的活性基团发生化学反应,造成聚酰亚胺主链裂解,释出气态小分子产物(主要是CO和H₂O)。针对不同极性电晕作用的仿真表明,正极性直流电晕对聚酰亚胺的侵蚀作用更加明显,这与已有的实验结果相符。最后通过仿真研究,阐释了电晕放电造成聚酰亚胺绝缘失效的微观作用机理。     

基于多特征指标综合评价的油纸绝缘热老化程度研究

对变压器绝缘油进行了40天的加速热老化实验,实验过程中定期测量聚合度、糠醛、总烃与一氧化碳等特征量参数。将聚合度作为变压器绝缘老化评价标准,并通过拟合的方法确定糠醛、一氧化碳和总烃(甲烷、乙烷、乙烯和)与聚合度数值上的相关关系式。引用多指标综合评价的方法,将时间、温度、糠醛、一氧化碳和总烃作为评价指标,综合各个关系式获得聚合度数值。结果表明:多个特征量的引入保证了老化判据聚合度的准确性,同时具有不停机在线测量的优点。     

钝化剂对变压器油中多重硫化物的防护效果及油品质量的影响

目前对钝化剂防护有效性的研究主要集中在单一硫化物方面,为此文中探究了含有多重腐蚀性硫情况下不同钝化剂防护效果差异以及钝化剂对油品质量的影响。采用含有多种腐蚀性硫化物的福建水口变电站运行油在150℃下进行加速老化试验,通过比较TTA、Irgamet39、T571这3种钝化剂在多重腐蚀性硫并存环境中的防护有效性,获得了3种钝化剂的最佳添加量。通过测试添加最佳浓度钝化剂后的新油及运行油的工频击穿电压、介质损耗因数、体积电阻率以及水分含量,对比分析了3种钝化剂对油品质量的影响。研究结果表明:3种钝化剂中,TTA的防护效果最佳,质量分数为50×10^-6即可保护铜片免受侵蚀,其它两种钝化剂即使质量分数达到200×10^-6也无法做到完全防护,只能延缓铜片受到的侵蚀。Irgamet39的加入对油样击穿电压、介质损耗因数、体积电阻率、油中水分等特征参量影响最小,T571钝化剂次之,TTA因其难溶于油,即使充分搅拌后仍然会对油品质量产生较大影响。综合考虑钝化剂对油品质量的影响与经济性,推荐在变压器运行一段时间之后,向油中添加100×10^-6...     

多重硫腐蚀对变压器油纸绝缘热老化特性的影响

为研究多重硫腐蚀对油纸绝缘系统热老化特性的影响,利用添加不同浓度二苄基二硫醚（简称为DBDS）、二苄基硫醚（简称为DBS）及十二硫醇（简称为DDM）的变压器新油、普通绝缘纸和铜片组成试品,在140℃温度下进行了加速热老化实验,定期取样测试了相应特征参量。研究结果表明：腐蚀性硫不仅会腐蚀铜片,而且会对油纸绝缘系统的热老化产生一定的促进作用,其中多重硫腐蚀的促进作用不等于单一硫腐蚀促进作用的线性叠加;不同硫化物的组合中,DBDS与DBS的组合对油纸绝缘热老化的促进作用最强,会导致油中糠醛、水分、酸值等老化特征参量发生明显变化;硫醇的存在会导致油中糠醛的消耗,对油中糠醛质量浓度的增长起到明显的抑制作用。综上所述,相比单一腐蚀性硫,多重硫腐蚀对变压器油纸绝缘热老化特性的影响机理更为复杂;使用油中糠醛质量浓度来评估老化状态的经验数据,在硫醇存在的绝缘油中并不适用。     

腐蚀性硫化物对绝缘纸理化特性的微观影响机制研究

变压器油中含有的腐蚀性硫所导致的绝缘故障已经成为影响变压器安全稳定运行的关键因素。国内外许多学者已经对硫腐蚀现象展开诸多探索,但相关研究多以实验手段为主,硫化物对于绝缘纸材料的破坏机理仍然不甚清晰。该文基于分子动力学仿真技术,探索不同种类硫化物对纤维素分子的破坏机理,发现H2S和十六硫醇两种硫化物会使纤维素分子的刚性和韧性下降,并且随着硫化物浓度的升高,下降作用更加剧烈。上述两种硫化物也会显著降低模型的玻璃化转变温度,均方位移特征量(meansquaredisplacement,MSD)计算结果也显示纤维素分子链稳定性变差,运动更加剧烈。反观二苄基二硫醚(dibenzyldisulfide,DBDS)对纤维素材料抗拉伸强度的减弱作用不强,但是对其韧性和延展性有增强作用,并且DBDS浓度越大,这种增强作用越明显。进一步从能量角度进行分析,硫化物对纤维素分子模型静电能的影响不大,而十六硫醇和H2S会减少氢键数目,并削弱体系的范德华作用,从能量角度解释材料机械性能下降的原因。