套管中铝箔油硫腐蚀及其对绝缘油性能影响的研究

摘要

变压器套管是电网系统中能量输送和分配的重要设备，其一旦发生故障，会导致电路传输故障。2012年以来，南方电网公司广州局陆续在现场预防性试验过程发现碧桂站、大塘站及华景站等多支穿墙套管存在介损增幅明显或超标现象，对套管解体发现，导线杆表层呈现紫色，绝缘纸层与电极之间有异物，电极边缘绝缘纸上沉积黑色物质，进一步的研究发现：出现故障的部位大都有褐色物质沉积，同时具有Cu、Al等金属物质。这是因为变压器油中含有腐蚀性硫腐蚀金属铜、铝箔之后沉积所造成。近年来，绝缘油中腐蚀性硫引发的输变电设备故障吸引了国内外众多研究机构的关注，腐蚀性硫化物在变压器绕组油纸绝缘系统中的生成机理已得到初步的共识，但是针对变压器套管这一特殊结构部件，腐蚀性硫化物生成的影响因素及其引发电力设备故障的机理国内外研究较少，同时对套管中“油-纸-铜-铝”的腐蚀影响研究也相对较少。由腐蚀性硫化物造成的绝缘油性能下降，最终导致电力设备故障的案例仍然时有发生。因此在套管结构中，腐蚀性硫化产物的生成机理及其影响因素以及腐蚀后对变压器油的影响，需要进一步研究。
　　论文针对变压器铝箔与绝缘纸交替缠绕铜芯这一“油-纸-铜-铝”的特殊结构，通过一系列油硫腐蚀实验，探究铝箔单独存在和铜铝同时存在时的腐蚀情况，通过对绝缘油理化、电气参量的表征，初步探索套管因腐蚀对绝缘油的影响。预计通过本论文实验及理论分析，深入认识在变压器套管中腐蚀性硫化产物的生成及其对绝缘油的影响，对提高输变电设备的安全运行具有重要的学术价值和工程实际意义。论文的主要研究内容如下：
　　①研究套管中铝箔单独存在时铝箔的油硫腐蚀机制及铜棒铝箔同时存在时的腐蚀情况及其对绝缘油性能的影响。探究在“油-纸-铜-铝”特殊结构下，油中铜元素和铝元素的存在对绝缘油电气及理化性能的影响。
　　②研究不同影响因素（温度、腐蚀性硫浓度、电场强度）对腐蚀性硫化物生成的影响。对铜棒、绝缘纸试样的微观形貌、溶解于油和附着于绝缘纸表面的腐蚀产物，以及对绝缘油、纸试样的基本理化和电气性能参数进行测量，得出温度、腐蚀性硫浓度、电场强度等因素均能够促进腐蚀性硫化物在铜导线表面的生成以及在绝缘纸表面的沉积。绝缘油电气及理化性能均因腐蚀性硫化物生成而受到不同程度的影响

目录

1 绪 论

1.1 研究意义

1.2 国内外研究现状

1.3.1 腐蚀性硫的来源

1.3.2 油硫腐蚀影响因素

1.3.3 变压器内部因腐蚀而引发的故障机理

1.4 目前存在的问题

2 样品制备与表征

2.1.1 材料

2.1.2 模型制作

2.2.2 腐蚀实验

2.3 表征

3 套管“油-纸-铜-铝”系统的油硫腐蚀及其对绝缘油的影响

3.1 套管中铝箔的油硫腐蚀机制研究

3.1.1 铝箔在绝缘油中的油硫腐蚀情况

3.1.2 套管中铝箔油硫腐蚀产物

3.1.3 铝箔油硫腐蚀后对绝缘油性能的影响

3.2 套管腐蚀对绝缘油的影响

3.2.1 铜棒及铝箔在绝缘油中的腐蚀情况

3.2.2 铜棒和铝箔腐蚀后对绝缘油性能的影响

3.3 本章小结

4 套管“油-纸-铜-铝”系统油硫腐蚀影响因素的研究

4.1.1 腐蚀实验

4.1.2 腐蚀性硫化物的生成情况

4.1.3 腐蚀产物对绝缘油电气理化性能的影响

4.2.1 腐蚀实验

4.2.2 腐蚀性硫化物的生成

4.2.3 腐蚀产物对绝缘油电气理化性能的影响

4.3.1 腐蚀实验

4.3.2 腐蚀性硫化物的生成

4.3.3 电场强度对绝缘油电气理化性能的影响

4.4 本章小结

5 总结展望

致谢

参考文献

附录

A. 作者在攻读硕士学位期间发表的论文目录：