变压器油中腐蚀性硫化物生成与影响因素的分析及抑制方法研究

摘要

随着电网容量的提升和电压等级的增高，对变压器的绝缘性能的要求越来越高。矿物绝缘油在电力变压器中起着散热、绝缘以及故障特征气体信息载体的作用，对变压器的安全运行起着至关重要的作用。近十几年来，国内外陆续发生了变压器油中腐蚀性硫化物导致的绝缘故障，给变压器的稳定运行带来了巨大威胁。腐蚀性硫化物易腐蚀铜绕组生成硫化亚铜导致油纸绝缘系统的绝缘性能下降，最终导致电气故障。然而，目前关于矿物油中腐蚀性硫化物的腐蚀机理以及油中添加物对硫化亚铜生成规律的影响仍有许多问题需要研究。本文通过一系列实验深入研究矿物绝缘油中腐蚀性硫化物的腐蚀机理和油中添加物对抑制腐蚀性硫化物的性能影响，为抑制硫化亚铜的生成及降低由其造成的绝缘故障风险提供数据参考。
　　首先，为了进一步研究硫化亚铜的生成机理，本文通过一系列热老化试验分析，得出在高温条件下变压器油中腐蚀性硫化物二苄基二硫醚（DBDS）会部分分解成苄硫醇，而且苄硫醇也是一种腐蚀性硫化物，在有氧条件下会与铜片反应生成硫化亚铜。然而二苄基二硫醚与铜反应的副产物二苄基硫醚在150°C条件下并不能有效腐蚀铜条生成硫化亚铜，在更高的温度下的腐蚀性能有待研究。
　　其次，本文进一步分析了氧气与酸值对硫化亚铜生成的影响。通过分析开口条件与密封条件下的实验结果，得出氧气不仅能加速硫化亚铜在绝缘纸上的沉积，更能加速硫化亚铜的生成。通过分析油酸与甲酸对实验结果的影响，得出酸值会加速硫化亚铜的生成。
　　再次，本文深入分析了油中抗氧化剂2,6-二叔丁基对甲酚（DBPC）对油中腐蚀性硫DBDS腐蚀性能的影响，得出DBPC并不能有效抑制腐蚀性硫化物的生成，反而会加速硫化亚铜在绝缘纸上的沉积，而且会加速油纸绝缘系统的老化，更进一步加速硫化亚铜的生成。同时，得出在强迫油循环的变压器中，硫化亚铜首先在绕组的内层绝缘纸上沉积，然后随流动的油向变压器里面扩散，在绝缘纸上的迁移并非层层扩散，也不是首先沉积在最外层绝缘纸上。
　　最后，研究了两种常见金属减活剂苯并三氮唑BTA及其苯并三氮唑衍生物Irgamet39对硫化亚铜的抑制效应。结果表明BTA和Irgamet39可以减缓腐蚀性硫对铜绕组的腐蚀，BTA的含量控制在30mg/kg左右，Irgamet39控制在100mg/kg左右，可以取得理想的抑制腐蚀效果，不过BTA性能要优于Irgamet39，但是金属减活剂不能去除矿物油中腐蚀性硫化物。

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1 绪 论

1.1研究背景

1.2矿物油中腐蚀性硫的来源

1.3绝缘油中腐蚀性硫的检测方法及标准

1.4 硫化亚铜在变压器内部的生成机理以及影响因素

1.5目前研究中存在的不足之处

1.6本文研究的工作内容

2 试验设计及试验平台的搭建

2.1试验模型及试验设计

2.2变压器油中热分解产物以及微观形貌分析仪器

2.3铜硫化合物的定性定量检测平台

2.4油中添加物分析的试验仪器

2.5热老化实验以及油纸绝缘特性测试平台

2.6本章小结

3 变压器油中腐蚀性硫生成机理的研究以及影响因素的分析

3.1变压器油中腐蚀性硫生成机理的研究

3.2酸值对于变压器油中腐蚀性硫生成规律的影响分析

3.3氧气对变压器油中腐蚀性硫生成规律的影响

3.4本章小结

4 变压器油中添加物对DBDS性能的影响以及抑制方法研究

4.1引言

4.2抗氧化剂DBPC对于变压器油中腐蚀性硫生成规律的影响

4.3金属减活剂对于变压器油中腐蚀性硫抑制效应的分析

4.4本章小结

5 结论与展望

5.1结论

5.2展望

致谢

参考文献

附录

A攻读学位期间取得的研究成果

B攻读学位期间参加的科研项目