第26卷第3期2006年9月
福建电力与电工
FUJIANDIANLIYUDIANGONG
ISSN1006-0170CN35-1174/TM
变压器铜导线硫化腐蚀问题分析
蒋良胜
施广宇
(福建省电力试验研究院,福建福州350007)
摘要:对变压器各种材料进行试验和分析,以寻找某变压器铜导线与油中所含的硫发生硫化腐蚀造成变压器故障的原因,提出处理措施。
关键词:变压器油;硫化亚铜;导线变色;绝缘纸变色;钝化剂中图分类号:TM4
文献标识码:A
文章编号:1006-0170(2006)03-0007-01
素含量的检测结果如表1。
1引言
某型号为SFSZ11-180000/220的主变,使用进
口油,于2005-08-16被发现油中乙炔含量异常,并且随负荷的增长而增长。在返厂检修做短路试验时,乙炔明显增长,后拔线圈检查发现高压绕组接头处铜线变色,对高压B相线圈进行了解体,发现1～4饼铜线表面颜色已变成紫蓝色,与铜线接触的绝缘纸表面镀了一层带金属光泽的紫蓝色镀层。线圈中部(第17饼)铜线局部表面颜色为很浅的紫蓝色,与铜线接触的绝缘纸表面也镀了一层浅灰色镀层。线圈下部铜线表面颜色基本不变,与铜线接触的绝缘纸颜色正常。
此后,对高压A、C相线圈解体检查,其现象与高压B相线圈相似,但镀层颜色较浅。
本文通过对绝缘纸上和变压器油中的硫含量以及油中腐蚀性硫进行测定、分析,探讨变压器铜导线硫化腐蚀问题,提出对策。
虽然《变压器油》GB2536—90和《运行中变压器油质量标准》GB/T7595—2000标准未对油中硫含
#
量做具体规定,但从以上测试数据可以看出#1、2样
Cu的原子量是,S的原子量是32,从以上Cu
和S含量的测试结果,可以判定绝缘纸镀层主要成分是硫化亚铜(Cu2S)。
2.3变压器油中硫含量测定
分别取故障变压器油(编号#1)、故障变压器同时期生产的另一台变压器油(编号#2)和某进口新油(编号#3)共3个试样,按标准AS5185—2002测定油中硫含量,测试结果如表2。
2绝缘纸和油的检验
为了对故障作进一步分析,对铜线、包铜线的绝
品油中含硫量大于#3新油样品。#1油含硫量低于
#
缘纸和变压器油等都进行了检验。
2,分析认为是因为铜的硫化反应消耗了故障变压
油中腐蚀性硫的测定
按AS1275A—1996标准进行#1样品油
2.1绝缘纸的含铜量分析
剪取与铜线接触并变色的绝缘纸约5cm2,放入
器油中部分硫元素。
2.4
20ml0.1mol/L的NaOH溶液中,放置约24h,溶液
变成浅蓝色,初步判定绝缘纸镀上的镀层含有铜。另取约5cm2绝缘纸做含铜量定量分析,测得含铜量为4%。
中腐蚀性硫测定。先用氮气喷雾处理油品2min,然后把一块刚抛光的铜片放入油中,在140℃温度下暴露19h,测定结果为非腐蚀性。另根据ABB公司建议,采用较为苛刻的标准进行试验:用氮气喷雾处
(下转第31页)
2.2绝缘纸电子探针分析
对绝缘纸镀层进行电子探针检测,镀层中各元
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间,且在积污期一致的情况下,误差均都在±10%以内,预测值与实测值接近。
6.3对福建省污区划分提出如下建议:①受海盐气
溶胶影响最严重的福清湾以南、围头湾以北区域的沿海2km范围内地区,在积污期对绝缘子盐密贡献值在0.3mg/cm2的,应划分为Ⅳ级污区;②厦门、漳州少部分半岛沿海1km范围内地区,在积污期海盐气溶胶对绝缘子盐密贡献值在0.15mg/cm2的,应划分为Ⅲ级污区。
6结论与建议
6.1
沿海地区除海盐气溶胶影响外,大气污染源对绝缘子盐密的贡献不可小视,采用海盐气溶胶积污的盐密贡献模式和污染硫酸盐的盐密贡献模式计算盐密值与实测值十分接近,其结果具有广泛的应用前景。
6.4建议在沿海10km范围内的重点变电站和线
6.2福建沿海绝缘子积污其盐密贡献主要来源于
路开展海盐气溶胶和大气环境质量跟踪监测,利用监测数据建立预警系统,根据预先设定的报警值发出积污水平预警报,在污闪发生前采取措施消除,保证输变电设施的安全运行。
(收稿日期:2008-08-22)
海盐气溶胶和污染源硫酸盐,离海越近海盐气溶胶的贡献越大。但受地形影响各地区存在差异,宁德地区影响范围和程度最小;福州地区影响程度次之,但影响范围较大;莆田和泉州两个地区是影响程度和范围均较大的地区,厦门地区和漳州地区受影响程度和范围明显小于莆田和泉州地区。
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(上接第7页)
(4)分析表明沉积物的主要成分是硫化亚铜,该
理油品10min,然后把一块刚抛光的铜片放入油中,在150℃温度下暴露48h,测定结果是该油样具有腐蚀性。
物质具有一定的导电性,所以硫化亚铜沉积层会影响到变压器的绝缘。
(5)目前尚未验证何等程度的铜硫化腐蚀会引起电气、油气试验的异常,大多数的案例都无法实现事先的诊断和监测,但随着故障的不断发展,最后往往会表现为匝间绝缘击穿事故。
3原因分析
根据上述的试验结果,认为该变压器绝缘油中
的腐蚀性硫在较高的温度下与铜发生反应,产生硫化亚铜,硫化亚铜附着在外层绝缘纸上,并逐渐向外层绝缘渗透。由于硫化亚铜具有一定的导电性,因此硫化亚铜渗透到绝缘材料内部会引起绝缘下降,甚至引发绝缘事故。
据了解,此现象在国外已经发生了数十例,而我国只是刚刚出现此类故障,该故障有以下特征:
(1)多发生在巴西、印度等热带国家,世界多个知名品牌产品均发生过此类故障,其所使用的绝缘油也由多个国际品牌的绝缘油供应商提供。
(2)主要发生在500kV、大容量、高油温(运行中变压器油的温度在90℃以上)、大负荷(特别是发电厂变压器)、带密封油枕的变压器和电抗器上。
(3)只发生在裸铜线直接与绝缘纸接触的绕组上,主要是高压绕组,而自粘换位导线和表面带绝缘漆的导线不会发生,绝大多数故障出现在绕组的上半部分,但并非顶端,这和变压器运行中温度的分布有关。
4措施意见
由于变压器铜硫化腐蚀问题在我国才刚刚出现,目前国外变压器制造商和油品供应商都正在对此进行研究,但暂时还无法系统地解释该故障的原理。但是可以采取一些措施,防止故障的发生。
(1)如统计使用某进口绝缘油的变压器数量,缩短其变压器油的监测周期,并增加油中腐蚀性硫含量测试。
(2)对使用某进口油的变压器,特别是运行温度较高或过负荷运行的,应及早采取措施,如在油中添加钝化剂,以抑制、终止硫化反应终止腐蚀作用,防止发生事故。
(3)对于新订变压器,建议采用完全脱硫的国产油或不含硫的精炼油,如果使用含硫的非精练油,应在其中添加钝化剂。
(收稿日期:2006-07-25)
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