[发明专利]一种检验变压器用铜导线中有害杂质的方法

说明书

技术领域

本发明属于电气工程与材料科学领域交叉范畴，具体来说，是通过控制氧气、DBDS浓度、铜导线在环境中安放位置等条件，对铜导线进行不同程度的加速热老化，再利用扫描电镜/能谱研究老化后铜导线微观形貌与腐蚀坑内元素种类及含量生，判断铜导线中有害杂质的一种检验方法。

背景技术

变压器是电能传输和配送过程中能量转换的核心，是电网安全运行中最重要和最关键的设备之一。变压器的严重事故不但会导致自身的损坏，还会中断电力供应，给社会造成巨大的经济损失。近十年来，福建、深圳、华东和华北等地区电网相继在220kV及500kV的变压器故障检查中发现故障绕组及包覆的绝缘纸表层均发现有深蓝及浅灰色固体沉积物，经分析证实该物质的主要成分为硫化亚铜沉淀。类似的现象在国外也引起了重视，根据国际大电网组织A2-32工作组截止2009年的不完全统计，自2000年起由于硫腐蚀问题造成或者疑似的大型变压器故障约100例，涉及到多个主要变压器生产商，其所使用的绝缘油由多个国际品牌的绝缘油供应商提供。这些事故大多发生在高电压等级、大容量、高油温、大负荷、带密封油枕的变压器和电抗器上；硫化亚铜沉积部位集中在裸铜线直接与绝缘纸接触的绕组上，且主要发生在高压绕组的上半部分，与故障部位相关联。虽然硫腐蚀问题在近十年才被引起重视，但对历史故障变压器的绕组的重新检测结果也证明了该现象的存在。随着对该现象认识的提高，此类问题设备的暴露也呈增长趋势。由此，变电设备的线圈及油纸绝缘材料遭受腐蚀性硫化产物侵蚀的问题引起了越来越多国际相关工程技术人员和科研工作者的关注。

近年来，油硫腐蚀问题对变压器、电抗器等设备的危害机理已经得到了初步认识。对矿物绝缘油中腐蚀剂—腐蚀性硫的危害、来源、相关检测标准、抑制措施等都进行了研究。但是对于变压器中被腐蚀的材料—铜导线在油纸绝缘系统中的研究还很少，而变压器专用铜是一种高纯铜—紫铜，其本身含有多种杂质，但含量较低。表1是紫铜中杂质种类和含量。根据金属活动性顺序表2，部分杂质的活泼性远远高于铜，在同样腐蚀环境下，理论上这种杂质更趋于先于铜发生腐蚀，并形成硫化产物沉积在绝缘纸上或是分散悬浮在绝缘油中；同样部分杂质的活泼性低于铜，在同样腐蚀环境下，与铜形成原电池，使铜腐蚀加速，在油纸绝缘系统中形成硫化亚铜，从而引发故障。

表1紫铜中杂质种类和含量

表2金属活动性顺序表

金属活动性顺序K>Ca>Na>Mg>Al>Zn>Fe>Sn>Pb>H>Cu>Hg>Ag>Pt>Au

目前国际上较为公认的的方法也是在变压器油中添加钝化剂，钝化剂为苯并三氮唑(BTA)及其衍生物。BTA及其衍生物分子中的N、O、S等杂原子含有孤对电子，易于和金属的d轨道结合形成配位键，或是金属提供电子给杂原子形成反馈配位键，从而在金属表面形成保护膜，阻止变压器绕组线圈的氧化和与油中腐蚀性硫的接触。但钝化剂是会随时间不断消耗的。且在局部过热或者是局部放电的情况下，非活性硫会向活性硫进行转变。同时铜导线中会存在某些有害中杂质会加速腐蚀的进行。这说明钝化剂的加入可以在一定程度上防范腐蚀性硫问题的发生，但铜硫腐蚀的问题依然存在。选择合适的方法，检测铜导线中杂质种类对变压器进行油硫腐蚀程度，并对变压器进行有效的风险评估和运行状态评估具有重要意义。

发明内容

技术问题：本发明所要解决的技术问题是：提供一种通过利用扫描电镜/能谱研究铜导线老化后微区形貌中腐蚀坑内的元素种类，判断铜导线有害物质存在与否的检验方法。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种检验变压器用铜导线中有害杂质的方法，该检验方法包括以下步骤：