[发明专利]一种变压器油中硫腐蚀程度的定量表征方法

说明书

技术领域

本发明属于电力行业硫腐蚀检测技术领域，具体涉及一种变压器油中硫腐蚀程度的定量表征方法。

背景技术

目前电力行业中使用的变压器油，其成分中除大量碳氢化合物外，还含有硫、氮、氧等元素，硫主要以硫醇、硫醚、二硫化物、噻吩类等化合物形式存在，其含量与原油产地密切相关。油中腐蚀性硫与铜片反应可生成铜的硫化物而附着在绝缘纸表面，导致绝缘纸电气性能下降，危害绝缘安全。近十几年来，全球因绝缘油中腐蚀性硫而导致的变压器故障产生了数百起，对电网的安全稳定运行造成了巨大危害。定量分析变压器油中硫腐蚀程度对变压器故障的预防、状态的监测、寿命的评估具有重要的实际应用意义。

目前评价变压器油硫腐蚀性的标准，如DL/T 285-2012（由IEC 62535-2008转化而来），是将纸包铜片浸在变压器油中进行加速老化实验，进而根据铜片和绝缘纸表面颜色变化，并辅以扫描电镜-质谱分析（SEM-EDX）来判断油样的腐蚀性，但难以实现量化评价，判据单一且受主观因素影响较大。而定量研究大多集中在DBDS（二苄基二硫醚）上，但DBDS性质较为活泼，易分解形成硫醇类物质。实际油样中可能同时存在多种硫化合物，如硫醇、硫化物、亚砜、砜类物质等，也都具有一定腐蚀性，且不同硫化物之间在一定条件下会相互转化。因此，仅通过检测DBDS含量很难准确判断油样的腐蚀性。

腐蚀性硫指一定条件下能够直接与银、铜、铁等金属发生反应生成金属硫化物的元素硫或热不稳定的硫化物，在变压器中腐蚀性硫主要是跟铜绕组反应生成铜的硫化物，附着在绝缘纸表面，导致绝缘纸电气性能下降，危害绝缘安全。为定量表征硫腐蚀程度，有专家提出了铜粉腐蚀法，该方法将一定量铜粉与一定量油样分别加入圆底烧瓶，充分搅拌，于沸腾状态下充分反应。测试反应前后总硫含量之差即为潜在腐蚀性硫含量，以质量浓度S表示。该方法能够实现硫腐蚀程度的定量表，但测试过程中需要固定容器，且在反应过程中需要磁力搅拌电热套将油搅拌加热至沸腾，还需要使用精密仪器测量总硫含量，操作繁琐，费用较高，只能在特定实验室测试，此外沸腾的油反应过程中还存在一定的安全隐患。此后又提出了绝缘油腐蚀性硫定量检测方法 总腐蚀性硫含量（TCS）。该方法将铜粉与待测油样在150℃下反应12h，使铜粉与腐蚀性硫化物充分反应。然后取出铜粉，将铜粉表面绝缘油清洗干净。再用硝酸钾在350℃将硫化亚铜氧化为硫酸铜，随后将硫酸铜溶解至水中，用等离子发射光谱检测溶液中的硫酸根含量。通过溶液中硫酸根浓度可计算绝缘油中总腐蚀性硫含量。该方法使用仪器精密，费用较高。在实验过程中需多个步骤加入不同试剂反应，在测试硫酸根含量之前还需绘制标准曲线，操作复杂，需花费大量人力、物力和时间。

为简化测试过程，降低测试成本，提高测试效率。本专利提出了通过计算出与腐蚀性硫反应的铜片质量，再换算出硫腐蚀速率，来间接反映变压器油样的硫腐蚀程度的方法。在老化试验过程中，铜片相对于腐蚀性硫化物而言属于过量，并且华北电力大学的周勇已经通过试验验证了随着DBDS以及十二硫醇的浓度升高，在相同环境下老化相同时间的铜片表面腐蚀会更加严重，因此可以得知油中含腐蚀性硫越高，铜被腐蚀造成的损失量也就越多，与腐蚀性硫反应的铜片质量能够很好的表征油样的腐蚀性程度。该测试的老化过程只需要能够加热到150℃以上的恒温箱即可，成本较低，铜片质量测定借助高精度天平即可，操作简单。在所取油样当地实验室即可完成测试，大大缩短了测试时间和成本，提高了测试效率。

发明内容

本发明的目的是提供一种变压器油中腐蚀性硫定量分析的方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种变压器油中硫腐蚀程度的定量表征方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤S1：对铜片试样进行预处理；步骤S2：将铜片试样置于鼓风干燥箱，控制温度在150℃±2℃加速老化72小时；步骤S3：使用石油醚去除铜片表面残留油渍，稀硝酸去除铜片表面附着的铜的硫化物以及铜的氧化物，纯水去除残留的液体杂质后用酒精擦拭铜片，最后风干称重；步骤S4：采用不含腐蚀性硫的油样进行上述试验，通过老化前和除杂后铜片质量相减得出参与氧化反应的铜片质量；步骤S5：腐蚀性油样老化前和除杂后铜片质量相减得出参与反应的铜片总量，再减去参与氧化反应的铜片质量，得出与腐蚀性硫反应的铜片质量，最后得出单位时间单位面积与腐蚀性硫反应的铜片质量，即硫腐蚀速率，计算公式如下：

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