一种研究温度、电场和气体对铜腐蚀过程影响的试验方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种试验方法，特别是一种研宄温度、电场和气体对铜腐蚀过程影响的试验方法。
【背景技术】
[0002]矿物绝缘油中腐蚀性硫是指在一定条件下能够与银、铜金属发生反应而造成金属腐蚀的硫元素或热不稳定的硫化物，它们对金属铜具有较高的腐蚀活性，能造成电气设备的腐蚀损坏。
[0003]电气绝缘矿物油在使用过程中不可避免地与变压器、电抗器、互感器等电气设备中的银、铜等金属接触，如果绝缘油中存在腐蚀性硫，腐蚀性硫在变压器运行中与铜导线发生反应，在导线表面产生导电物质硫化亚铜(Cu2S)并析出，该物质能渗透、污染绝缘纸和油，使变压器内部电场分布不均匀，局部放电起始电压和电场击穿强度降低，最终导致变压器匝绝缘击穿，变压器线圈烧毁，严重影响了电网的安全稳定经济运行。
[0004]为保证电网的安全稳定运行，研宄抑制腐蚀性硫的方法和具体实施措施具有非常重要的理论和应用意义。
【发明内容】
[0005]针对上述部分问题，本发明提供了一种研宄温度、电场和气体对铜腐蚀过程影响的试验方法，所述方法通过在试验装置中放入纯铜、充入不同的气体以及不同的油后密封，放入烤箱中加压增温，进而分析温度、电场和气体对铜腐蚀过程的影响。
[0006]所述试验装置包括绝缘板、内高压引线柱、罐体；
[0007]所述罐体为U型不锈钢外壳，所述外壳上有第一外沿，所述第一外沿上有密封槽，所述密封槽为O型，内放置密封圈；罐体的侧面上有第一阀门、第二阀门和第三阀门，所述第一阀门用于抽真空，所述第二阀门用于注气，所述第三阀门用于注油出油；
[0008]所述罐体使用绝缘板通过连接件密封；
[0009]所述内高压引线柱安装并固定于绝缘板的中心位置，有尖端的一端通过绝缘板上的通孔伸入罐体内部。
[0010]本发明提供的方法能有效研宄温度、交直流电场、气氛以及钝化剂对铜腐蚀过程的影响，为大型电力变压器抑制腐蚀性硫和相关维护提供有力的科学数据。
【具体实施方式】
[0011]为了能提出抑制变压器油对金属铜的腐蚀、减少变压器事故、延长变压器寿命的有效应对措施，为大型电力变压器抑制腐蚀性硫和相关维护提供有力的科学数据，在一个实施例中提出了一种研宄温度、电场和气体对铜腐蚀过程影响的试验方法，所述方法通过在试验装置中放入纯铜、充入不同的气体以及不同的油后密封，放入烤箱中加压增温，进而分析温度、电场和气体对铜腐蚀过程的影响。其中，所述试验装置包括绝缘板、内高压引线柱、罐体；所述罐体为U型不锈钢外壳，所述外壳上有第一外沿，所述第一外沿上有密封槽，所述密封槽为O型，内放置密封圈；罐体的侧面上有第一阀门、第二阀门和第三阀门，所述第一阀门用于抽真空，所述第二阀门用于注气，所述第三阀门用于注油出油；所述罐体使用绝缘板通过连接件密封；所述内高压引线柱安装并固定于绝缘板的中心位置，有尖端的一端通过绝缘板上的通孔伸入罐体内部。
[0012]在另一个实施例中，所述方法将试验操作过程进行细化，具体包括下述步骤:
[0013]S100，用无水乙醇清洗试验装置的罐体内部，并在清洗后放置半小时；
[0014]S200，将纯铜线放入所述罐体内部；
[0015]S300，将试验装置抽真空，使真空度小于10Pa ；
[0016]S400，通过第二阀门向内注入一个大气压的氮气；
[0017]S500，重复步骤S300、S400、S300多次直到罐体内部没有空气为止；
[0018]S600，通过第三阀门向罐体内部注油；
[0019]S700，注入试验所需的气体；
[0020]S800，将试验装置放入烘箱内，用导线把高压设备的高压端和地与罐体内部相对应的高压端和地连接，关上烘箱门，开始升温，升到实验所需温度，保持30分钟；
[0021]S900，记录试验结果并进行分析。
[0022]在这个实施例中，通过步骤S100，每次试验前用无水乙醇仔细清洗装油用的烧杯、罐体内部内所有部件及缸体内壁，清洗完后放置半小时晾干，目的去除装置内大体积的杂质和灰尘，避免它们在试验中附着在绝缘子表面从而影响试验结果。通过步骤S300、S400、S300的多次操作，能够使得罐体内部内完全没有空气，以便于研宄气体对腐蚀性的影响。而在每次进行新的加压试验前，要进行密封检测，检查完后，把罐体内部放入烘箱内，用导线把高压设备的高压端和地与罐体内部相对应的高压端和地连接，关上烘箱们，开始升温，升到实验所需要的温度，所述罐体内部最高温度可达到150°C，保持30分钟。这时可以进行温度、电场、气氛、钝化剂对腐蚀性影响的研宄，即要研宄不同条件下铜的腐蚀性，包括:
[0023](I)温度对腐蚀性硫过程影响的研宄:通过改变温度，研宄铜线的腐蚀程度；
[0024](2)电场对腐蚀性硫过程影响的研宄:通过改变电场大小以及交直流场，研宄铜线的腐蚀程度；
[0025](3)气体对腐蚀性硫过程影响的研宄:通过改充入气体的种类，比如分别充入氮气、氧气来研宄铜线的腐蚀程度；
[0026]如果没有纯铜线，可以通过下述方法处理得到:将铜线表面用砂纸打磨，然后将打磨过的铜用易挥发且不与铜发生化学反应的溶剂来进行清洗，比如丙酮，石油醚；清洗之后在空气中放置一段时间，以确保所述溶剂全部挥发掉。
[0027]在一个实施例中，利用氮气是惰性气体，抽真空注氮气3次主要目的是清除试验腔内的空气，保证试验腔内真空度高，而且没有空气。在试验腔真空度小于10Pa时，给试验腔体注油。注完油后试验腔上部有一定的真空空间，因为油不能完全注满试验腔。这时如果研宄气氛氧气对腐蚀性的影响，即可给试验腔注氧气(99.99%) ο
[0028]在一个实施例中，用其它惰性气体代替氮气来辅助清除试验腔内的空气。
[0029]在另一个实施例中，在注油后，充入氮气来研宄铜的腐蚀性过程。
[0030]由于试验目的是为了抑制变压器油对金属铜的腐蚀，减少变压器事故，延长变压器寿命，因而所述步骤S600中注入的油进一步限定为添加10ppm的二卞基二硫的变压油，或添加了 10ppm 二卞基二硫和200ppm钝化剂的变压油。
[0031]而如果步骤S600注入的油为添加一定量的二卞基二硫的变压油，则步骤S900包括通过比色版检测铜的腐蚀级别，通过能谱测量铜带表面各个元素的重量比，以判断腐蚀程度，如果铜表面硫元素的含量，硫含量越多，则腐蚀越严重。
[0032]而如果步骤S600注入的油为添加了一定量二卞基二硫、钝化剂的变压油，则步骤S900还包括通过高效液相色谱判断钝化剂的消耗量，并通过能谱检测铜丝表面的氮含量来确定钝化剂的有效性，如果氮含量越多，则说明所述钝化剂抑制腐蚀的效果越好。
[0033]以上对本发明进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域技术人员，依据本发明的思想，在【具体实施方式】及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
【主权项】
1.一种研宄温度、电场和气体对铜腐蚀过程影响的试验方法，其特征在于: 所述方法通过在试验装置中放入纯铜线、充入不同的气体以及不同的油后密封，放入高温试验箱中加压增温，进而分析温度、电场和气体对铜腐蚀过程的影响； 其中，所述试验装置包括绝缘板、内高压引线柱、罐体； 所述罐体为U型不锈钢外壳，所述外壳上有第一外沿，所述第一外沿上有密封槽，所述密封槽为O型，内放置密封圈；罐体的侧面上有第一阀门、第二阀门和第三阀门，所述第一阀门用于抽真空，所述第二阀门用于注气，所述第三阀门用于注油出油； 所述罐体使用绝缘板通过连接件密封； 所述内高压引线柱安装并固定于绝缘板的中心位置，有尖端的一端通过绝缘板上的通孔伸入罐体内部。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于:优选的，所述方法包括下述 具体步骤:S100，用无水乙醇清洗试验装置的罐体内部，并在清洗后放置半小时； S200，将处理过的纯铜线放入所述罐体内部； S300，将试验装置抽真空，使真空度小于10Pa ； S400，通过第二阀门向内注入一个大气压的氮气； S500，重复步骤S300、S400、S300多次，直到罐体内部没有空气为止； S600，通过第三阀门向罐体内部注油，所注入的油量根据试验要求设置，且须将所述纯铜线淹没； S700，注入试验所需的气体； S800，将试验装置放入烘箱内，用导线把高压设备的高压端和地与罐体内部相对应的高压端和地连接，关上烘箱门，开始升温，升到实验所需温度，保持30分钟； S900，记录试验结果并进行分析。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于: 所述纯铜线通过下述方法得到:将铜线表面用砂纸打磨，然后将打磨过的铜用易挥发且不与铜发生化学反应的溶剂来进行清洗；清洗之后在空气中放置一段时间，以确保所述溶剂全部挥发掉。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于: 所述步骤S600中注入的油为添加10ppm的二卞基二硫的变压油，或添加了 10ppm 二卞基二硫和200ppm钝化剂的变压油。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于: 如果步骤S600注入的油为添加10ppm的二卞基二硫的变压油，则步骤S900包括通过比色板检测铜的腐蚀级别，通过能谱测量铜线表面各个元素的重量比，以判断腐蚀程度；若硫含量越多，则腐蚀越严重。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于: 如果步骤S600注入的油为添加了 10ppm 二卞基二硫和200ppm钝化剂的变压油，则步骤S900还包括通过高效液相色谱判断钝化剂的消耗量；并通过能谱检测铜丝表面的氮含量来确定钝化剂的有效性。
【专利摘要】本发明提供了一种研究温度、电场和气体对铜腐蚀过程影响的试验方法，所述方法通过在试验装置中放入纯铜、充入不同的气体以及不同的油后密封，放入高温试验箱中加压增温，进而分析温度、电场和气体对铜腐蚀过程的影响。本发明提供的方法能有效研究温度、交直流电场、气氛以及钝化剂对铜腐蚀过程的影响，为大型电力变压器抑制腐蚀性硫和相关维护提供有力的科学数据。
【IPC分类】G01N17-00
【公开号】CN104792691
【申请号】CN201510193987
【发明人】于钦学, 李亚飞, 郑文杰, 钟力生
【申请人】西安交通大学
【公开日】2015年7月22日
【申请日】2015年4月22日