基于氧气存在情况下检验绝缘油中腐蚀性硫化物存在的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于电气工程与材料科学领域交叉范畴，具体来说，是一种基于氧气存在下，通过利用扫描电镜研究铜导线微观形貌与腐蚀产物生成情况，判断绝缘油组分中是否存在腐蚀性硫化物的检验方法。
【背景技术】
[0002]油纸绝缘是油浸式电力变压器、套管、电抗器及电容器等电网中重要输变电设备的主要绝缘构成形式，油纸绝缘在热、电场和氧气、酸、水分等因素等作用下发生的性能劣化及电气特性衰退，是造成油浸式输变电设备故障的重要因素之一。大部分研究成果普遍认为，油纸绝缘材料的老化机理是在上述各因素作用下，构成油纸材料的纤维分子长链和构成绝缘油的烃类化合物发生分解，造成分子链变短，生成呋喃化合物、水分、酸等极性小分子物质溶解于油中，从而造成油纸绝缘的机械、电气性能发生下降。但近年来，一种造成油纸绝缘性能下降的新现象一一 “油硫腐蚀导致绝缘性能衰退”现象逐渐得到了人们的认识和关注。该现象主要是由于绝缘油中的腐蚀性硫化物与铜导线发生反应，生成一种半导体硫化亚铜沉积在绝缘纸上，并在绝缘纸层间发生转移，降低油纸绝缘的电导率、增加介质损耗，并最终造成击穿事故。国际大电网CIGRE委员会于2005年和2009年相继成立了WGA2-32和A2-40工作组，对“变压器中的硫化亚铜”及“硫化亚铜的长期抑制及危害评估”等问题开展了专题研究。研究报告指出，虽然严格控制矿物油的来源及硫元素含量可以一定程度上降低该现象的发生概率，但实际上并无法完全阻止由该现象引起的危害，因为只要变压器绝缘油中腐蚀性硫的含量达到lppm，就会腐蚀变压器中的铜材料。CIGRE在研究报告中指出“关于变压器中的油硫腐蚀现象还有很多问题有待进一步认识、研究和解决”。
[0003]近五年来，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性硫的危害、来源、相关检测标准、抑制措施等都进行了研究。变压器(含电抗器)绝缘油使用的大多数进口油，集中在几个大的绝缘油生产供应商:日本三菱、瑞典尼纳斯、壳牌，国产油一般为新疆克拉玛依和兰州油，从普查结果显示，国产油和三菱油、壳牌油一般不含腐蚀性硫，而尼纳斯油基本上全部存在腐蚀性硫问题。尼纳斯油制造公司给出的建议为:在运行变压器油中加入钝化剂。而且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、0、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。但钝化剂不能使已形成的硫化铜出现逆向反应而只能抑制腐蚀进一步发生，并且钝化剂是会随时间不断消耗的。但在国产油和三菱油、壳牌油这些不含腐蚀性硫的绝缘油中仍存在非活性硫，比如:国产克拉玛依油中硫含量约为890ppm。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。同时电力设备中微量氧气的存在也会加速腐蚀的进行。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，尤其是考虑到微量氧气的存在下对变压器进行腐蚀性硫的检测，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】
[0004]技术问题:本发明所要解决的技术问题是:提供一种基于氧气存在下，通过利用扫描电镜研究铜导线微观形貌与腐蚀产物生成情况，判断绝缘油组分中是否存在腐蚀性硫化物的检验方法。
[0005]技术方案:为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是:
[0006]基于氧气存在情况下检验绝缘油中腐蚀性硫化物存在的方法，其特征在于，该测量方法包括以下步骤:
[0007]步骤1.将用绝缘纸包裹好的铜导线利用线切割切设备割成若干形状均匀的样品置于真空箱中，于80-100°C下干燥12-72小时，后冷却至20-40 °C，浸入已脱气除水的新变压器油(不含有腐蚀性硫化物，总硫含量< 100ppm)并保持12-48小时；
[0008]步骤2.向绝缘油中添加DBDS，浓度为O-lOOOppm，并按油(质量g):(表面积cm2)之比范围为2-50，向锥形瓶中添加绝缘油，同时将浸油后的铜导线样品装入锥形瓶内，保持铜绕组竖直悬挂浸入绝缘油，后将锥形瓶置于真空充氮箱中，抽真空并于真空状态下充氮至一个标准大气压，后在密闭的、充满氮气的环境下进行密封；
[0009]步骤3.将上述密封铜绕组样品至于真空老化箱中，控制温度80-200°C，真空度0.0l-1MPa进行热老化试验，热老化时间为72-1000小时，将铜绕组剥除绝缘纸，线切割后进行检测；
[0010]步骤4.直接观察铜导线表面情况，进一步利用扫描电子显微镜/能谱对铜导线表面微观形貌及元素种类与含量进行检测，观察腐蚀坑大小、深度与腐蚀产物生成情况。(如在铜导线表面出现腐蚀坑，并在腐蚀坑中出现形状为立方体的腐蚀产物)
[0011]本发明的有益效果:目前尚无考虑到氧气存在情况下，通过观察铜导线微观形貌与腐蚀产物情况，检验绝缘油中腐蚀性硫化物是否存在的方法。本发明具有以下有益效果:
[0012]本发明的检验方法考虑到电力设备中有少量氧气存在情况，通过调节老化环境真空度控制氧气浓度，对铜导线进行加速热老化。通过利用扫描电镜对铜导线表面微观形貌(腐蚀坑分布及深度)和腐蚀产物生成情况，检验绝缘油中腐蚀性硫化物是否存在，由此检测电力设备运行状态。
【附图说明】
[0013]图1，图2为本发明实例I步骤4中在绝缘油中老化后铜导线样品表面的微观形貌；
[0014]图3，图4，图5为本发明实例2步骤4中在200ppmDBDS绝缘油中老化后铜导线样品表面的微观形貌及腐蚀产物生成情况；
[0015]图6，图7，图8为本发明实例3步骤4中在500ppmDBDS绝缘油中老化后铜导线样品表面的微观形貌及腐蚀产物生成情况。
【具体实施方式】
[0016]下面结合附图与实施例，对本发明的技术方案进行详细说明。
[0017]实施例1:
[0018]本发明的一种考虑到氧气存在情况下检验绝缘油中腐蚀性硫化物存在的方法，包括以