预测油浸电气设备中异常发生的可能性的方法

专利名称：预测油浸电气设备中异常发生的可能性的方法
技术领域：
本发明涉及预测关于变压器等油浸电气设备的硫化腐蚀的异常发生的可能性的方法，更具体地，涉及由成为硫化腐蚀的原因的硫系化合物与铜的反应生成物的绝缘油中浓度预测起因于硫化腐蚀的异常发生的可能性的方法。
背景技术：
油浸变压器等油浸电气设备，作为其绝缘油，有含有硫成分的绝缘油。这种情况下，已知由于油浸电气设备的铜部件与绝缘油中的硫成分的反应，生成导电性的硫化铜 (硫化腐蚀)而附着于绝缘纸等，引起绝缘破坏，因此有时对油浸电气设备产生致命的损伤。但是，其生成机理的详细情况尚不清楚，在不使既设的油浸电气设备停止的情况下难以诊断硫化铜的生成引起的油浸电气设备的异常的有无。因此，为了避免硫化腐蚀引起的各种问题，现状是不得不依赖于尽可能难以发生硫化腐蚀的油浸电气设备的开发。作为难以发生硫化腐蚀的油浸电气设备的开发，可以列举难以发生硫化腐蚀的绝缘油的选择、从绝缘油将硫化合物除去技术的开发，作为前者的实例，专利文献1中公开了将一定量的绝缘油和具有规定的表面积的铜板封入容器中，在规定的温度下加热规定的时间后，测定绝缘油中含有的油中溶解铜和硫酸离子的含有率，通过各个含有率之和来诊断绝缘油的硫化腐蚀性的方法(专利文献1 特开平7-33M46号公报(第3页W003]))。另一方面，对于硫化腐蚀以外的油浸电气设备的不良发生，提出了多个通过检测某种化合物来诊断过热异常、放电异常的方法。例如，专利文献2中公开了根据由运转中的油浸电气设备通常检测不到、只在过热、放电异常时容易检测的化合物，即醋酸[CH3COOH]、 3-戊酮[CH3CH2C0CH2CH3]、2，5- 二甲基呋喃[C6H8O]、丁醛[CH3CHCHCH0]、2-甲氧基乙醇 [C3H8O2]、甲硫醇[CH3SH]、二甲硫[(CH3)S2]、氨 _、1，3_ 二嗪[C4H4N2]、甲基乙烯基乙炔 [C5H6], 2-甲基-1，3-丁二烯[C5H8]的检测的有无，诊断油浸电气设备内部的过热异常或放电异常的方法(专利文献2 特开平9-72892号公报(权利要求2))。此外，专利文献3中，公开了将电气绝缘油中的下述化合物用于油浸变压器、电抗器、自动电压调节器等油浸电气设备、油浸电缆等的异常诊断的方法。公开了由油浸变压器、电抗器、自动电压调节器等油浸电气设备、油浸电缆等的电机绝缘油中含有的二氧化碳[CO2]、一氧化碳[CO]、甲烷[CH4]、氧[H2]、乙烧[C2H6]、乙烯[C2H4]、乙炔[C2H2]等各种气体量，进行油浸电气设备等的劣化状况的推定、异常诊断的方法(专利文献3 特开 2000-241401 号公报(第 2 页
))。此外，专利文献4、5中公开了对油中的羟甲基糠醛、糠醛进行定量作为绝缘纸的劣化指标，诊断油浸电气设备的绝缘构件的异常的方法(专利文献4 特开平5-315147号公报(第2页权利要求1 3)、专利文献5 特开平8-124751号公报(第2页权利要求2))。但是，这样的油浸电气设备的诊断方法，对于绝缘纸的劣化、流动带电等油浸电气设备的现状的不利情况的诊断有效，但不能诊断油浸电气设备的硫化铜的生成引起的将来的不利情况的可能性。
现有技术文献专利文献专利文献1 特开平7-33M46号公报专利文献2 特开平9-72892号公报专利文献3 特开2000-241401号公报专利文献4 特开平5-315147号公报专利文献5 特开平8-124751号公报

发明内容
发明要解决的问题本发明的目的在于提供通过现状的油浸电气设备的分析，预测将来该油浸电气设备中发生硫化铜生成引起的不利情况的可能性的方法。用于解决问题的手段本发明人深入研究，结果发现了由时效劣化油的分析推定绝缘油中含有的硫化铜生成的原因物质的初期浓度，由该原因物质的初期浓度的推定值能够预测油浸电气设备中硫化铜生成引起的不利情况发生的可能性的方法。S卩，本发明涉及预测油浸电气设备中异常发生的可能性的方法，其为由从运转中的变压器采取的绝缘油的成分分析，算出该绝缘油中的未使用时的二苄二硫(以下有时简写为DBDQ浓度的推测值，由该推测值的高低预测油浸电气设备中异常发生的可能性的预测方法。本发明中，优选地，通过上述绝缘油的成分分析，对上述绝缘油中的联苄(以下有时简写为BiBZ)和/或二苄基硫(以下有时简写为DBS)的浓度以及二苄二硫的浓度进行定量。 此外，本发明中，优选地，由通过上述绝缘油中的成分分析而定量的上述绝缘油中的联苄和/或二苄基硫的浓度，算出上述绝缘油中的未使用时开始的二苄二硫浓度的减少量的推定值，在通过上述绝缘油中的成分分析而定量的二苄二硫的浓度加上该减少量的推定值，从而算出上述绝缘油中的未使用时的二苄二硫浓度的推测值。这种情况下，更优选地，预先通过使经过时间和温度条件变化来对添加了二苄二硫的绝缘油中的一定时间经过后的二苄二硫的减少量以及联苄和/或二苄基硫的生成量进行定量，从而作成各温度下的二苄二硫的减少量与联苄和/或二苄基硫的生成量的关系式，基于该关系式，由上述绝缘油的温度条件、通过上述绝缘油中的成分分析而定量的上述绝缘油中的联苄和/或二苄基硫的浓度，算出上述绝缘油中的未使用时开始的二苄二硫浓度的减少量的推定值。此外，优选地，上述绝缘油中的二苄二硫的浓度的定量、上述绝缘油中的联苄和/ 或二苄基硫的浓度的定量，使用气相色谱法进行。发明的效果根据本发明，能够预测由于油浸电气设备的经年劣化而发生的硫化铜生成量，由该预测能够预测时效油浸电气设备的硫化腐蚀引起的异常发生的可能性。


图1为表示在165°C下进行加热时的联苄生成量与DBDS的减少量的关系的坐标图。图2为表示在165°C下进行加热时的二苄基硫生成量与DBDS的减少量的关系的坐标图。图3为表示绘制联苄量与DBDS减少量的关系时的斜率与温度的关系的坐标图。图4为表示绘制二苄基硫量与DBDS减少量的关系时的斜率与温度的关系的坐标图。
具体实施例方式已知通过在绝缘油中添加DBDS，容易生成硫化铜，但其生成机理的详细情况尚不清楚。对于反应机理深入研究的结果，可知作为第一阶段，发生DBDS吸附于铜板的反应， 作为第二阶段，发生DBDS与铜反应而生成DBDS-Cu络合物的反应，作为第三阶段，发生二苄二硫-Cu络合物分解为苄自由基(benzyl radical)和苄基硫自由基(benzyl sulfenyl radical)和硫化铜的反应。进而，苄自由基和苄基硫自由基各自之间或者两者相互反应，生成联苄、二苄基硫和DBDS。因此，通过对联苄、二苄基硫进行定量，能够推定DBDS的消耗量(减少量)，由这样求出的DBDS的减少量的推定值与通过分析求出的DBDS残存量的和，能够估计DBDS的初期浓度。联苄、二苄基硫的定量可采用各种公知的分析方法进行，作为分析方法，可以列举气相色谱法等。为了由绝缘油中的DBDS的初期浓度预测硫化腐蚀引起的异常发生的可能性，例如，预先使用DBDS的初期浓度不同的绝缘油进行腐蚀试验，由其结果求出DBDS的浓度的阈值，从而如果DBDS的初期浓度的推定值比该阈值高，能够预测将来由硫化腐蚀引起的异常发生的可能性高，如果比该阈值低，能够预测将来由硫化腐蚀引起的异常发生的可能性低。作为本发明适用的油浸电气设备中含有的绝缘油，可以列举例如矿物油、含硫成分的合成油等，优选含硫成分的绝缘油。(实施方式1)以下通过具体的研究结果，示出本发明的程序。首先，基于作为ASTM(美国试验 材料协会American Society for Testing and Materials)的试验方法的ASTM D 1275B，准备不含腐蚀性的硫确认后的变压器油。接着， 在该变压器油中添加规定量的DBDS。本实验中，添加了 30和300ppm的DBDS。将该变压器油4g和铜板封入具有IOcc的内容积的瓶中，塞上橡胶栓后在规定的温度和时间下进行加热。加热后的变压器油中含有的DBDS、二苄基硫和联苄采用气相色谱/质量分析器 (GC/MS)进行分析，能够求出这些化合物的浓度。作为实例，在165°C下进行加热的情况下，将各个时间经过后的、生成的联苄浓度 (单位ppm) (S卩，BiBZ生成量)和DBDS浓度(单位ppm)的减少量的关系示于图1。图1中示出了 DBDS的初期浓度为30ppm的情形和300ppm的情形的数据，图中的“线性(300ppm) ”， 是基于DBDS的初期浓度为300ppm的情形的数据，采用最小二乘法拟合的直线，用关系式y = 0.3325x(式中，y为DBDS减少量，χ为BiBZ浓度)表示。如图1中所示，在联苄量与 DBDS减少量之间具有良好的相关性，由从图1的数据作成的两者的关系式和联苄量的定量值，能够推定该温度下的DBDS的减少量。此外，在DBDS的初期浓度为30ppm的情形和为 300ppm的情形下，在初期浓度引起的DBDS减少量与联苄浓度的相关性上没有发现差异。该结果表示即使DBDS的初期浓度变化，联苄生成量与DBDS的减少量的关系式同样成立。由以上可知，如果确定联苄生成量和温度，DBDS的减少量的推定值可由预先作成的关系式求出。而且，由变压器油中残存的DBDS的浓度的定量值和DBDS的减少量的推定值之和，能够求出初期的DBDS浓度的推定值。同样地，通过测定绝缘油中的二苄基硫浓度(即DBS生成量)，能够求出DBDS的初期浓度的推定值。图2中示出二苄基硫浓度(单位ppm)和DBDS浓度(单位ppm)的减少量的关系。图1中示出了 DBDS的初期浓度为30ppm的情形和300ppm的情形的数据， 图中的“线性(300ppm) ”，是基于DBDS的初期浓度为300ppm的情形的数据，采用最小二乘法拟合的直线，用关系式y = 23. 08x(式中，y为DBDS减少量，χ为BiBZ浓度)表示。如图2中所示，二苄基硫生成量与DBDS减少量之间存在相关性，由二苄基硫量能够求出该温度下的DBDS减少量。由以上可知，与联苄的情形同样地，如果二苄基硫量和温度确定，DBDS的减少量的推定值可由预先作成的关系式求出。而且，由变压器油中残存的DBDS的浓度的定量值与 DBDS的减少量的推定值之和，能够求出初期的DBDS浓度的推定值。如前面所述，副产物(意味着联苄和/或二苄基硫。下同)与DBDS减少量的关系是温度的函数。因此，如果预先考察该关系的温度依存性，能够求出任意的温度下的副产物量与DBDS的关系。图3是表示绘制联苄量与DBDS减少量的关系时的斜率(DBDS减少量/Bi BZ 生成量的重量比)与温度的关系的坐标图。再有，图中的线段是基于各温度下的斜率(DBDS减少量/Bi BZ生成量)的数据，采用最小二乘法拟合的直线，用关系式y = 0. 1757x+^.506(式中，y为斜率，χ为温度)表示。如图3所示，斜率与温度之间存在良好的直线关系，由该关系能够算出任意的温度下的斜率。此外，对时效变压器油中含有的副产物量和DBDS的残存量进行定量，通过上述斜率和副产物量的乘积，算出DBDS的消耗量，算出该消耗量与DBDS的残存量之和，从而能够求出DBDS的初期浓度的推测值。此外，如图4所示，对于二苄基硫量和DBDS减少量，斜率和温度之间也具有良好的直线关系，因此由DBDS的定量值(残存量)和二苄基硫的定量值(副产物量)能够求出 DBDS的初期浓度的推测值。进而，例如，联苄的摩尔换算量和二苄基硫的摩尔换算量的总量与DBDS减少量具有良好的相关关系的情况下，由联苄和二苄基硫的定量值与DBDS的定量值，也能够求出DBDS的初期浓度的推测值。如上所述，绝缘油中的DBDS的初期量与硫化铜生成量成比例，但DBDS的初期量的阈值因油浸电气设备的构造、材质等而变动。例如，绝缘物的厚度足够厚时，对于硫化铜生成量的容许值也变大，因此将阈值设定得高。相反，绝缘物的厚度薄的情况下，将阈值设定得低。具体地，作为设定阈值的方法，可以列举例如用作为绝缘油的腐蚀性硫的试验已广泛使用的试验确定阈值的方法。作为这种试验，例如在国内，常常使用作为JIS标准试验法的JIS C 2101的17(腐蚀性硫试验)，在海外，常常使用作为ASTM(美国试验·材料协会)的试验方法的ASTM D 1275B等。例如，根据JIS C 2101的17 (腐蚀性硫试验)，可按照下述顺序确定阈值。首先， 准备在JIS C 2101的17中不显示腐蚀性的绝缘油。例如，烷基苯、α-烯烃等不含硫的合成油适合。在该绝缘油中溶解规定量的DBDS，制成试料油。对这样作成的试料油，采用JIS C 2101的17. 2 17. 5中记载的方法实施试验，采用JIS C 2101的17. 6中记载的方法判定腐蚀性。作为一例，对于溶解了 50、100、150、200ppm的DBDS的试料油，采用上述方法判定腐蚀性的情况下，例如，含有50和IOOppm的DBDS的试料油显示非腐蚀性，含有150和 200ppm的DBDS的试料油显示腐蚀性的情况下，将作为显示非腐蚀性的上限的IOOppm设定为阈值。油浸电气设备的绝缘油中的DBDS的初期浓度的推定值为其以上的情况下，该油浸电气设备存在因硫化铜而产生不利情况的可能性，可进行敦促注意等处置。应理解此次公开的实施方式在所有方面为例示，不是限制性的。本发明的范围不是上述说明，而是由权利要求表示，意在包括与权利要求均等的含义和范围内的所有的变形。
权利要求
1.预测方法，是预测油浸电气设备中异常发生的可能性的方法，其中由从运转中的变压器采取的绝缘油的成分分析，算出该绝缘油中的未使用时的二苄二硫浓度的推测值，由该推测值的高低预测油浸电气设备中异常发生的可能性。
2.权利要求1所述的预测方法，其中通过上述绝缘油的成分分析，对上述绝缘油中的联苄和/或二苄基硫的浓度以及二苄二硫的浓度进行定量。
3.权利要求2所述的预测方法，其中由通过上述绝缘油中的成分分析而定量的上述绝缘油中的联苄和/或二苄基硫的浓度，算出上述绝缘油中的从未使用时开始的二苄二硫浓度的减少量的推定值，在通过上述绝缘油中的成分分析而定量的二苄二硫的浓度加上该减少量的推定值，从而算出上述绝缘油中的未使用时的二苄二硫浓度的推测值。
4.权利要求3所述的预测方法，其中预先通过使经过时间和温度条件变化来对添加了二苄二硫的绝缘油中的一定时间经过后的二苄二硫的减少量以及联苄和/或二苄基硫的生成量进行定量，从而作成各温度下的二苄二硫的减少量与联苄和/或二苄基硫的生成量的关系式，基于该关系式，由上述绝缘油的温度条件、通过上述绝缘油中的成分分析而定量的上述绝缘油中的联苄和/或二苄基硫的浓度，算出上述绝缘油中的从未使用时开始的二苄二硫浓度的减少量的推定值。
5.权利要求1所述的预测方法，其中使用气相色谱法对上述绝缘油中的二苄二硫的浓度进行定量。
6.权利要求1所述的预测方法，其中使用气相色谱法对上述绝缘油中的联苄和/或二苄基硫的浓度进行定量。
全文摘要
本发明涉及预测油浸电气设备中异常发生的可能性的方法，是由从运转中的变压器采取的绝缘油的成分分析，算出该绝缘油中的未使用时的二苄二硫浓度的推测值，由该推测值的高低预测油浸电气设备中异常发生的可能性的预测方法。
文档编号H01F41/00GK102265357SQ20098015229
公开日2011年11月30日 申请日期2009年4月21日 优先权日2008年12月25日
发明者外山悟, 水野康太, 网本刚, 谷村纯二 申请人:三菱电机株式会社