一種變壓器銅線圈硫腐蝕狀態(tài)的評估方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種變壓器銅線圈硫腐蝕狀態(tài)的監(jiān)測方法；屬于變壓器狀態(tài)監(jiān)測技術 領域。
【背景技術】
[0002] 絕緣油是一種包含直連烷烴、環(huán)烷烴和芳香烴的石油煉制產(chǎn)品，被廣泛應用于變 壓器類設備。絕緣油中包含的部分硫化物等能夠造成變壓器銅繞組的腐蝕，對大量運行中 絕緣油進行檢測，結(jié)果表明絕緣油對銅片腐蝕的情況普遍存在。含有腐蝕性硫的絕緣油長 期運行后會在銅線圈表面生成硫化亞銅，降低絕緣紙的絕緣性能，嚴重時會導致變壓器絕 緣層擊穿燒毀。國內(nèi)外已有數(shù)十臺變壓器因為腐蝕性硫問題而燒毀。由于變壓器為封閉體 系，運行期間為帶電狀態(tài)，銅線圈被絕緣紙包裹，即使停電吊罩也無法觀察到內(nèi)部狀況，且 目前的電氣試驗無法對銅線圈表面所產(chǎn)生硫化亞銅的狀況進行檢測，嚴重威脅變壓器安全 穩(wěn)定運行。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003] 針對現(xiàn)有技術中變壓器內(nèi)部銅線圈存在安全隱患，而無法對其進行檢測的缺陷， 本發(fā)明的目的是在于提供一種在不停止變壓器正常運行情況下，能及時準確判斷銅繞組的 硫腐蝕狀態(tài)及作出相應應對策略的方法。
[0004] 為了實現(xiàn)本發(fā)明的技術目的，本發(fā)明提供了一種變壓器銅線圈硫腐蝕狀態(tài)的評估 方法，該方法是變壓器運行期間，在某段時間間隔內(nèi)對絕緣油中的硫濃度進行先后兩次檢 測，得出所述時間間隔內(nèi)絕緣油中硫濃度的變化差值；根據(jù)物質(zhì)守恒原理由硫濃度的變化 差值得出生成的硫化亞銅質(zhì)量；再由硫化亞銅質(zhì)量結(jié)合已知條件：硫化亞銅密度和變壓器 出廠時銅線圈的總表面積，推算出銅線圈表面沉積的硫化亞銅平均厚度；依據(jù)硫化亞銅的 平均厚度即可確定變壓器銅線圈硫腐蝕狀態(tài)。
[0005] 本發(fā)明的技術方案巧妙地利用物質(zhì)守恒原理，將絕緣油中的硫濃度變化量與變壓 器銅線圈的硫化亞銅生成量關聯(lián)起來，即可通過檢測絕緣油中的硫濃度變化量，能夠快速、 準確地檢測出銅線圈的腐蝕程度，并作出相應的正常運行、降負荷運行或停電濾油處理等 決策，有效避免了因為絕緣油腐蝕性硫造成變壓器損壞事故發(fā)生。
[0006] 本發(fā)明的變壓器銅線圈硫腐蝕狀態(tài)的評估方法還包括以下優(yōu)選方案。
[0007] 優(yōu)選的方案中生成的硫化亞銅質(zhì)量根據(jù)如下公式計算：
[0008] mCu2S= (C2 -Cl)XMoilX(MCu2S/MS)；
[0009] 其中，
[0010] mCu2S為硫化亞銅質(zhì)量，
[0011] Cl為第一次檢測得到的硫質(zhì)量百分比濃度，
[0012] C2為第二次檢測得到的硫質(zhì)量百分比濃度，
[0013] Moil為變壓器油重，
[0014] M Cu2S為硫化亞銅分子量，
[0015] MS為硫元素分子量。
[0016] 該優(yōu)選方案中，依據(jù)硫的物質(zhì)守恒定律，根據(jù)絕緣油中的硫的減少量能準確地推 算出銅線圈由硫腐蝕生成的硫化亞銅的量。
[0017] 優(yōu)選的方案中由硫化亞銅質(zhì)量及硫化亞銅密度即可得到銅線圈表面沉積的硫化 亞銅總體積，再由硫化亞銅總體積及變壓器出廠時銅線圈的總表面積，即可得出銅線圈表 面沉積的硫化亞銅平均厚度。該優(yōu)選方案中由于銅線圈表面生成的硫化亞銅厚度一般在納 米和微米級別，所以由沉積的硫化亞銅而引起的銅線圈表面積的變化可以忽略不計，依據(jù) 該方法可以較為準確地得出在銅線圈表面沉積的硫化亞銅平均厚度。
[0018] 優(yōu)選的方案中變壓器銅線圈硫腐蝕狀態(tài)根據(jù)硫化亞銅的平均厚度來確定風險等 級：高風險A級：硫化亞銅平均厚度> 5000nm，中風險B級：硫化亞銅平均厚度> lOOOnm， 且< 5000nm，低風險C級：硫化亞銅平均厚度> 100nm，且< lOOOnm，無風險D級：硫化亞銅 平均厚度彡IOOnm0
[0019] 本發(fā)明的變壓器銅線圈硫腐蝕狀態(tài)的評估方法包括如下具體步驟：
[0020] (1)在一段時間間隔內(nèi)檢測兩次絕緣油中硫元素含量；
[0021] (2)計算絕緣油中硫元素的濃度變化差值；
[0022] (3)根據(jù)油重、硫元素的濃度變化可計算產(chǎn)生硫化亞銅的質(zhì)量，計算公式如下：
[0023] mCu2S = (C2 - Cl) XMoilX (M Cu2S/MS);
[0024] 其中，
[0025] mCu2S為硫化亞銅質(zhì)量，
[0026] Cl為第一次檢測得到的硫質(zhì)量百分比濃度，
[0027] C2為第二次檢測得到的硫質(zhì)量百分比濃度，
[0028] Mo i 1為變壓器油重，
[0029] MCu2S為硫化亞銅分子量，
[0030] MS為硫兀素分子量；
[0031] (4)根據(jù)硫化亞銅的質(zhì)量和密度（查資料可得約為5. 6g/mL)計算出硫化亞銅的體 積；
[0032] (5)根據(jù)硫化亞銅的體積和變壓器出廠時銅繞組的總表面積計算硫化亞銅在銅線 圈表面沉積的厚度；
[0033] (6)根據(jù)硫化亞銅的厚度對絕緣紙絕緣性能的影響可以將腐蝕性硫風險等級劃分 為高風險A級：硫化亞銅平均厚度> 5000nm，中風險B級：硫化亞銅平均厚度> lOOOnrn，且 < 5000nm，低風險C級：硫化亞銅平均厚度> 100nm，且< lOOOnrn，無風險D級：硫化亞銅平 均厚度< IOOnm ;
[0034] (7)將步驟（6)所劃分的風險等級，可以對運行變壓器相應做出正常運行、降負荷 運行、停電濾油處理等決策，有效避免因為絕緣油腐蝕性硫造成變壓器損壞事故。
[0035] 相對現(xiàn)有技術，本發(fā)明的技術方案帶來的有益效果是：該方法快速、準確，且能有 效判斷帶電監(jiān)測變壓器銅繞組的腐蝕狀態(tài)，通過劃分風險等級，有效決策，避免變壓器損 壞；能夠大大降低變壓器因為絕緣油中腐蝕性硫所產(chǎn)生的安全風險，從而擁有良好的經(jīng)濟 效益和安全效益。
【具體實施方式】
[0036] 以下實施例旨在進一步說明本
【發(fā)明內(nèi)容】
，而不是限制本發(fā)明權(quán)利要求的保護范 圍。
[0037] 實施例1
[0038] (1)采用等離子體發(fā)射光譜間隔3年兩次檢測某臺IlOkV變壓器油中硫元素含量 為 500mg/kg和 400mg/kg;
[0039] (2)兩次檢測硫元素濃度的差值為100mg/kg;
[0040] (3)此臺變壓器油重20噸，根據(jù)公式計算可得硫化亞銅質(zhì)量為IOkg;
[0041] (4)硫化亞銅的體積為I. 8L，查詢資料得到線圈銅導線總表面積為264m2,計算出 硫化亞銅的厚度為6800nm ;
[0042] (5)根據(jù)風險等級劃分，該變壓器處于高風險A級。
【主權(quán)項】
1. 一種變壓器銅線圈硫腐蝕狀態(tài)的評估方法，其特征在于，變壓器運行期間，在某段 時間間隔內(nèi)對絕緣油中的硫濃度進行先后兩次檢測，得出所述時間間隔內(nèi)絕緣油中硫濃度 的變化差值；根據(jù)物質(zhì)守恒原理由硫濃度的變化差值得出生成的硫化亞銅質(zhì)量；再由硫化 亞銅質(zhì)量結(jié)合已知條件：硫化亞銅密度和變壓器出廠時銅線圈的總表面積，推算出銅線圈 表面沉積的硫化亞銅平均厚度；依據(jù)硫化亞銅的平均厚度即可確定變壓器銅線圈硫腐蝕狀 〇2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的變壓器銅線圈硫腐蝕狀態(tài)的評估方法，其特征在于，生成的 硫化亞銅質(zhì)量根據(jù)如下公式計算： =(C:'一Ci)XMor/X(MCm/M.s)； 其中， 為硫化亞銅質(zhì)量， Q為第一次檢測得到的硫質(zhì)量百分比濃度， C2為第二次檢測得到的硫質(zhì)量百分比濃度， Mm1S變壓器油重， M04*5:為硫化亞銅分子量， Ms為硫元素分子量。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的變壓器銅線圈硫腐蝕狀態(tài)的評估方法，其特征在于，由硫化 亞銅質(zhì)量及硫化亞銅密度即可得到銅線圈表面沉積的硫化亞銅總體積，再由硫化亞銅總體 積及變壓器出廠時銅線圈的總表面積，即可得出銅線圈表面沉積的硫化亞銅平均厚度。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的變壓器銅線圈硫腐蝕狀態(tài)的評估方法，其特征在于，所述的 變壓器銅線圈硫腐蝕狀態(tài)根據(jù)硫化亞銅的平均厚度來確定風險等級：高風險A級：硫化亞 銅平均厚度> 5000nm，中風險B級：硫化亞銅平均厚度>lOOOnm，且< 5000nm，低風險C級： 硫化亞銅平均厚度>lOOnm，且<lOOOnm，無風險D級：硫化亞銅平均厚度<lOOnm。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種變壓器銅線圈硫腐蝕狀態(tài)的評估方法，該方法是變壓器運行期間，在某段時間間隔內(nèi)對絕緣油中的硫濃度進行先后兩次檢測，得出所述時間間隔內(nèi)絕緣油中硫濃度的變化差值；根據(jù)物質(zhì)守恒原理由硫濃度的變化差值得出生成的硫化亞銅質(zhì)量；再由硫化亞銅質(zhì)量結(jié)合已知條件：硫化亞銅密度和變壓器出廠時銅線圈的總表面積，推算出銅線圈表面沉積的硫化亞銅平均厚度；依據(jù)硫化亞銅的平均厚度即可確定變壓器銅線圈硫腐蝕狀態(tài)；該方法快速、準確，且能有效判斷帶電監(jiān)測變壓器銅繞組的腐蝕狀態(tài)，通過劃分風險等級，有效決策，能夠大大降低變壓器因為絕緣油中腐蝕性硫所產(chǎn)生的安全風險，從而擁有良好的經(jīng)濟效益和安全效益。
【IPC分類】G01N17/00, G06F19/00
【公開號】CN105092458
【申請?zhí)枴緾N201510498456
【發(fā)明人】萬濤, 周舟, 馮兵, 何鐵祥, 龔尚昆, 李臻
【申請人】國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)湖南省電力公司, 國網(wǎng)湖南省電力公司電力科學研究院
【公開日】2015年11月25日
【申請日】2015年8月13日