[发明专利]一种变压器铜线圈硫腐蚀状态的评估方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种变压器铜线圈硫腐蚀状态的监测方法；属于变压器状态监测技术领域。

背景技术

绝缘油是一种包含直连烷烃、环烷烃和芳香烃的石油炼制产品，被广泛应用于变压器类设备。绝缘油中包含的部分硫化物等能够造成变压器铜绕组的腐蚀，对大量运行中绝缘油进行检测，结果表明绝缘油对铜片腐蚀的情况普遍存在。含有腐蚀性硫的绝缘油长期运行后会在铜线圈表面生成硫化亚铜，降低绝缘纸的绝缘性能，严重时会导致变压器绝缘层击穿烧毁。国内外已有数十台变压器因为腐蚀性硫问题而烧毁。由于变压器为封闭体系，运行期间为带电状态，铜线圈被绝缘纸包裹，即使停电吊罩也无法观察到内部状况，且目前的电气试验无法对铜线圈表面所产生硫化亚铜的状况进行检测，严重威胁变压器安全稳定运行。

发明内容

针对现有技术中变压器内部铜线圈存在安全隐患，而无法对其进行检测的缺陷，本发明的目的是在于提供一种在不停止变压器正常运行情况下，能及时准确判断铜绕组的硫腐蚀状态及作出相应应对策略的方法。

为了实现本发明的技术目的，本发明提供了一种变压器铜线圈硫腐蚀状态的评估方法，该方法是变压器运行期间，在某段时间间隔内对绝缘油中的硫浓度进行先后两次检测，得出所述时间间隔内绝缘油中硫浓度的变化差值；根据物质守恒原理由硫浓度的变化差值得出生成的硫化亚铜质量；再由硫化亚铜质量结合已知条件：硫化亚铜密度和变压器出厂时铜线圈的总表面积，推算出铜线圈表面沉积的硫化亚铜平均厚度；依据硫化亚铜的平均厚度即可确定变压器铜线圈硫腐蚀状态。

本发明的技术方案巧妙地利用物质守恒原理，将绝缘油中的硫浓度变化量与变压器铜线圈的硫化亚铜生成量关联起来，即可通过检测绝缘油中的硫浓度变化量，能够快速、准确地检测出铜线圈的腐蚀程度，并作出相应的正常运行、降负荷运行或停电滤油处理等决策，有效避免了因为绝缘油腐蚀性硫造成变压器损坏事故发生。

本发明的变压器铜线圈硫腐蚀状态的评估方法还包括以下优选方案。

优选的方案中生成的硫化亚铜质量根据如下公式计算：

mCu₂S＝(C2－C1)×Moil×(MCu₂S/MS)；

其中，

mCu₂S为硫化亚铜质量，

C1为第一次检测得到的硫质量百分比浓度，

C₂为第二次检测得到的硫质量百分比浓度，

Moil为变压器油重，

MCu₂S为硫化亚铜分子量，

MS为硫元素分子量。

该优选方案中，依据硫的物质守恒定律，根据绝缘油中的硫的减少量能准确地推算出铜线圈由硫腐蚀生成的硫化亚铜的量。

优选的方案中由硫化亚铜质量及硫化亚铜密度即可得到铜线圈表面沉积的硫化亚铜总体积，再由硫化亚铜总体积及变压器出厂时铜线圈的总表面积，即可得出铜线圈表面沉积的硫化亚铜平均厚度。该优选方案中由于铜线圈表面生成的硫化亚铜厚度一般在纳米和微米级别，所以由沉积的硫化亚铜而引起的铜线圈表面积的变化可以忽略不计，依据该方法可以较为准确地得出在铜线圈表面沉积的硫化亚铜平均厚度。

优选的方案中变压器铜线圈硫腐蚀状态根据硫化亚铜的平均厚度来确定风险等级：高风险A级：硫化亚铜平均厚度＞5000nm，中风险B级：硫化亚铜平均厚度＞1000nm，且≤5000nm，低风险C级：硫化亚铜平均厚度＞100nm，且≤1000nm，无风险D级：硫化亚铜平均厚度≤100nm。

本发明的变压器铜线圈硫腐蚀状态的评估方法包括如下具体步骤：

(1)在一段时间间隔内检测两次绝缘油中硫元素含量；

(2)计算绝缘油中硫元素的浓度变化差值；

(3)根据油重、硫元素的浓度变化可计算产生硫化亚铜的质量，计算公式如下：

mCu₂S＝(C2－C1)×Moil×(MCu₂S/MS)；

其中，

mCu₂S为硫化亚铜质量，

C1为第一次检测得到的硫质量百分比浓度，

C₂为第二次检测得到的硫质量百分比浓度，

Moil为变压器油重，

MCu₂S为硫化亚铜分子量，

MS为硫元素分子量；

(4)根据硫化亚铜的质量和密度(查资料可得约为5.6g/mL)计算出硫化亚铜的体积；