CN103959409B - 油浸电气设备的诊断方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及油浸电气设备的诊断方法，该油浸电气设备的诊断方法用于对油浸电气设备内因生成硫化铜而导致发生异常的危险度进行诊断，包括：对所述油浸电气设备内的绝缘油中所包含的特定化合物进行检测的第一步骤；根据在所述第一步骤中得到的检测结果，对所述油浸电气设备内会导致绝缘破坏的危险部位生成硫化铜的可能性进行评价的第二步骤；以及根据在所述第二步骤中得到的评价结果，对所述油浸电气设备中发生异常的危险度进行诊断的第三步骤，所述特定化合物包含二硫化二苄、以及2,6‑二叔丁基对甲酚。
Description
技术领域
本发明涉及一种方法，在将卷绕有绝缘纸的线圈铜配置于绝缘油中的变压器等油浸电气设备内，评价成为使绝缘纸发生绝缘破坏的主要因素的生成硫化铜的风险，诊断油浸电气设备中发生异常的危险程度。
背景技术
在油浸变压器等油浸电气设备中，采用如下结构：在作为通电介质的线圈铜上卷绕线圈绝缘纸，在相邻的匝间，线圈铜不短路。
另一方面，在用于油浸变压器的矿物油中含有硫磺成分，与油中的线圈铜发生反应而生成导电性的硫化铜。该硫化铜生成于线圈的绝缘纸表面，在此情况下，由于硫化铜是导电性物质，因此以析出了硫化铜的部位为起点，形成导电路径。其结果是，已知存在相邻的线圈匝间发生短路而产生绝缘破坏等问题(例如，非专利文献1(CIGRE WG A2-32,“Copper sulphide in transformer insulation,”FinalReport Brochure 378,2009))。
另外，生成硫化铜的原因物质已知为油中的硫磺化合物的一种即二硫化二苄(例如，非专利文献2(F.Scatiggio,V.Tumiatti,R.Maina,M.Tumiatti M.Pompilli and R.Bartnikas,“Corrosive Sulfur in Insulating Oils:Its Detectionand Correlated Power Apparatus Failures”,IEEE Trans.Power Del.,Vol.23,pp.508-509,2008))。ItsDetection and Correlated Power Apparatus Failures”,IEEE Trans.Power Del.,Vol.23,pp.508-509,2008))。
而且，已知由于二硫化二苄与线圈铜发生反应而生成络合物的过程、络合物在油中扩散而吸附于线圈绝缘纸的过程、吸附的络合物分解而形成硫化铜的过程，会在线圈绝缘纸上生成硫化铜。(例如，非专利文献3(S.Toyama,J.Tanimura,N.Yamada,E.Nagao andT.Amimoto,“Highly Sensitive Detection Method ofDibenzyl Disulfide and the Elucidation of theMechanism of Copper Sulfide Generation in InsulatingOil”,IEEE Transactions on Dielectrics and ElectricalInsulation,Vol.16,No.2,pp.509-515,2009.))
已知一种基于上述生成机制来抑制二硫化二苄与铜线圈发生反应、从而抑制硫化铜生成的方法，并广泛地使用了一种在电绝缘油中添加抑制剂的方法。作为硫化铜生成抑制剂，使用1,2,3-苯并三唑(BTA)或Irgamet39(例如，非专利文献4(T.Amimoto,E.Nagao,J.Tanimura,S.Toyama and N.Yamada,“Duration andMechanism for Suppressive Effect of Triazole-basedPassivators on Copper-sulfide Deposition on InsulatingPaper”,IEEE Transactions on Dielectrics and ElectricalInsulation,Vol.16,No.1,pp.257-264,2009.))。
若在油中添加抑制硫化铜生成的抑制剂，则抑制剂会与铜线圈发生反应而在线圈铜表面形成膜(例如，专利文献1(日本专利特开平6-76635号公报))。该形成的膜会阻隔/抑制二硫化二苄与铜线圈的反应，因此能抑制硫化铜的生成(例如，非专利文献4)。
使用于变压器等油浸电气设备中的绝缘油一般量较多，且使用年数较长，因此不容易更换。因而，在使用了包含硫磺成分的绝缘油的各个油浸电气设备中，需要对因硫化铜的析出而发生的绝缘破坏等异常的发生进行预测的方法。
然而，油浸电气设备内产生硫化铜的部位不仅仅是线圈绝缘纸上，在线圈铜、PB(press board：压板)等上也会产生，且各自发生绝缘破坏等异常的风险是不同的。因此，若使仅仅采用对二硫化二苄等原因物质进行测定的方法，则即使能预测生成硫化铜的可能性，也存在如下问题，即无法笼统地评价因油浸电气设备所导致的发生异常的风险。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开平6-76635号公报
非专利文献
非专利文献1：CIGRE WG A2-32,“Copper sulphide intransformer insulation,”Final Report Brochure 378,2009
非专利文献2：F.Scatiggio,V.Tumiatti,R.Maina,M.Tumiatti M.Pompilli and R.Bartnikas,“CorrosiveSulfur in Insulating Oils:ts Detection and CorrelatedPower Apparatus Failures”,IEEE Trans.Power Del.,Vol.23,pp.508-509,2008
非特許文献3:S.Toyama,J.Tanimura,N.Yamada,E.Nagao and T.Amimoto,“Highly Sensitive DetectionMethod of Dibenzyl Disulfide and the Elucidation ofthe Mechanism of Copper Sulfide Generation inInsulating Oil”,IEEE Transactions on Dielectrics andElectrical Insulation,Vol.16,No.2,pp.509-515,2009.
非专利文献4：T.Amimoto,E.Nagao,J.Tanimura,S.Toyama and N.Yamada,“Duration and Mechanism forSuppressive Effect of Triazole-based Passivators onCopper-sulfide Deposition on Insulating Paper”,IEEETransactions on Dielectrics and Electrical Insulation,Vol.16,No.1,pp.257-264,2009.
发明内容
发明所要解决的技术问题
本发明是为了解决上述问题而得到的，其目的在于提供一种诊断方法，通过评价绝缘油中的成分，推定在导致绝缘破坏的危险部位生成硫化铜的可能性，能高精度地诊断油浸电气设备中发生异常(绝缘破坏)的危险度。
解决技术问题所采用的技术方案
本发明所涉及的诊断方法中，在以往的诊断项目(有无二硫化二苄(DBDS)等)的基础上，通过评价有无使硫化铜从绝缘纸表面析出的速度加快的2,6-二叔丁基对甲酚(DBPC)，从而评价在会导致绝缘破坏的危险部位(绝缘纸表面)生成硫化铜的风险。
也就是说，本发明的油浸电气设备的诊断方法用于对油浸电气设备内因生成硫化铜而导致发生异常的危险度进行诊断，包括：
对所述油浸电气设备内的绝缘油中所包含的特定化合物进行检测的第一步骤；
根据在所述第一步骤中得到的检测结果，对所述油浸电气设备内会导致绝缘破坏的危险部位生成硫化铜的可能性进行评价的第二步骤；以及
根据在所述第二步骤中得到的评价结果，对所述油浸电气设备中发生异常的危险度进行诊断的第三步骤，
所述特定化合物包含二硫化二苄、以及2,6-二叔丁基对甲酚。
在本发明的诊断方法中，优选所述危险部位是施加于线圈绕组表面的绝缘纸表面。
优选所述特定化合物包含从二硫化二苄生成硫化铜时的副产物。优选所述副产物是从由苯甲醛、苯甲醇、联苄、二苄基硫醚、二苄基亚砜构成的组中选择出的至少一种化合物。
优选所述特定化合物优选包含抑制硫化铜生成的抑制剂。所述抑制硫化铜生成的抑制剂是苯并三唑化合物。
优先在所述第二步骤中，基于在所述第一步骤中是否分别检测出所述特定化合物，对所述油浸电气设备内会导致绝缘破坏的危险部位生成硫化铜的可能性进行评价，并且
在所述第三步骤中，在所述第二步骤中评价为生成硫化铜的可能性较高的情况下，诊断为所述油浸电气设备中发生异常的危险度较高。
在所述第二步骤中，优选还考虑所述绝缘油的氛围中是否有氧，来评价生成硫化铜的可能性。
另外，在所述第二步骤中，优选还考虑诊断时是否生成所述硫化铜，来评价生成硫化铜的可能性。
发明效果
本发明所涉及的诊断方法中，在以往的诊断项目的基础上，通过将DBPC作为诊断项目，从而能够对浸渍在油浸电气设备内的绝缘油中的线圈等的绝缘纸表面上生成硫化铜的可能性进行评价，且能够正确地诊断油浸电气设备中发生异常的危险度。
附图说明
图1是用于说明在绝缘纸上生成硫化铜的机理的概要图。
图2是用于说明DBDS和硫化铜生成量随着时间序列而发生的变化的概要图。
具体实施方式
在油浸变压器等油浸电气设备中，其绝缘油中所含的硫磺成分与线圈(铜器件)发生反应而生成了硫化铜。在该硫化铜的生成位置是与线圈绕组间绝缘的绝缘纸上的情况下，匝间的绝缘变差，绝缘破坏(发生异常)的风险变高。本发明涉及对由此在油浸电器设备内的绝缘纸上生成硫化铜的危险度进行评价，且对发生异常的危险度进行诊断的方法。
在油浸变压器等油浸电气设备中，由于较难在运转中对成为问题的线圈部分进行检查，因此对从油浸电气设备提取得到的绝缘油的成分进行分析，评价生成硫化铜的可能性。在本发明中，至少以绝缘油中的DBDS及DBPC作为指标，对生成硫化铜的可能性进行评价。另外，DBPC是作为抗氧化剂被添加到绝缘油中的物质。
图1中示出了在没有空气的状态(氮气氛围)下油浸电气设备内部的硫化铜的生成机理。如图1所示，硫化铜的生成反应分为两个阶段。在第一阶段，通过铜和DBDS(原因物质)的化学反应生成铜－DBDS络合物(中间物质)。该络合物在绝缘油中扩散，并且其中的一部分吸附在绝缘纸上。在第二阶段，上述络合物因热能被分解，从而在绝缘纸上析出硫化铜(例如非专利文献3)。
如上所述，在绝缘纸表面上生成硫化铜的过程中，在二硫化二苄与线圈铜发生反应之后，反应生成物在油中扩散，吸附在绝缘纸表面，并经过生成物的热分解，从而生成硫化铜，因此通常相当费时。
与此相对地，对于因DBDS及DBPC的有无而造成绝缘纸表面上生成硫化铜进行试验，从其结果来看，可知：由于存在DBPC，导致绝缘纸表面上生成硫化铜的速度加快。即，相比于不存在DBPC的情况，在存在DBPC的情况下，可知绝缘破坏的危险性非常高。另外，已知还存在因此时的氛围不同而导致绝缘纸表面上生成硫化铜的速度加快的情况。
因此，在本发明中，除了绝缘油中DBDS等的分析结果，还以DBPC作为指标，对在绝缘之上生成硫化铜的可能性、即绝缘破坏的风险进行评价。由此，通过追加判定有无使绝缘破坏的危险部位(绝缘纸上)生成硫化铜的速度加快的DBPC，从而能够力图细分风险评价，且实现高精度化。另外，关于有无DBPC，可根据绝缘油的成分分析结果、以及所使用的绝缘油的商标等来进行判断即可。
也就是说，本发明的诊断方法包括：(1)对所述油浸电气设备内的绝缘油中所包含的特定化合物进行检测的第一步骤；(2)根据在所述第一步骤中得到的检测结果，对所述油浸电气设备内会导致绝缘破坏的危险部位生成硫化铜的可能性进行评价的第二步骤；以及(3)根据在所述第二步骤中得到的评价结果，对所述油浸电气设备中发生异常的危险度进行诊断的第三步骤。
例如，在第二步骤中，以在第一步骤中是否分别检测出所述特定化合物为基准，对所述油浸电气设备内会导致绝缘破坏的危险部位生成硫化铜的可能性进行评价，在评价为生成硫化铜的可能性较高的情况下，在接下来的第三步骤中，诊断为油浸电气设备中发生异常的危险度较高。
特定化合物至少包含二硫化二苄(DBDS)、以及2,6-二叔丁基对甲酚(DBPC)，在第一步骤中，至少对上述两者进行检测(测定)。另外，油浸电气设备内会导致绝缘破坏的危险部位是指例如施加于线圈绕组表面的绝缘纸表面。
此处，在生成硫化铜的过程中，DBDS因被使用而减少(参照图2)，若仅根据DBDS的量来评价生成硫化铜的可能性，则可能会导致错误的评价。因此，优选不仅是DBDS，还以由DBDS生成硫化铜时的副产物作为指标，对生成硫化铜的可能性进行评价。作为副产物，举例例如苯甲醛、苯甲醇、联苄、二苄基硫醚、二苄基亚砜。
而且，除了上述副产物以外，因有无抑制硫化铜生成的抑制剂(BTA等)、绝缘油的氛围的不同(有无氧)，生成硫化铜的可能性有所不同，因此，优选在评价生成硫化铜的可能性时对它们也进行考虑。
因此，特定化合物优选包含抑制硫化铜生成的抑制剂。抑制硫化铜生成的抑制剂优选为苯并三唑化合物。作为苯并三唑化合物，例如可举出1,2,3-苯并三唑(BTA)、Irgamet(注册商标)39[N,N-二(2-乙基己基)-(4或5)-甲基-1H-苯并三唑-1-甲胺：BASF日本株式会社生产]。
另外，在第二步骤中，优选还考虑绝缘油的氛围中有无氧、在诊断时是否生成硫化铜或有无副产物，由此来评价生成硫化铜的可能性。
(实施方式1)
在本实施方式中，对从油浸变压器提取的绝缘油进行分析，根据该分析结果使用各个评价参数的有无，评价生成硫化铜的可能性(风险)，从而诊断油浸电气设备发生异常的危险度。评价参数包括以下5个项目：
(1)有无DBDS，
(2)有无DBPC，
(3)有无抑制硫化铜生成的抑制剂，
(4)在绝缘油面上部空间中有无氧，以及
(5)在诊断时有无生成硫化铜或伴随着硫化铜的生成有无副产物。
各项目能用现有技术进行检测。例如，若使用气相色谱仪/质量分析装置或HPLC(高效液相色谱法)等测定设备，则能够定量至1ppmw左右。
表1是用于评价在油浸电气设备的绝缘纸上生成硫化铜的可能性(风险)的对应表。在表1中，“硫化铜或副产物”是指上述项目(5)。
[表1]
根据上述5个项目的分析结果和表1，能够高精度地评价生成硫化铜的可能性(风险)。而且，还能以与该风险评价相同的高精度来诊断油浸电气设备发生异常的危险度。
实施例
关于本发明的诊断方法，示出了对包含在绝缘油中的二硫化二苄(DBDS)及2,6-二叔丁基对甲酚(DBPC)的量、和在绝缘纸表面及铜板表面生成硫化铜之间的关系进行确认后得到的试验结果。
首先，准备已确认在IEC62535中不含油腐蚀性的硫磺的石油类绝缘油。接着，在该变压器油中添加300ppmw(w/w)DBDS，以作为试料油A。而且，还准备向试料油A中添加了0.4重量％(w/w)的DBPC后得到的试料油B。
使用试料油A及试料油B，利用以IEC(国际电工技术委员会)标准的IEC62535为基准的方法，进行涉及生成硫化铜的试验。关于试料油A及试料油B，将15CC的试料油和卷绕有一层牛皮纸(绝缘纸)的铜板(30mm×7.5mm×1.5mm)封入到具有30cc的容积的瓶子中，在施加了硅胶栓之后，以150℃加热72小时。此处，为了调查氛围中的含氧量和生成硫化铜之间的关系，将瓶内的空气置换成仅为氮气，或者置换成氮气和2.5、5、10或20体积％的氧的混合气体。
在表2中示出了试验后的铜板表面及绝缘纸表面生成硫化铜的状况的评价结果。生成硫化铜的状况基于下述基准，通过目测来进行评价。
A:未生成硫化铜，
B:在绝缘纸的端部生成一些硫化铜，
C:相比于B，在更大范围内生成硫化铜，
D:在整个表面生成硫化铜。
[表2]
根据表2的结果，可知：在使用含有DBDS和DBPC两者的试料油B的情况下，相对于仅含有DBDS的试料油A而言，在绝缘纸表面生成硫化铜的量有所增加。另外，还可知：通过增加绝缘油面上部空间中的含氧量，绝缘纸表面生成硫化铜的量有所增加。
也就是说，能够判断为使用了添加有DBDS及DBPC的绝缘油的变压器的风险较高(发生异常的危险度较高)。而且，能够判断为绝缘油面上部空间中的含氧量越多，则变压器发生异常的危险度越高。
应当认为本次公开的实施方式的所有内容是用于例示而非用于限制。本发明的范围由权利要求的范围来表示，而并非由上述说明来表示，此外，本发明的范围还包括与权利要求的范围等同的意思及范围内的所有变更。
Claims (14)
1.一种油浸电气设备的诊断方法，
该油浸电气设备的诊断方法用于对油浸电气设备内因生成硫化铜而导致发生异常的危险度进行诊断，其特征在于，包括：
对所述油浸电气设备内的绝缘油中所包含的特定化合物进行检测的第一步骤；
根据在所述第一步骤中得到的检测结果，对所述油浸电气设备内会导致绝缘破坏的危险部位生成硫化铜的可能性进行评价的第二步骤；以及
根据在所述第二步骤中得到的评价结果，对所述油浸电气设备中发生异常的危险度进行诊断的第三步骤，
所述特定化合物包含二硫化二苄以及2,6-二叔丁基对甲酚，
在所述第二步骤中，还考虑所述绝缘油的氛围中是否有氧，来评价生成硫化铜的可能性。
2.如权利要求1所述的油浸电气设备的诊断方法，其特征在于，
所述危险部位是施加于线圈绕组表面的绝缘纸表面。
3.如权利要求1或2所述的油浸电气设备的诊断方法，其特征在于，
所述特定化合物包含从二硫化二苄生成硫化铜时的副产物。
4.如权利要求3所述的油浸电气设备的诊断方法，其特征在于，
所述副产物是从由苯甲醛、苯甲醇、联苄、二苄基硫醚、二苄基亚砜构成的组中选择出的至少一种化合物。
5.如权利要求1、2、4中任一项所述的油浸电气设备的诊断方法，其特征在于，
所述特定化合物包含抑制硫化铜生成的抑制剂。
6.如权利要求3所述的油浸电气设备的诊断方法，其特征在于，
所述特定化合物包含抑制硫化铜生成的抑制剂。
7.如权利要求5所述的油浸电气设备的诊断方法，其特征在于，
所述抑制硫化铜生成的抑制剂为苯并三唑化合物。
8.如权利要求1、2、4、6、7中任一项所述的油浸电气设备的诊断方法，其特征在于，
在所述第二步骤中，基于在所述第一步骤中是否分别检测出所述特定化合物，对所述油浸电气设备内会导致绝缘破坏的危险部位生成硫化铜的可能性进行评价，
在所述第三步骤中，在所述第二步骤中评价为生成硫化铜的可能性较高的情况下，诊断为所述油浸电气设备中发生异常的危险度较高。
9.如权利要求3所述的油浸电气设备的诊断方法，其特征在于，
在所述第二步骤中，基于在所述第一步骤中是否分别检测出所述特定化合物，对所述油浸电气设备内会导致绝缘破坏的危险部位生成硫化铜的可能性进行评价，
在所述第三步骤中，在所述第二步骤中评价为生成硫化铜的可能性较高的情况下，诊断为所述油浸电气设备中发生异常的危险度较高。
10.如权利要求5所述的油浸电气设备的诊断方法，其特征在于，
在所述第二步骤中，基于在所述第一步骤中是否分别检测出所述特定化合物，对所述油浸电气设备内会导致绝缘破坏的危险部位生成硫化铜的可能性进行评价，
在所述第三步骤中，在所述第二步骤中评价为生成硫化铜的可能性较高的情况下，诊断为所述油浸电气设备中发生异常的危险度较高。
11.如权利要求1、2、4、6、7、9、10中任一项所述的油浸电气设备的诊断方法，其特征在于，
在所述第二步骤中，还考虑在诊断时是否生成所述硫化铜，来评价生成硫化铜的可能性。
12.如权利要求3所述的油浸电气设备的诊断方法，其特征在于，
在所述第二步骤中，还考虑在诊断时是否生成所述硫化铜，来评价生成硫化铜的可能性。
13.如权利要求5所述的油浸电气设备的诊断方法，其特征在于，
在所述第二步骤中，还考虑在诊断时是否生成所述硫化铜，来评价生成硫化铜的可能性。
14.如权利要求8所述的油浸电气设备的诊断方法，其特征在于，
在所述第二步骤中，还考虑在诊断时是否生成所述硫化铜，来评 价生成硫化铜的可能性。
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