（云南电网有限责任公司楚雄供电局 云南省楚雄市 675000）
摘要：在电力输送的过程中，变压器是很关键的设备，而其中变压器油性能的优劣，则对变压器运行寿命的长短起到决定性的作用。在变压器运行过程中，变压器油不可避免的会与电力设备中的铜、铁之类的金属接触，而变压器油中存在的腐蚀性硫会与铜导体反应生成硫化亚铜沉积，进而造成变压器故障。最近几年，国内外都频繁发生了由于变压器油中腐蚀性硫的存在引发的严重事故。基于此，有必要加强变压器油中腐蚀性硫的分析研究。
关键词：变压器油；腐蚀性硫；分析研究
1变压器油中腐蚀性硫的来源
在电力系统中，变压器采用的绝缘油大致是由天然石油炼制而成。石油的化学成分比较复杂，它既不是由单一的元素组成，也不是由简单化合物组成，而是由许多种元素组成的多种化合物的混合物。变压器油生产商在油品中保留少量硫，是利用其作为天然氧化抑制剂的功能，在正常情况下，硫化合物能减缓油品的老化速度并防止形成酸性物质和沉淀，成品的变压器油中硫含量一般在0.5%以下，油中的硫和硫化物分为“活性硫”和“非活性硫”两类，活性硫主要包括元素硫、硫化氢、硫醇，它们可直接和金属反应，具有较高腐蚀性，其余的称为非活性硫，主要包括硫醚类化合物、烷基硫化物、环状硫化物和磺酸等。对于没有添加抗氧化剂或添加了微量抗氧化剂类型的低精炼进口变压器油，硫醇的含量较高。
2变压器油中腐蚀性硫的危害
2.1油中硫化亚铜的形成机理
硫醇对铜的腐蚀速率随温度的升高而增大，当温度从60℃增到120℃时，硫醇对铜的腐蚀速率可增大约16倍。硫化亚铜的形成一般经历三个阶段：（1）变压器中铜导线表面被氧化形成一层氧化亚铜膜。（2）氧化亚铜膜与硫醇发生反应，生成可溶解于油的硫醇铜。（3）硫醇铜可被油流带到变压器的各个部分，但大部分被绝缘纸吸附留在绝缘纸上，当温度较高时，将分解生成硫化亚铜Cu2S和油溶性的有机残留物。目前220kV及以上变压器都采用胶囊或金属膨胀器的密封装置，且在投运前进行了真空脱气处理，但变压器油中会残留少量氧气，按500kV变压器运行中3%的油中含气量标准以及油中氧气和氮气的溶解比率（约3：7）计算，油中氧气含量允许3000μL/L，因此从理论上讲，在任何油浸式变压器中都会产生上述反应。
2.2硫化亚铜对变压器绝缘性能的影响
硫化亚铜是一种微导电的物质，它的导电性能远远高于绝缘纸和变压器油。变压器中硫化亚铜的产生最初是沉积在绕组内线圈的铜导体表面，这时的硫化亚铜沉积物危害较小，不足以引起匝间、层间的局部放电和短路事故。但在变压器运行时，随着变压器油的流动，会对线圈造成不断的冲刷，更多的硫化亚铜沉积物悬浮到油中，并被吸附到绝缘纸板上，当产生的硫化亚铜达到一定量时，吸附到绝缘纸板上的硫化亚铜会改变变压器内部的电场分布，降低绕组内线圈的耐压强度，在一定的运行条件下，绕组内部产生局部放电，绝缘材料被击穿，产生严重的电弧放电，造成变压器线圈烧毁的事故。
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3腐蚀性硫的测定方法
3.1定性检测方法
ASTMD1275A方法是一种测试变压器油中腐蚀性硫的方法。近些年来，针对腐蚀性硫的定性检测，国内外研究人员制定了多个标准，然而这些方法存在共同的问题，即作为一种定性方法，其结果仅凭目测，导致判断结果不够准确。
3.2定量检测方法
目前有多种硫含量的定量测定方法，如电感耦合等离子体法（ICP）、库伦滴定法（ASTMD3120）等测定变压器油中总硫含量。相关学者通过固相萃取（SPE）和GC-MS联用方法测量浓度较低（0.1μL/L）的二苄基二硫（DBDS）。IEC62697提出了定量测定绝缘油中DBDS和其它腐蚀性硫的标准方法。标准共包括3个部分：第一部分为通过GC/ECD，GC/AED和GC/MS等手段定量测定绝缘油中DBDS含量；第二部分为定量测定绝缘油中总硫含量，通过使用铜粉与变压器油在适当条件下进行反应，后将铜粉及腐蚀产物过滤后，使用浊度测试和离子色谱等方法测定总硫含量；第三部分为定量测定总硫醇和二硫化物及其它腐蚀性硫含量，该部分内容还在制订中。此外，还有学者通过单扫描示波极谱法测定了元素硫含量，通过硝酸银电位滴定法测定硫醇和硫化氢的含量。
4预防措施及解决方法
4.1新油
（1）加强新油的验收，要求使用符合更严格铜腐蚀要求的油品，油品中残存的硫含量能通过腐蚀性硫试验。（2）对于新油的选用，应选择精制脱硫并添加了T501的国产油或国外低硫含量的精制油，如：尼纳斯绝缘油基本分为10GB和10XN两类。其中10GB绝缘油中硫含量明显高于10XN绝缘油，应用ICP检测尼纳斯新油中硫的质量分数，10GB的为0.0055%，10XN的为0.0019%。经测试，10GB绝缘油新油有腐蚀性硫存在，而10XN则没有，因此建议尽量选用XN型。
4.2向变压器油中添加抑制剂
常见的油溶性抑制剂包括Iragamet39（甲苯甲酰基苯骈三氮唑的一种衍生物）和DBPC（2，6-叔丁基对甲酚）等。Iragamet39为金属钝化剂，其作用是在铜表面生成分子层以达到保护铜导体的目的。其作用机理为：钝化剂分子中氮基与金属原子形成共价键和配位键，并相互交替成链状聚合物，进而在金属表面形成多层保护膜，使得它不能再接受活性硫分子攻击，从而使金属表面得到保护，起到金属钝化和缓蚀作用。
4.3其他预防措施
（1）选择合适的方法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。（2）绝缘油中不允许有腐蚀性硫，否则会对导线绝缘发生腐蚀作用。绝缘油必须经过腐蚀性硫试验，合格后才能使用。（3）加强变压器油中溶解气体的色谱分析工作，对变压器内部有过热现象发生，尤其是过热部位涉及绝缘的变压器应引起重视。（4）严格控制变压器油中的含气量，保持油中氧气含量尽可能低，可有效缓解硫腐蚀。
5结束语
综上所述，目前国内外对变压器油中腐蚀性硫的研宄力度不足，使得改进变压器故障问题不明显。但是在研究中也发现变压器油中腐蚀性硫是造成硫化亚铜的重要因素。并且添加适量的钝化剂等可以有效避免腐蚀性硫造成变压器故障的出现。相信随着研究力度的不断加强，将会逐渐降低腐蚀性硫带来的危害。
参考文献：
[1]矿物绝缘油中腐蚀性硫问题研究[J].任双赞，钟力生，曹晓珑.绝缘材料.2010（03）
[2]变压器油中腐蚀性硫测试方法的研究[J].李书杰，钱艺华，曹顺安，李睿.广东电力.2010（09）
[3]变压器油中腐蚀性硫对绝缘纸老化的影响研究[J].林坦.能源与环境.2016（05）
论文作者:段根月
论文发表刊物:《电力设备》2017年第35期
论文发表时间:2018/4/28
标签：变压器论文; 腐蚀性论文; 硫醇论文; 含量论文; 定量论文; 绝缘油论文; 方法论文; 《电力设备》2017年第35期论文;