引言
腐蝕性硫問題在國外已經有數十年曆史,变压絕緣油中存在的器绝腐蝕性硫最終可引起變壓器絕緣故障或局部放電故障。1947年三氮唑類衍生物類金屬鈍化劑開始用作銅及其合金的缘油用抑製劑;1954年澳大利亞等國家將含有金屬鈍化劑的變壓器油投入電力設備;1958年J C WOOD-MALLOCK研究了含氮有機化合物在變壓器油中的應用效果;1964年F HUGHESAND報道了含鄰氨基苯甲酸類金屬鈍化劑用於變壓器油的運行情況;1982年M YASUDA探討了金屬鈍化劑在變壓器油中的作用機理;1992年P R KRISHNAMOORTHY考察了單體酚、聚合酚、中添胺型3種抗氧劑與三唑類衍生物金屬減活劑的加金複配效果。
2002年Doble公司、属钝2004年ABB公司等也開始開展變壓器油中腐蝕性硫的化剂研究課題,國際大電網協會CIGRE 2005年成立WG A2-32和2009年成立A2-40工作組專門研究“變壓器中的变压硫化亞銅”及“硫化亞銅的長期抑製及危害評估”等問題,引起了全球電網公司及相關機構的器绝關注。2007年尼納斯石油公司提出運行變壓器油中金屬鈍化劑加入量為100×10-6。缘油用IEC 60422:2013指出保證變壓器的中添安全運行需要在變壓器油中添加質量分數大於10-4的金屬鈍化劑,並維持其質量分數大於50×10-6。加金
國內1994年張鏡誠等研究了T551、属钝T561金屬鈍化劑的化剂作用機理;2003年陳麗華等考察了金屬減活劑對銅離子的抑製作用;2005年以後,廣東、变压福建、貴州、湖南、江蘇等地區電網先後發生了由變壓器油中腐蝕性硫引起的變壓器故障問題,對電網的安全穩定運行造成了巨大危害。國內多家電網公司及研究機構逐步開展變壓器油的腐蝕性硫相關研究,並開始向運行變壓器油中加入金屬鈍化劑對腐蝕性硫進行抑製。於會民等對比了兩類金屬減活劑對腐蝕性硫的抑製效果;錢藝華等研究了Irgamet 39在變壓器油中的消耗規律;陸雲才等研究了苯並三氮唑(BTA)對變壓器硫腐蝕的抑製效果及絕緣油性能的影響;舒想等比較研究了甲基苯並三氮唑(TTA)、Irgamet 39、T571 3種鈍化劑在多重腐蝕性硫並存環境中的防護效果及對油品質量的影響。
在變壓器油中添加金屬鈍化劑是目前抑製腐蝕性硫問題的有效方法,可以有效防止銅腐蝕的發生或阻止銅腐蝕進一步惡化,其中BTA及其衍生物TTA、Irgamet39是目前全世界範圍內應用最廣泛的金屬鈍化劑。
1 故障分析
2017年某電網公司下屬220 k V LT變電站#1主變因靜電屏及高壓線圈硫腐蝕,靜電屏搭接麵絕緣發生擊穿並對下方的高壓線圈放電,最終導致變壓器故障返廠。該電網公司隨即將變壓器油中含有腐蝕性硫的變壓器列為高風險設備,並要求全麵進行處理。該省電網公司組織對下屬110 k V及以上變壓器絕緣油進行普查,根據普查結果篩選出需要限時處理的變壓器22台,對此22台變壓器添加金屬鈍化劑,以抑製活性硫對銅的腐蝕及阻止銅腐蝕的進一步惡化。金屬鈍化劑的添加含量基本要求如下[16]:新添加的金屬鈍化劑質量濃度需達到100mg/kg;已添加的、檢測餘量不足或接近40 mg/kg的,按100 mg/kg的量添加補足。
2 金屬鈍化劑裝置及其應用
2.1 試驗對象
本項目試驗對象的基本信息見表1,其中220k V變壓器油質量為42.7~56.0噸,110 k V變壓器油質量為15.1~16.9噸。本項目未實施之前,各變壓器的金屬鈍化劑含量如下:BG#2為45.19 mg/kg、DX#2為45.96 mg/kg、TZ#1為34.8 mg/kg、TZ#2為39.7 mg/kg、YY#1為24.35 mg/kg、YY#2為20.0mg/kg,其他變壓器均小於5 mg/kg。考慮到變壓器內絕緣紙和紙板等材料吸附以及油桶底部會殘存部分油無法注入變壓器,金屬鈍化劑按1.3~1.5倍劑量添加,本項目金屬鈍化劑添加量為2.6~9.5 L。
2.2 金屬鈍化劑
本項目選用BASF公司生產的Irgamet 39型金屬鈍化劑(油),為苯三唑衍生物,是液態油溶性金屬減活劑。低濃度下活性高,揮發性低,不含溶劑,礦物油中溶解度極佳,其基本物理性質見表2。
2.3 金屬鈍化劑添加裝置
金屬鈍化劑添加裝置為自研產品,是密封型箱體設備,通過操作麵板可以實現金屬鈍化劑添加全過程自動操作功能。具有係統油路清洗、變壓器油接收/輸送、流動混合、雜質過濾、液位監控等功能。變壓器通過一次排放閥與金屬鈍化劑添加裝置完成連接。金屬鈍化劑添加裝置與變壓器連接示意圖見圖1。
2.4 測試儀器
采用美國Waters公司Alliancee 2695型高效液相色譜,Sun Fire C18型色譜分離柱,檢測金屬鈍化劑含量;采用5E-DHG型電熱恒溫鼓風幹燥箱進行腐蝕性硫試驗,控溫範圍為(室溫+10℃)~250℃,控溫精度為±1℃。
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