变压器油中腐的蚀性硫抑制剂添剂研究及添加工艺设计

题目:变压器油中腐蚀性硫抑制剂添剂研究及添加工艺设计变压器油中腐蚀性硫抑制剂添剂研究及添加工艺设计摘要变压器油中腐蚀性硫是导致变压器故障的主要原因｡研究目的是提出一种测试腐蚀性硫的方法,选用一种抑制剂来减小硫的腐蚀,并设计出添加工艺｡为以后变压器腐蚀性硫的研究提供支持｡本论文对变压器油中腐蚀性硫进行研究,以不同含硫量下的变压器油为对象｡通过研究界面张力､微水､介损､电导率和酸值对变压器油中腐蚀性硫的影响,同时还对其加入钝化剂BTA进行研究,用ASTMD1275-B方法检测铜片腐蚀情况｡结果表明:随着含硫量的增加酸值会变大,电导率会增大,铜片的腐蚀会更严重｡在含硫量在500mg/kg的油样下,加入钝化剂(BAT)的最佳添加量为40mg/kg｡本论文设计出钝化剂的添加工艺,并且设计出添加工艺流程图,达到的效果简洁方便｡关键词:变压器油;添加剂;添加工艺;设计CORROSIVESULFURINTRANSFORMEROILINHIBITORTIMDOSEOFSTUDYANDADDPROCESSDESIGNABSTRACTCorrosivesulfurintransformeroilisthemaincausetransformerfailure.Objectiveistoprovideamethodofcorrosivesulfurtest,useaninhibitortoreducecorrosionofsulfur,andtheaddeddesignprocess.Corrosivesulfurtransformerforthefutureresearchtoprovidesupport.Thiscorrosivesulfurintransformeroilstudiedunderdifferentsulfurcontentoftransformeroilasobjects.Bystudyingtheinterfacialtension,microwater,dielectricloss,conductivityandacidcorrosivesulfurintransformeroilimpact,whilealsoaddingtoitspassivatingagentBTAconductedthestudywithASTMD1275-Bwasusedtodetectcoppercorrosion.Theresultsshowthat:withtheincreaseofsulfuracidvaluebecomeslarge,theconductivitywillincrease,thecorrosionofcopperwillbemoreserious.500mg/kgofthesulfurcontentintheoilsample,addpassivatingagent(BAT)forthebestdosageof40mg/kg.Inthisthesis,apassivatingagentaddedprocesses,anddesignaprocessflowdiagramaddedtoachievetheeffectofsimpleandconvenient.Keywords:Transformeroil;Additive;Addcraft;Design目录1绪论 μgH2O｡(3)测定油样的微水时,必须用专用的样品进样器润洗2到3次,再取一定量的油样进行测定｡2.3样品铜片腐蚀试验2.3.1铜片腐蚀的机理在运行的变压器中,变压器油中的腐蚀性硫在电场和温度下与铜发生反应,生成硫化亚铜沉积在铜的表面,因为变压器降低了介电特性,绝缘性击穿的结果,最后绕组烧毁｡在电场作用下,硫化亚铜介电常数比液体被吸引到较大的面积大的电场强度,列队沿电源线,构成电桥的杂质在电极之间的局部区域｡杂质聚集在电极附近的电场分布是扭曲的,减少的液体介电击穿场强｡如果更腐蚀性硫的含油量,足以形成硫化亚铜,也可以构成桥的贯通电极的间隙｡杂质的导电桥变大,因此发生大的漏电流流过的热,液体电介质中所含水分和部分汽化,沿桥的气体击穿的桥的结果｡在生产绝缘纸桥击穿强度减小,介电损耗的增加,从而在绕组承受的击穿电场应力和燃烧产生的[14]｡2.3.2ASTMD1275-B腐蚀性硫检测方法实验前要准备纯度为99.9%的铜片,分别用2#､4#､6#砂纸将6mm×25mm铜片表面磨得平滑发亮,立即用擦镜纸把铜片表面擦干净,把铜片弯成60度,放入装有丙酮溶液的烧杯中浸泡;用氮气通入油样中5min,目的是确保在铜片不与氧气接触,防止铜片表面发生氧化;把样品放入150℃的烘箱48小时,再用丙酮清洗铜片,检测铜片的腐蚀情况[9]｡2.3.3铜片腐蚀情况图2.9不同含硫量下的铜片图片中依次是含硫量为0mg/kg､50mg/kg､100mg/kg､150mg/kg､200mg/kg､250mg/kg､400mg/kg､500mg/kg浓度下的铜片的腐蚀照片,不难看出铜片是随着浓度的增大腐蚀变得越严重｡当浓度在400mg/kg､500mg/kg时铜片都达到了严重腐蚀,出现了黑斑｡2.4油样加入钝化剂实验2.4.1钝化剂的钝化机理钝化剂具有较强的活性和被鳌合能力,一般钝化剂是由一种鳌合剂加入适当比例的其他有效成分合成的｡钝化剂的主要特点:高效､无毒､无腐蚀,不会造成二次污染,钝化后的金属表面能形成保护,有效地防止金属表面被进一步腐蚀｡钝化剂的工作机理是形成稳定的螯合物,导致铜离子的运动受到了限制,使金属离子失去活性,有效的抑制了变压器油的氧化｡钝化剂在变压器油中的钝化机理有2种,一种是成模型理论,另一种是形成螯合物｡成膜理论就是变压器油中加入钝化剂后,在铜片上形成一层膜,从而阻止铜片在变压器中被进一步氧化｡螯合物就是钝化剂与变压器油中的金属离子反应,形成具有稳定性的螯合物,最终阻止了金属离子对变压器油的催化氧化作用｡2.4.2钝化剂的相关性质苯并三氮唑(BTA)在国内生产的,有三种形状的,有颗粒状､片状､针状｡白色浅褐色针状结晶,可加工成片状､颗粒状､粉状｡在空气中氧化而逐渐变红｡本品味苦､无臭｡在真空中蒸馏时能发生爆炸｡溶于乙醇､苯､甲苯､氯仿和N,N-二甲基甲酰胺,微溶于水｡分子式C6H5N3,分子量119.13｡BTA与铜原子形成共价键和配位键,相互多替成链状聚合物,在铜加表面组成多层保护膜,使铜的表面不起氧化还原反应,不发生氢气,起防蚀作用｡对铅､铸铁､镍､锌等金属材料也有同样效果｡BTA可与多种缓蚀剂配合,提高缓蚀效果｡图2.10钝化剂BTA2.4.3加入钝化剂铜片腐蚀情况本论文选用500mg/kg浓度的样品进行加入钝化剂铜片腐蚀研究实验｡通过查看文献我把加入钝化剂的量分成几个梯度,20mg/kg､40mg/kg､60mg/kg､80mg/kg､100mg/kg､120mg/kg｡按照ASTMD1275-B的标准进行实验,铜片先用2#､4#､6#的砂纸进行摩擦,使铜片磨成发光并且发亮,接着放入220mL的锥形瓶中,充入氮气防止铜片因为接触空气而被氧化,最后放入150℃的烘箱恒温48小时｡铜片腐蚀情况如下图图2.11不同钝化剂BTA下铜片图片中可以看出样品中加入钝化剂BTA出现的效果很明显,达到了钝化效果｡实验选用含硫量为500mg/kg的油样进行加入钝化剂BTA实验｡图片中依次是加入钝化剂BTA,0mg/kg､20mg/kg､40mg/kg､60mg/kg､80mg/kg､100mg/kg､120mg/kg的铜片腐蚀照片,不难看出钝化剂BTA浓度在20mg/kg~40mg/kg铜片就已经没有腐蚀了,所以推断钝化剂在40mg/kg为最佳的添加量｡2.5小结随着含硫量的增加酸值是一直增加的｡从而进一步说明二苄基二硫对变压器油的酸值有影响｡样品的界面张力也是增加的,而且浓度越大界面张力越趋于平缓｡在铜片的腐蚀试验中含硫量越大,腐蚀越严重｡加入钝化剂实验得出最佳添加量为40mg/kg｡3添加工艺设计3.1设计依据在科技高速发展的21世纪,电能已经成为人类在生产和生活中必不可少的元素,这就对电力系统提出了要求:从电能的生产到电能的消耗整个过程都不能有一丝纰漏｡为了保证电能的经济生产､通畅传输以及安全储备,需确保在输变电过程中扮演重要角色的变压器的可靠运行｡而在变压器故障中,很大一部分都是由变压器油引起的｡变压器油是电力系统内发､供电设备中的重要绝缘介质,其油品的质量对电力系统的经济生产和安全运行有着重要的关系｡因此,为了保证变压器在复杂的环境中运行时不出现异常,国家以及行业发布了一系列标准来检测并跟踪变压器新油以及运行油的性能,以此来判断油品的好坏,这对变压器的安全生产以及经济运行都起着非常重要的作用｡变压器中的腐蚀性硫导致变压器中金属铜腐蚀,为了防止变压器中的铜片腐蚀,需要加入一定量的钝化剂(BTA),本论文实验部分已经找出钝化剂(BTA)的添加量为40mg/kg｡3.2添加工艺设计流程图新油新油充干燥氮气清洗本体废油抽真空本体除油充干燥氮气清洗本体废油抽真空本体除油 本体底部废油化验抽真空注入新油和钝化剂清除底部废油抽真空排氮气本体底部废油化验抽真空注入新油和钝化剂清除底部废油抽真空排氮气变压器油的性能跟踪测试变压器油的性能跟踪测试从流程图中可以看出,加入钝化剂的最重要的环节是要对变压器进行真空干燥｡首先把变压器中的废油排除,再用新油清洗几次,彻底把废油排除干净,充入干燥氮气使其处于真空,干燥的过程中要在变压器表面裹上一层保温材料,干燥完后,抽真空排氮气,注入钝化剂和新油,在整个过程中都要保证变压器处于真空状态,最后进行变压器油的性能跟踪测定｡3.3添加步骤与注意事项变压器添加新油和钝化剂之前,必须把变压器中的废油清除干净,由于变压器油与氧气接触后会氧化变压器油,使变压器油发生老化,降低其绝缘性能｡所以在加入钝化剂和换油的时候一定要把变压器抽真空充氮气｡加入新油和钝化剂时,要对变压器进行干燥,可用零相序干燥法､涡流干燥法､短路干燥法､烘箱干燥法等｡对较大容量和电压为35千伏极的电源变压器,最好能够送交厂家进行真空干燥｡这样既可保证变压器绝缘干燥彻底,又不使绝缘老化｡干燥前将变压器油放出(不带油干燥时),用压缩空气吹净器身,擦净油箱内部,再装配并密封好｡在油箱外用石棉布､玻璃布等耐热材料做好保温层,绕好激磁线圈或装接好调压设备｡在器身或油箱壁上装设电接点温度计､电阻温度计或酒精温度计｡准备就绪可开始加热｡温度计至70~80℃再开始抽真空,采用涡流干燥法时,为使油箱内的温度分布比较均匀,激磁线圈应绕在油箱总高度的40%~60%处(从下部算起),且绕在下部的线圈要比中部的密一些｡不得用麻袋､毛毡､木屑等可燃物作保温材料｡干燥场所保持整洁,严禁烟火,周围配备灭火设施｡干燥法的选取依据所处的条件和环境而定的｡不管怎么样,达到的目的就是要让变压器油与空气隔绝,防止其加快老化｡添加钝化剂时,首先要把变压器里的废油排除,用新油进行清洗,在清洗的过程中要把变压器清洗干净,再把变压器真空干燥,其干燥的方法有很多,因场地的不同而制定不同的干燥方法｡变压器油箱要用保温的材料进行保温,温度设定在70~80℃｡3.4小结钝化剂的添加到变压器中时,首先要把变压器废油排除,保持变压器处于真空干燥的状态下,在用新油清洗变压器时,必须把变压器清洗干净,否则会影响后面加入钝化剂的效果｡然后干燥充氮气,待变压器冷却后抽空注入钝化剂与新油｡最后对变压器油进行性能跟踪测试｡4结论及展望4.1不同含硫量下变压器油性能研究结论(1)实验用了GB7599-1987《运行中变压器油､汽轮机油酸值测定法(BTB法)》测定变压器油的酸值,通过以上数据得到了以下结论,随着硫含量的增加得出酸值是一直增加的｡从而进一步说明二苄基二硫对变压器油的酸值有影响｡(2)不同的含硫量对介损的影响是在200mg/kg的时候达到最小值,然后又随着浓度的增加开始上升,影响介损的因数有很多,如温度､样品中的杂质都会影响样品的介损｡损耗主要取决于绝缘油的电导即取决于绝缘油内自由载流体的存在｡(3)变压器油的界面张力是根据GB6541-86进行测定的,随着含硫量的增加,样品的界面张力是增加的,而且浓度越大界面张力越趋于平缓｡4.2不同含硫量下铜片的腐蚀研究结论含硫量为0mg/kg､50mg/kg､100mg/kg､150mg/kg､200mg/kg､250mg/kg､400mg/kg､500mg/kg浓度下的铜片的腐蚀照片,不难看出铜片是随着浓度的增大腐蚀变得越严重｡当浓度在400mg/kg､500mg/kg时铜片都达到了严重腐蚀,出现了黑斑｡4.3加入钝化剂后铜片的腐蚀研究结论图片中可以看出样品中加入钝化剂BTA出现的效果很明显,达到了钝化效果｡实验选用含硫量为500mg/kg的油样进行加入钝化剂BTA实验｡图片中依次是加入钝化剂BTA,0mg/kg､20mg/kg､40mg/kg､60mg/kg､80mg/kg､100mg/kg､120mg/kg的铜片腐蚀照片,不难看出钝化剂BTA浓度在20mg/kg~40mg/kg铜片就已经没有腐蚀了,所以推断钝化剂在40mg/kg为最佳的添加量｡4.4添加工艺设计结论钝化剂的添加到变压器中时,首先要把变压器废油排除,保持变压器处于真空干燥的状态下,在用新油清洗变压器时,必须把变压器清洗干净,否则会影响后面加入钝化剂的效果｡然后干燥充氮气,待变压器冷却后抽空注入钝化剂与新油｡最后对变压器油进行性能跟踪测试｡4.5展望由于本人的能力有限,只研究了BTA的抗腐蚀性,我希望在以后能涉及变压器方面的工作｡多研究几种钝化剂的抗腐蚀性,探讨它们的机理｡为变压器的正常工作提供有用的依据｡找出抗腐蚀性效果最好的钝化剂｡杂质铜很大一部分是跟油中的腐蚀性硫发生了反应,如能用简单的方法测量腐蚀性硫,对铜腐蚀变压器油也有很大的帮助｡本人希望能把检测腐蚀性硫的方法综合起来进行对比,找出最好的､简单的､实用的方法｡

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