变压器绝缘油中添加金属钝化剂的工程应用（一）

 引言

腐蚀性硫问题在国外已经有数十年历史，变压绝缘油中存在的器绝腐蚀性硫最终可引起变压器绝缘故障或局部放电故障。1947年三氮唑类衍生物类金属钝化剂开始用作铜及其合金的缘油用抑制剂；1954年澳大利亚等国家将含有金属钝化剂的变压器油投入电力设备;1958年J C WOOD-MALLOCK研究了含氮有机化合物在变压器油中的应用效果；1964年F HUGHESAND报道了含邻氨基苯甲酸类金属钝化剂用于变压器油的运行情况；1982年M YASUDA探讨了金属钝化剂在变压器油中的作用机理；1992年P R KRISHNAMOORTHY考察了单体酚、聚合酚、中添胺型3种抗氧剂与三唑类衍生物金属减活剂的加金复配效果。

2002年Doble公司、属钝2004年ABB公司等也开始开展变压器油中腐蚀性硫的化剂研究课题，国际大电网协会CIGRE 2005年成立WG A2-32和2009年成立A2-40工作组专门研究“变压器中的变压硫化亚铜”及“硫化亚铜的长期抑制及危害评估”等问题，引起了全球电网公司及相关机构的器绝关注。2007年尼纳斯石油公司提出运行变压器油中金属钝化剂加入量为100×10-6。缘油用IEC 60422:2013指出保证变压器的中添安全运行需要在变压器油中添加质量分数大于10-4的金属钝化剂，并维持其质量分数大于50×10-6。加金

国内1994年张镜诚等研究了T551、属钝T561金属钝化剂的化剂作用机理；2003年陈丽华等考察了金属减活剂对铜离子的抑制作用；2005年以后，广东、变压福建、贵州、湖南、江苏等地区电网先后发生了由变压器油中腐蚀性硫引起的变压器故障问题，对电网的安全稳定运行造成了巨大危害。国内多家电网公司及研究机构逐步开展变压器油的腐蚀性硫相关研究，并开始向运行变压器油中加入金属钝化剂对腐蚀性硫进行抑制。于会民等对比了两类金属减活剂对腐蚀性硫的抑制效果；钱艺华等研究了Irgamet 39在变压器油中的消耗规律；陆云才等研究了苯并三氮唑（BTA）对变压器硫腐蚀的抑制效果及绝缘油性能的影响；舒想等比较研究了甲基苯并三氮唑（TTA）、Irgamet 39、T571 3种钝化剂在多重腐蚀性硫并存环境中的防护效果及对油品质量的影响。

在变压器油中添加金属钝化剂是目前抑制腐蚀性硫问题的有效方法，可以有效防止铜腐蚀的发生或阻止铜腐蚀进一步恶化，其中BTA及其衍生物TTA、Irgamet39是目前全世界范围内应用最广泛的金属钝化剂。

1 故障分析

2017年某电网公司下属220 k V LT变电站#1主变因静电屏及高压线圈硫腐蚀，静电屏搭接面绝缘发生击穿并对下方的高压线圈放电，最终导致变压器故障返厂。该电网公司随即将变压器油中含有腐蚀性硫的变压器列为高风险设备，并要求全面进行处理。该省电网公司组织对下属110 k V及以上变压器绝缘油进行普查，根据普查结果筛选出需要限时处理的变压器22台，对此22台变压器添加金属钝化剂，以抑制活性硫对铜的腐蚀及阻止铜腐蚀的进一步恶化。金属钝化剂的添加含量基本要求如下[16]：新添加的金属钝化剂质量浓度需达到100mg/kg；已添加的、检测余量不足或接近40 mg/kg的，按100 mg/kg的量添加补足。

2 金属钝化剂装置及其应用

2.1 试验对象

本项目试验对象的基本信息见表1，其中220k V变压器油质量为42.7～56.0吨，110 k V变压器油质量为15.1～16.9吨。本项目未实施之前，各变压器的金属钝化剂含量如下：BG#2为45.19 mg/kg、DX#2为45.96 mg/kg、TZ#1为34.8 mg/kg、TZ#2为39.7 mg/kg、YY#1为24.35 mg/kg、YY#2为20.0mg/kg，其他变压器均小于5 mg/kg。考虑到变压器内绝缘纸和纸板等材料吸附以及油桶底部会残存部分油无法注入变压器，金属钝化剂按1.3～1.5倍剂量添加，本项目金属钝化剂添加量为2.6～9.5 L。

2.2 金属钝化剂

本项目选用BASF公司生产的Irgamet 39型金属钝化剂（油），为苯三唑衍生物，是液态油溶性金属减活剂。低浓度下活性高，挥发性低，不含溶剂，矿物油中溶解度极佳，其基本物理性质见表2。

2.3 金属钝化剂添加装置

金属钝化剂添加装置为自研产品，是密封型箱体设备，通过操作面板可以实现金属钝化剂添加全过程自动操作功能。具有系统油路清洗、变压器油接收/输送、流动混合、杂质过滤、液位监控等功能。变压器通过一次排放阀与金属钝化剂添加装置完成连接。金属钝化剂添加装置与变压器连接示意图见图1。

2.4 测试仪器

采用美国Waters公司Alliancee 2695型高效液相色谱，Sun Fire C₁₈型色谱分离柱，检测金属钝化剂含量；采用5E-DHG型电热恒温鼓风干燥箱进行腐蚀性硫试验，控温范围为（室温+10℃）～250℃，控温精度为±1℃。

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