中国电力科学研究院
2008年1月
目录
1.前言 (3)
3.硫化铜的来源 (4)
4.1设备和材料 (8)
4.2设备运行条件 (9)
5.硫化铜沉积的抑制措施 (9)
vaio sz5.1添加钝化剂 (9)
5.1.1概述 (9)
根本违约
抓住幸福不撒手5.1.2基本原理 (10)
5.1.3苯骈三氮唑（BTA） (10)
5.1.4钝化剂的效果 (12)
5.1.5设备添加钝化剂后的运行经验 (13)
5.1.6钝化剂的消耗 (13)
5.1.7钝化剂的副作用 (14)
5.1.8添加钝化剂前的准备工作 (14)
5.1.8.1 钝化剂的选择 (14)
5.1.8.2 钝化剂浓度的选择 (14)
5.1.8.3 钝化剂的溶解性试验 (14)
5.1.8.4 添加钝化剂后的变压器油试验 (15)
5.1.9现场添加钝化剂 (15)
5.2 油的更换 (15)
5.3 更换绕组 (15)
5.4 改善运行条件 (15)
6.结论 (16)
参考文献...............................................................................错误！未定义书签。
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1.前言
近十年来，许多国家的变压器和电抗器出现与变压器油中腐蚀性硫有关的故障。变压器油中的腐蚀性硫与铜导体反应生成硫化铜沉积，是造成这类故障的原因。有关变压器硫化铜问题的最初报告，主要来自上世纪90年代的美国。在2004~2005年期间，变压器中的硫化铜问题发展很快，涉及到许多国家，
其中巴西最为严重。2006年以后，硫化铜沉积引起的变压器故障个案减少。反事故措施的实施是个案减少的重要原因之一，其中也与变压器油制造厂商在变压器油炼制过程中对油品中活性硫的控制有关。 最近15年内，由于硫化铜问题造成或者疑似的大型变压器故障大约100台。故障变压器涉及到所有国外主要的变压器制造厂和一些国外变压器油供应商。
外交小灵通2007年11月2日，北京超高压公司500kV姜家营变电站3号主变（ABB 产品）的C相在正常运行中出现突发性故障。经过解体检查发现：高压线圈烧损严重，制造方面存在明显缺陷，高压导线有明显的硫化铜沉积现象。硫化铜沉积会对变压器匝间绝缘有害，也可能会诱发事故，因此需要对此开展进一步的研究。
2007年11月20日，北京超高压公司500kV姜家营变电站的另一台变压器，2号主变（ABB产品）的A相又在正常运行中发生严重放电故障。尽管这次事故与硫化铜沉积无关，但该变压器与500kV姜家营变电站3号主变都使用尼纳斯油，并且运行时间比3号主变少3年。硫化铜沉积和变压器的运行时间、负荷水平及绝缘油牌号等因素有关。500kV姜家营2号主变的事故，使得有关部门对变压器的硫化铜问题更加重视。
实际上，在2007年11月500kV姜家营主变故障之前，国内已经有在变压器故障检查中发现硫化铜沉积
的案例。如上海黄渡500kV 3号主变，日本三菱1987年产品；在2001年故障检查中，三相变压器的引线和油箱内表面发现有大量呈绿的硫化铜沉淀物。
目前网内有不少类似500kV姜家营变电站2号和3号主变的大型变压器。这些变压器有可能使用含有腐蚀性硫的变压器油，因而存在硫化铜沉积的潜在威胁。如何针对这些运行设备制定并实施积极的反事故技术措施，确保设备的安全运行水平，是当务之急。为此本文对变压器中的硫化铜问题进行分析，在此基础
上，对如何处理和解决这一问题，提出建议。
2.故障设备和故障机理
由硫化铜沉积引发事故的设备主要可分为三类：高压直流换流变压器、并联电抗器和发电机的升压变压器。
这些设备在事故前的投运时间一般为几年至超过15年不等，很多不超过20000h；事故主要发生在气候炎热的地区或者炎热的夏季；事故设备的负荷一般较大。
引发事故的原因为匝间短路击穿。一般，击穿发生在线圈的上半部，但不是最顶部。
发生故障的设备处于正常运行状态，没有与故障直接相关的暂态扰动、过电压或过渡过程的信息记录。多数情况下，DGA监视系统或其它的诊断方法不会给出任何预先警告。
硫化铜沉积引起的变压器和电抗器故障的机理目前还没有定论。
一种理论认为，硫化铜最先沉积在最内层的绝缘纸上，然后顺序向外层扩散。如果发展为大规模沉积，则两个导体之间可形成导电桥接。这时，即便在合理的设计电场强度内，也可能发生击穿。
另一种理论认为，击穿与半导电的氧化铜微粒扩散入多孔纤维结构的绝缘纸中，导致电导率的增大有关。这将导致电流和介损增加，使纸出现热劣化，从而降低绝缘纸的击穿强度。
还有一种理论认为，硫化铜从导体表面分离时可导致气隙出现，从而发生局部放电，引起局部绝缘老化从而最终导致击穿。但反对意见认为这种情形发生的可能性并不大；因为匝间电位差很小，不足以导致气隙的电离。
不过，如果变压器绝缘经常承受冲击，由局部放电导致击穿是有可能的。例如，在经常经受冲击的换流变中，可出现中度硫化铜沉积，这种沉积主要在纸层的外表面。频繁的重复冲击将使沉积区域发生局部放电，从而引起绝缘纸的劣化，直到匝间短路的发生。
3.硫化铜的来源
出现硫化铜的条件是有硫和铜。一般认为，铜来自导体，而硫则来自变压器油。但并不是有了硫和铜就一定会生成硫化铜沉积。入目三分
变压器油中存在多种以不同形式存在的硫，但并不是所有的硫或硫化物都具有腐蚀性即活性。在ASTM D2864中，腐蚀性硫是指“在电气绝缘油中可引起变压器金属如铜和银腐蚀的单质硫和热不稳定的硫化物”。
表3.1给出了在原油中硫的五种主要形式。其中R是直链、支链烷烃基或环烃基。可以看到，单质硫和硫醇比较活跃，硫代醚次之，二硫化物和噻吩则比较稳定。R-SH这种形式的硫化物比较活跃，主要是由于硫在长链分子的末端，容易受到攻击。而硫在长链中间时就比较稳定，如二硫化物。而最稳定的是环结构中的硫。
表3.1 原油中硫的五种主要形式
基团化学式活性
单质硫S 非常活跃
硫醇R-SH 非常活跃
硫代醚R-S-R1活跃
二硫化物R-S·S-R 稳定
噻吩含硫的环结构非常稳定
变压器油中的一些硫实际上有助于变压器油的氧化性，可以作为减活剂来减弱油氧化的趋势。炼油过程的目标之一是除去腐蚀性或活性的硫，或者将它们转化为更加稳定的化合物如噻吩或饱和二硫化物。但是提炼并不能完全，可能留存少量的硫化物包括硫醇或单质硫。提炼后的油中，硫的含量小于0.1%。
油不是变压器系统中硫的唯一来源，O型密封圈、水基胶水、铜和纸绝缘都可能含有硫。
腐蚀性硫可以与铜反应生成Cu2S，颜是黑、灰、绿或紫。单质硫与铜的反应比较容易，甚至在没有加热催化的情况下就可以完成。
图3.1给出了在铜表面沉积的Cu2S。图3.2是在铜表面Cu2S沉积开始时的显微照片。图3.3和3.4是铜表面Cu2S沉积的显微照片。
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