專利名稱：預(yù)測油浸電氣設(shè)備中異常發(fā)生的可能性的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及預(yù)測關(guān)于變壓器等油浸電氣設(shè)備的硫化腐蝕的異常發(fā)生的可能性的方法，更具體地，涉及由成為硫化腐蝕的原因的硫系化合物與銅的反應(yīng)生成物的絕緣油中濃度預(yù)測起因于硫化腐蝕的異常發(fā)生的可能性的方法。
背景技術(shù)：
油浸變壓器等油浸電氣設(shè)備，作為其絕緣油，有含有硫成分的絕緣油。這種情況下，已知由于油浸電氣設(shè)備的銅部件與絕緣油中的硫成分的反應(yīng)，生成導(dǎo)電性的硫化銅 (硫化腐蝕)而附著于絕緣紙等，引起絕緣破壞，因此有時對油浸電氣設(shè)備產(chǎn)生致命的損傷。但是，其生成機理的詳細情況尚不清楚，在不使既設(shè)的油浸電氣設(shè)備停止的情況下難以診斷硫化銅的生成引起的油浸電氣設(shè)備的異常的有無。因此，為了避免硫化腐蝕引起的各種問題，現(xiàn)狀是不得不依賴于盡可能難以發(fā)生硫化腐蝕的油浸電氣設(shè)備的開發(fā)。作為難以發(fā)生硫化腐蝕的油浸電氣設(shè)備的開發(fā)，可以列舉難以發(fā)生硫化腐蝕的絕緣油的選擇、從絕緣油將硫化合物除去技術(shù)的開發(fā)，作為前者的實例，專利文獻1中公開了將一定量的絕緣油和具有規(guī)定的表面積的銅板封入容器中，在規(guī)定的溫度下加熱規(guī)定的時間后，測定絕緣油中含有的油中溶解銅和硫酸離子的含有率，通過各個含有率之和來診斷絕緣油的硫化腐蝕性的方法(專利文獻1 特開平7-33M46號公報(第3頁W003]))。另一方面，對于硫化腐蝕以外的油浸電氣設(shè)備的不良發(fā)生，提出了多個通過檢測某種化合物來診斷過熱異常、放電異常的方法。例如，專利文獻2中公開了根據(jù)由運轉(zhuǎn)中的油浸電氣設(shè)備通常檢測不到、只在過熱、放電異常時容易檢測的化合物，即醋酸[CH3COOH]、 3-戊酮[CH3CH2C0CH2CH3]、2，5- 二甲基呋喃[C6H8O]、丁醛[CH3CHCHCH0]、2-甲氧基乙醇 [C3H8O2]、甲硫醇[CH3SH]、二甲硫[(CH3)S2]、氨 _、1，3_ 二嗪[C4H4N2]、甲基乙烯基乙炔 [C5H6], 2-甲基-1，3-丁二烯[C5H8]的檢測的有無，診斷油浸電氣設(shè)備內(nèi)部的過熱異常或放電異常的方法(專利文獻2 特開平9-72892號公報(權(quán)利要求2))。此外，專利文獻3中，公開了將電氣絕緣油中的下述化合物用于油浸變壓器、電抗器、自動電壓調(diào)節(jié)器等油浸電氣設(shè)備、油浸電纜等的異常診斷的方法。公開了由油浸變壓器、電抗器、自動電壓調(diào)節(jié)器等油浸電氣設(shè)備、油浸電纜等的電機絕緣油中含有的二氧化碳[CO2]、一氧化碳[CO]、甲烷[CH4]、氧[H2]、乙燒[C2H6]、乙烯[C2H4]、乙炔[C2H2]等各種氣體量，進行油浸電氣設(shè)備等的劣化狀況的推定、異常診斷的方法(專利文獻3 特開 2000-241401 號公報(第 2 頁
))。此外，專利文獻4、5中公開了對油中的羥甲基糠醛、糠醛進行定量作為絕緣紙的劣化指標，診斷油浸電氣設(shè)備的絕緣構(gòu)件的異常的方法(專利文獻4 特開平5-315147號公報(第2頁權(quán)利要求1 3)、專利文獻5 特開平8-124751號公報(第2頁權(quán)利要求2))。但是，這樣的油浸電氣設(shè)備的診斷方法，對于絕緣紙的劣化、流動帶電等油浸電氣設(shè)備的現(xiàn)狀的不利情況的診斷有效，但不能診斷油浸電氣設(shè)備的硫化銅的生成引起的將來的不利情況的可能性。
現(xiàn)有技術(shù)文獻專利文獻專利文獻1 特開平7-33M46號公報專利文獻2 特開平9-72892號公報專利文獻3 特開2000-241401號公報專利文獻4 特開平5-315147號公報專利文獻5 特開平8-124751號公報

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的問題本發(fā)明的目的在于提供通過現(xiàn)狀的油浸電氣設(shè)備的分析，預(yù)測將來該油浸電氣設(shè)備中發(fā)生硫化銅生成引起的不利情況的可能性的方法。用于解決問題的手段本發(fā)明人深入研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)了由時效劣化油的分析推定絕緣油中含有的硫化銅生成的原因物質(zhì)的初期濃度，由該原因物質(zhì)的初期濃度的推定值能夠預(yù)測油浸電氣設(shè)備中硫化銅生成引起的不利情況發(fā)生的可能性的方法。S卩，本發(fā)明涉及預(yù)測油浸電氣設(shè)備中異常發(fā)生的可能性的方法，其為由從運轉(zhuǎn)中的變壓器采取的絕緣油的成分分析，算出該絕緣油中的未使用時的二芐二硫(以下有時簡寫為DBDQ濃度的推測值，由該推測值的高低預(yù)測油浸電氣設(shè)備中異常發(fā)生的可能性的預(yù)測方法。本發(fā)明中，優(yōu)選地，通過上述絕緣油的成分分析，對上述絕緣油中的聯(lián)芐(以下有時簡寫為BiBZ)和/或二芐基硫(以下有時簡寫為DBS)的濃度以及二芐二硫的濃度進行定量。 此外，本發(fā)明中，優(yōu)選地，由通過上述絕緣油中的成分分析而定量的上述絕緣油中的聯(lián)芐和/或二芐基硫的濃度，算出上述絕緣油中的未使用時開始的二芐二硫濃度的減少量的推定值，在通過上述絕緣油中的成分分析而定量的二芐二硫的濃度加上該減少量的推定值，從而算出上述絕緣油中的未使用時的二芐二硫濃度的推測值。這種情況下，更優(yōu)選地，預(yù)先通過使經(jīng)過時間和溫度條件變化來對添加了二芐二硫的絕緣油中的一定時間經(jīng)過后的二芐二硫的減少量以及聯(lián)芐和/或二芐基硫的生成量進行定量，從而作成各溫度下的二芐二硫的減少量與聯(lián)芐和/或二芐基硫的生成量的關(guān)系式，基于該關(guān)系式，由上述絕緣油的溫度條件、通過上述絕緣油中的成分分析而定量的上述絕緣油中的聯(lián)芐和/或二芐基硫的濃度，算出上述絕緣油中的未使用時開始的二芐二硫濃度的減少量的推定值。此外，優(yōu)選地，上述絕緣油中的二芐二硫的濃度的定量、上述絕緣油中的聯(lián)芐和/ 或二芐基硫的濃度的定量，使用氣相色譜法進行。發(fā)明的效果根據(jù)本發(fā)明，能夠預(yù)測由于油浸電氣設(shè)備的經(jīng)年劣化而發(fā)生的硫化銅生成量，由該預(yù)測能夠預(yù)測時效油浸電氣設(shè)備的硫化腐蝕引起的異常發(fā)生的可能性。


圖1為表示在165°C下進行加熱時的聯(lián)芐生成量與DBDS的減少量的關(guān)系的坐標圖。圖2為表示在165°C下進行加熱時的二芐基硫生成量與DBDS的減少量的關(guān)系的坐標圖。圖3為表示繪制聯(lián)芐量與DBDS減少量的關(guān)系時的斜率與溫度的關(guān)系的坐標圖。圖4為表示繪制二芐基硫量與DBDS減少量的關(guān)系時的斜率與溫度的關(guān)系的坐標圖。
具體實施例方式已知通過在絕緣油中添加DBDS，容易生成硫化銅，但其生成機理的詳細情況尚不清楚。對于反應(yīng)機理深入研究的結(jié)果，可知作為第一階段，發(fā)生DBDS吸附于銅板的反應(yīng)， 作為第二階段，發(fā)生DBDS與銅反應(yīng)而生成DBDS-Cu絡(luò)合物的反應(yīng)，作為第三階段，發(fā)生二芐二硫-Cu絡(luò)合物分解為芐自由基(benzyl radical)和芐基硫自由基(benzyl sulfenyl radical)和硫化銅的反應(yīng)。進而，芐自由基和芐基硫自由基各自之間或者兩者相互反應(yīng)，生成聯(lián)芐、二芐基硫和DBDS。因此，通過對聯(lián)芐、二芐基硫進行定量，能夠推定DBDS的消耗量(減少量)，由這樣求出的DBDS的減少量的推定值與通過分析求出的DBDS殘存量的和，能夠估計DBDS的初期濃度。聯(lián)芐、二芐基硫的定量可采用各種公知的分析方法進行，作為分析方法，可以列舉氣相色譜法等。為了由絕緣油中的DBDS的初期濃度預(yù)測硫化腐蝕引起的異常發(fā)生的可能性，例如，預(yù)先使用DBDS的初期濃度不同的絕緣油進行腐蝕試驗，由其結(jié)果求出DBDS的濃度的閾值，從而如果DBDS的初期濃度的推定值比該閾值高，能夠預(yù)測將來由硫化腐蝕引起的異常發(fā)生的可能性高，如果比該閾值低，能夠預(yù)測將來由硫化腐蝕引起的異常發(fā)生的可能性低。作為本發(fā)明適用的油浸電氣設(shè)備中含有的絕緣油，可以列舉例如礦物油、含硫成分的合成油等，優(yōu)選含硫成分的絕緣油。(實施方式1)以下通過具體的研究結(jié)果，示出本發(fā)明的程序。首先，基于作為ASTM(美國試驗 材料協(xié)會American Society for Testing and Materials)的試驗方法的ASTM D 1275B，準備不含腐蝕性的硫確認后的變壓器油。接著， 在該變壓器油中添加規(guī)定量的DBDS。本實驗中，添加了 30和300ppm的DBDS。將該變壓器油4g和銅板封入具有IOcc的內(nèi)容積的瓶中，塞上橡膠栓后在規(guī)定的溫度和時間下進行加熱。加熱后的變壓器油中含有的DBDS、二芐基硫和聯(lián)芐采用氣相色譜/質(zhì)量分析器 (GC/MS)進行分析，能夠求出這些化合物的濃度。作為實例，在165°C下進行加熱的情況下，將各個時間經(jīng)過后的、生成的聯(lián)芐濃度 (單位ppm) (S卩，BiBZ生成量)和DBDS濃度(單位ppm)的減少量的關(guān)系示于圖1。圖1中示出了 DBDS的初期濃度為30ppm的情形和300ppm的情形的數(shù)據(jù)，圖中的“線性(300ppm) ”， 是基于DBDS的初期濃度為300ppm的情形的數(shù)據(jù)，采用最小二乘法擬合的直線，用關(guān)系式y(tǒng) = 0.3325x(式中，y為DBDS減少量，χ為BiBZ濃度)表示。如圖1中所示，在聯(lián)芐量與 DBDS減少量之間具有良好的相關(guān)性，由從圖1的數(shù)據(jù)作成的兩者的關(guān)系式和聯(lián)芐量的定量值，能夠推定該溫度下的DBDS的減少量。此外，在DBDS的初期濃度為30ppm的情形和為 300ppm的情形下，在初期濃度引起的DBDS減少量與聯(lián)芐濃度的相關(guān)性上沒有發(fā)現(xiàn)差異。該結(jié)果表示即使DBDS的初期濃度變化，聯(lián)芐生成量與DBDS的減少量的關(guān)系式同樣成立。由以上可知，如果確定聯(lián)芐生成量和溫度，DBDS的減少量的推定值可由預(yù)先作成的關(guān)系式求出。而且，由變壓器油中殘存的DBDS的濃度的定量值和DBDS的減少量的推定值之和，能夠求出初期的DBDS濃度的推定值。同樣地，通過測定絕緣油中的二芐基硫濃度(即DBS生成量)，能夠求出DBDS的初期濃度的推定值。圖2中示出二芐基硫濃度(單位ppm)和DBDS濃度(單位ppm)的減少量的關(guān)系。圖1中示出了 DBDS的初期濃度為30ppm的情形和300ppm的情形的數(shù)據(jù)， 圖中的“線性(300ppm) ”，是基于DBDS的初期濃度為300ppm的情形的數(shù)據(jù)，采用最小二乘法擬合的直線，用關(guān)系式y(tǒng) = 23. 08x(式中，y為DBDS減少量，χ為BiBZ濃度)表示。如圖2中所示，二芐基硫生成量與DBDS減少量之間存在相關(guān)性，由二芐基硫量能夠求出該溫度下的DBDS減少量。由以上可知，與聯(lián)芐的情形同樣地，如果二芐基硫量和溫度確定，DBDS的減少量的推定值可由預(yù)先作成的關(guān)系式求出。而且，由變壓器油中殘存的DBDS的濃度的定量值與 DBDS的減少量的推定值之和，能夠求出初期的DBDS濃度的推定值。如前面所述，副產(chǎn)物(意味著聯(lián)芐和/或二芐基硫。下同)與DBDS減少量的關(guān)系是溫度的函數(shù)。因此，如果預(yù)先考察該關(guān)系的溫度依存性，能夠求出任意的溫度下的副產(chǎn)物量與DBDS的關(guān)系。圖3是表示繪制聯(lián)芐量與DBDS減少量的關(guān)系時的斜率(DBDS減少量/Bi BZ 生成量的重量比)與溫度的關(guān)系的坐標圖。再有，圖中的線段是基于各溫度下的斜率(DBDS減少量/Bi BZ生成量)的數(shù)據(jù)，采用最小二乘法擬合的直線，用關(guān)系式y(tǒng) = 0. 1757x+^.506(式中，y為斜率，χ為溫度)表示。如圖3所示，斜率與溫度之間存在良好的直線關(guān)系，由該關(guān)系能夠算出任意的溫度下的斜率。此外，對時效變壓器油中含有的副產(chǎn)物量和DBDS的殘存量進行定量，通過上述斜率和副產(chǎn)物量的乘積，算出DBDS的消耗量，算出該消耗量與DBDS的殘存量之和，從而能夠求出DBDS的初期濃度的推測值。此外，如圖4所示，對于二芐基硫量和DBDS減少量，斜率和溫度之間也具有良好的直線關(guān)系，因此由DBDS的定量值(殘存量)和二芐基硫的定量值(副產(chǎn)物量)能夠求出 DBDS的初期濃度的推測值。進而，例如，聯(lián)芐的摩爾換算量和二芐基硫的摩爾換算量的總量與DBDS減少量具有良好的相關(guān)關(guān)系的情況下，由聯(lián)芐和二芐基硫的定量值與DBDS的定量值，也能夠求出DBDS的初期濃度的推測值。如上所述，絕緣油中的DBDS的初期量與硫化銅生成量成比例，但DBDS的初期量的閾值因油浸電氣設(shè)備的構(gòu)造、材質(zhì)等而變動。例如，絕緣物的厚度足夠厚時，對于硫化銅生成量的容許值也變大，因此將閾值設(shè)定得高。相反，絕緣物的厚度薄的情況下，將閾值設(shè)定得低。具體地，作為設(shè)定閾值的方法，可以列舉例如用作為絕緣油的腐蝕性硫的試驗已廣泛使用的試驗確定閾值的方法。作為這種試驗，例如在國內(nèi)，常常使用作為JIS標準試驗法的JIS C 2101的17(腐蝕性硫試驗)，在海外，常常使用作為ASTM(美國試驗·材料協(xié)會)的試驗方法的ASTM D 1275B等。例如，根據(jù)JIS C 2101的17 (腐蝕性硫試驗)，可按照下述順序確定閾值。首先， 準備在JIS C 2101的17中不顯示腐蝕性的絕緣油。例如，烷基苯、α-烯烴等不含硫的合成油適合。在該絕緣油中溶解規(guī)定量的DBDS，制成試料油。對這樣作成的試料油，采用JIS C 2101的17. 2 17. 5中記載的方法實施試驗，采用JIS C 2101的17. 6中記載的方法判定腐蝕性。作為一例，對于溶解了 50、100、150、200ppm的DBDS的試料油，采用上述方法判定腐蝕性的情況下，例如，含有50和IOOppm的DBDS的試料油顯示非腐蝕性，含有150和 200ppm的DBDS的試料油顯示腐蝕性的情況下，將作為顯示非腐蝕性的上限的IOOppm設(shè)定為閾值。油浸電氣設(shè)備的絕緣油中的DBDS的初期濃度的推定值為其以上的情況下，該油浸電氣設(shè)備存在因硫化銅而產(chǎn)生不利情況的可能性，可進行敦促注意等處置。應(yīng)理解此次公開的實施方式在所有方面為例示，不是限制性的。本發(fā)明的范圍不是上述說明，而是由權(quán)利要求表示，意在包括與權(quán)利要求均等的含義和范圍內(nèi)的所有的變形。
權(quán)利要求
1.預(yù)測方法，是預(yù)測油浸電氣設(shè)備中異常發(fā)生的可能性的方法，其中由從運轉(zhuǎn)中的變壓器采取的絕緣油的成分分析，算出該絕緣油中的未使用時的二芐二硫濃度的推測值，由該推測值的高低預(yù)測油浸電氣設(shè)備中異常發(fā)生的可能性。
2.權(quán)利要求1所述的預(yù)測方法，其中通過上述絕緣油的成分分析，對上述絕緣油中的聯(lián)芐和/或二芐基硫的濃度以及二芐二硫的濃度進行定量。
3.權(quán)利要求2所述的預(yù)測方法，其中由通過上述絕緣油中的成分分析而定量的上述絕緣油中的聯(lián)芐和/或二芐基硫的濃度，算出上述絕緣油中的從未使用時開始的二芐二硫濃度的減少量的推定值，在通過上述絕緣油中的成分分析而定量的二芐二硫的濃度加上該減少量的推定值，從而算出上述絕緣油中的未使用時的二芐二硫濃度的推測值。
4.權(quán)利要求3所述的預(yù)測方法，其中預(yù)先通過使經(jīng)過時間和溫度條件變化來對添加了二芐二硫的絕緣油中的一定時間經(jīng)過后的二芐二硫的減少量以及聯(lián)芐和/或二芐基硫的生成量進行定量，從而作成各溫度下的二芐二硫的減少量與聯(lián)芐和/或二芐基硫的生成量的關(guān)系式，基于該關(guān)系式，由上述絕緣油的溫度條件、通過上述絕緣油中的成分分析而定量的上述絕緣油中的聯(lián)芐和/或二芐基硫的濃度，算出上述絕緣油中的從未使用時開始的二芐二硫濃度的減少量的推定值。
5.權(quán)利要求1所述的預(yù)測方法，其中使用氣相色譜法對上述絕緣油中的二芐二硫的濃度進行定量。
6.權(quán)利要求1所述的預(yù)測方法，其中使用氣相色譜法對上述絕緣油中的聯(lián)芐和/或二芐基硫的濃度進行定量。
全文摘要
本發(fā)明涉及預(yù)測油浸電氣設(shè)備中異常發(fā)生的可能性的方法，是由從運轉(zhuǎn)中的變壓器采取的絕緣油的成分分析，算出該絕緣油中的未使用時的二芐二硫濃度的推測值，由該推測值的高低預(yù)測油浸電氣設(shè)備中異常發(fā)生的可能性的預(yù)測方法。
文檔編號H01F41/00GK102265357SQ20098015229
公開日2011年11月30日 申請日期2009年4月21日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月25日
發(fā)明者外山悟, 水野康太, 網(wǎng)本剛, 谷村純二 申請人:三菱電機株式會社