专利名称：电绝缘油的检查方法、电绝缘油的处理方法、以及油浸电气设备的保养方法
技术领域：
本发明涉及一种在油浸变压器等油浸电气设备中所使用的电绝缘油的检查方法、电绝缘油的处理方法以及油浸电气设备的保养方法。
更详细而言，涉及一种如下的检查方法:在添加抑制剂以抑制在浸溃于电绝缘油中的绝缘纸上生成硫化铜的情况下，判断是否存在导致电绝缘油中的抑制剂浓度随时间降低的物质(以下，简称为“抑制剂消耗物质”)。此外，还涉及一种如下的电绝缘油的处理方法:在通过这种电绝缘油的检查方法判断为在电绝缘油中存在抑制剂消耗物质的情况下，对电绝缘油进行白土处理等过滤处理，来从电绝缘油中去除抑制剂消耗物质以使抑制剂有效发挥作用。另外，还涉及一种使用了这种电绝缘油处理方法的油浸电气设备的保养方法。
背景技术：
在油浸变压器等油浸电气设备中，使用铜线圈作为通电介质。在该线圈上包裹有绝缘纸来确保电绝缘，以防止线圈在相邻匝之间在电气上发生短路。
另一方面，通常在油浸变压器中使用矿物油等构成的电绝缘油。已知矿物油等中含有微量的硫成分，该硫成分会与配置在电绝缘油中的铜线圈发生反应从而生成导电性的硫化铜，并使所述硫化铜生成于线圈绝缘纸表面。已知生成硫化铜会导致线圈绝缘纸的绝缘性能下降，甚至会使得线圈在匝之间发生短路从而导致绝缘破坏(例如，非专利文献I)。
并且，已知生成硫化铜的主要原因物质是矿物油中所含有的硫成分的二苄基二硫(例如，非专利文献2)。作为其生成机制，已知二苄基二硫与铜线圈发生反应而生成的络合物在油中扩散并吸附在绝缘纸上，之后发生分解从而生成为硫化铜(例如，非专利文献3)。
已知一种基于上述生成机制来抑制二苄基二硫与铜线圈发生反应、从而抑制硫化铜生成的方法，并广泛使用了一种在电绝缘油中添加抑制剂的方法。作为抑制剂，已知I, 2，3-苯并三唑(BTA)、Irgamet39等苯并三唑类化合物(例如，非专利文献4)。
若在电绝缘油中添加抑制硫化铜生成的抑制剂，则抑制剂会与铜线圈发生反应从而在铜线圈表面形成膜。该所形成的膜会阻隔/抑制二苄基二硫与铜线圈的反应，因此能抑制硫化铜的生成(例如,非专利文献4)。
现有技术文献
非专利文献
非专利文献I:CIGRE WG A2-32, “Copper sulphide in transformer insulation,(变压器绝缘中生成的硫化铜)” Final Report Brochure378, 2009
非专利文献2:F.Scatiggio, V.Tumiatti, R.Maina, M.Tumiatti Μ.Pompilli andR.Bartnikas, “Corrosive Sulfur in Insulating Oils:1ts Detection and CorrelatedPower Apparatus Failures (绝缘油中的腐蚀性硫:其检测及相关电力设备的故障)”，IEEETrans.Power Del., Vol.23, pp.508-509, 2008
非专利文献3:S.Toyama, J.Tanimura, N.Yamada, E.Nagao andT.Amimoto, “Highly Sensitive Detection Method of Dibenzyl Disulfide and theElucidation of the Mechanism of Copper Sulfide Generation in Insulating Oil(二节基二硫的高灵敏度检测方法及绝缘线圈中硫化铜的生成机制)”，IEEE Transactions onDielectrics and Electrical Insulation, Vol.16, N0.2, pp.509-515, 2009.
非专利文献4:Τ.Amimoto, E.Nagao, J.Tanimura, S.Toyama andN.Yamada, “Duration and Mechanism for Suppressive Effect of Triazole-basedPassivators on Copper-sulfide Deposition on Insulating Paper (三唑基纯化剂对于抑制绝缘纸上沉积硫化铜的持续性及其机制)”，IEEE Transactions on Dielectrics andElectrical Insulation, Vol.16, N0.1, pp.257-264，2009.发明内容
发明所要解决的技术问题
本发明人使用从实际工作了 20年以上的油浸变压器中提取的电绝缘油(矿物油)，在仅添加了抑制剂而不含其它共存材料的状态下，将温度维持在接近变压器的运行温度的温度(40° C 60° C)，从而对电绝缘油中的抑制剂浓度进行定期分析，从结果中发现，油中的抑制剂浓度会随时间下降。另一方面，对于在新油中添加抑制剂的情况，抑制剂浓度不会随时间变化，而是大致保持一定。
由此发现，对于添加于电绝缘油中的抑制硫化铜生成的抑制剂的浓度，当电绝缘油为新油时，几乎不会随时间减少，但如果是老化油的情况，则可能会急剧降低。可以认为其原因在于，当油浸电气设备随时间劣化时，会在电绝缘油中生成导致电绝缘油中的抑制剂浓度随时间下降的物质(抑制剂消耗物质)，因此导致电绝缘油中的抑制剂浓度随时间下降。
若电绝缘油中的抑制剂浓度下降，则抑制硫化铜生成的抑制剂的效果减弱，因此，需要补充添加抑制剂。然而，若大量添加抑制剂，则会影响油的带电特性，因此不希望添加规定量以上的抑制剂。此外，若频繁地添加抑制剂，则由于每一次添加都要进行停电操作，因此操作较为费事，存在可能会导致电力供应障碍的问题。因此，对于在油浸电气设备所使用的老化油中添加抑制硫化铜生成的抑制剂来继续使用的情况，优选在需要的时刻添加所需最低限度量的抑制剂。
本发明有鉴于上述内容，其目的在于提供一种检查方法，所述检查方法用于在向油浸电气设备的电绝缘油中添加抑制硫化铜生成的抑制剂以继续使用时，判断电绝缘油中是否包含抑制剂消耗物质，以判断添加抑制硫化铜生成的抑制剂的必要性。
为解决问题所采用的技术方案
本发明是用于判断电绝缘油中是否含有抑制剂消耗物质的电绝缘油的检查方法，
所述抑制剂消耗物质是导致抑制剂的浓度随时间下降的物质，所述抑制剂是为了抑制在浸溃于所述电绝缘油中的绝缘纸上生成硫化铜而添加到所述电绝缘油中的物质，
所述电绝缘油的检查方法包括:
第一步骤，在该第一步骤中，在规定的条件下对所述电绝缘油进行保存并测定抑制剂浓度；以及
第二步骤，在该第二步骤中，当抑制剂浓度相对于初始浓度的减少量在规定期间内达到一定量以上时，判断为存在抑制剂消耗物质。
发明效果
在本发明中，在规定条件下对电绝缘油进行保存并测定抑制剂浓度，当抑制剂浓度相对于初始浓度的减少量在规定期间内达到一定量以上时，判断为存在抑制剂消耗物质，由此能事先预测电绝缘油的历时变化。


图1是表示实施方式I中用于判断电绝缘油中是否含有抑制剂消耗物质的步骤的流程图。
图2是实施方式I所使用的检查装置的框图。
图3是表示实施例1的分析结果的曲线图。
图4是表示实施例2的分析结果的曲线图。
具体实施方式
[电绝缘油的检查方法]
本发明的电绝缘油的检查方法是用于判断电绝缘油中是否含有抑制剂消耗物质的电绝缘油的检查方法。这里，所谓“抑制剂消耗物质”是指导致添加在电绝缘油中的抑制剂的浓度随时间下降的物质。
所谓“抑制剂”是指为了抑制在浸溃于电绝缘油中的绝缘纸上生成硫化铜而添加到电绝缘油中的物质。作为抑制剂，例如可以举出苯并三唑化合物。特别地，可以适当使用对于油具有高溶解性的苯并三唑化合物，作为这样的苯并三唑化合物，例如可以举出I,2, 3-苯并三唑或Irgamet39 (商品名称)等。
在本发明的电绝缘油的检查方法中，在规定条件下对电绝缘油进行保存并测定抑制剂浓度，当抑制剂浓度相对于初始浓度的减少量在规定期间内达到一定量以上时，判断为存在抑制剂消耗物质。
作为上述规定的条件，例如可以举出温度条件。在本发明的检查方法中，优选高于室温的温度条件。这是因为能够通过短期的实验迅速获得所期望的结果。此外，优选60° C以下的温度条件。这是因为，若超过60° C，则无论是否存在抑制剂消耗物质，抑制剂都会因分解而减少，因而难以根据抑制剂的减少趋势来辨别是否存在抑制剂消耗物质。
作为其他条件，可以举出避光条件。抑制剂也会由于光而发生分解，因此混入电绝缘油及抑制剂的容器优选为是具有避光性的容器。
作为测定抑制剂浓度的方法，可以使用各种公知的油中物质的测定方法，例如可以使用气相色谱法、GC-MASS (气相质谱仪)、HPLC (High Performance LiquidChromatography:高效液相色谱法)等。
在上述检查方法中，优选在电绝缘油中的抑制剂浓度的减少率大于10%时，判断为电绝缘油中含有抑制剂消耗物质。这是因为，若在减少率在10%以下时判断为电绝缘油中含有抑制剂消耗物质，则由于测定误差而引起的误判的危险性会变高。
优选在仅将上述电绝缘油盛放于容器中且不含有铜线圈、绝缘纸等其它共存材料的状态下进行上述检查方法。这是因为，若在容器中存在会与抑制剂发生反应、或吸附抑制剂的其他材料，则难以根据抑制剂的减少趋势来辨别是否存在抑制剂消耗物质。
[电绝缘油的处理方法]
本发明也涉及一种电绝缘油的处理方法，在电绝缘油的处理方法中，预先通过上述检查方法来判断电绝缘油中是否存在抑制剂消耗物质，当判断为存在抑制剂消耗物质时，实施用于从电绝缘油中去除抑制剂消耗物质的过滤处理。
在向电绝缘油(尤其是工作中的油浸电气设备内的电绝缘油)中添加抑制硫化铜生成的抑制剂时，可以适当使用上述电绝缘油的处理方法。优选地，预先通过上述检查方法来判断上述电绝缘油中是否存在抑制剂消耗物质，当判断为存在抑制剂消耗物质时，实施用于从上述电绝缘油中去除抑制剂消耗物质的过滤处理，并在此后向上述电绝缘油中添加抑制剂。
特别是在国外，需要通过保养来继续使用变压器内的电绝缘油，并且也能减少因大量废弃电绝缘油而导致产生环境问题的情况。
对于上述过滤处理，只要是能从电绝缘油中去除抑制剂消耗物质的处理即可，没有特别限定，可以使用各种公知的过滤处理(利用过滤等物理吸附来去除杂质等的处理)。例如，可以举出白土处理、使用了活性炭等多孔材料的处理等。特别优选进行白土处理。作为白土处理方法，可以使用各种公知的处理方法(例如，参照日本专利特开昭59-23404号公报、日本专利特开昭59-217901号公报、日本专利特开昭63-257112号公报)。白土处理中所使用的白土优选为活性白土。作为活性白土，可以使用市售的活性白土，例如可以使用日本活性白土(株式会社)生产的白土。作为具体的白土处理的方法，例如可以举出在140° C下对白土烧成4小时，在电绝缘油中添加5重量％的上述烧成后的白土，并在45° C下进行分批接触(batch contact)之后对白土进行过滤的方法等。
[油浸电气设备的保养方法]
另外，本发明也涉及一种使用了上述电绝缘油处理方法的油浸电气设备的保养方法。
(实施方式I)
下面说明本发明的电绝缘油的检查方法的一个实施方式。图1是表示用于判断电绝缘油中是否含有抑制剂消耗物质的步骤的流程图。
在要向电绝缘油中添加抑制硫化铜生成的抑制剂时，预先判断电绝缘油中是否含有抑制剂消耗物质。根据图1所示的流程图，在从油浸电气设备的实际设备中提取电绝缘油并向其添加抑制剂后，测定电绝缘油中的抑制剂浓度，当从保存开始起经过了 t i后的这一时刻的抑制剂浓度C I低于管理值C 1时，判断为电绝缘油中含有抑制剂消耗物质。在这种情况下，在对电绝缘油进行白土处理之后添加抑制剂，并重新开始运行。在这种情况下，也可以在对电绝缘油进行白土处理后，再次实施同样的检查，并在判断为电绝缘油中不含有抑制剂消耗物质之后添加抑制剂，然后重新开始运行。
另一方面，当C 1在管理值C t以上时，判断为不含有抑制剂消耗物质，向实际设备的电绝缘油添加抑制剂，并重新开始运行。
作为一个例子，在t 10分钟的情况下，可以将管理浓度C t设定为相对于初始的抑制剂浓度为90%的浓度(抑制剂浓度的减少率为10%时的浓度)。
图2是实施方式I所使用的检查装置的框图。图2所示的检查装置包括:能对从油浸电气设备的实际设备中提取的电绝缘油进行测定的测定装置；以及能根据该测定值来判断电绝缘油中是否含有抑制剂消耗物质的诊断装置。可以使用上述检查装置来实施上述检查方法。
实施例
下面，举出实施例以进一步详细说明本发明，但本发明不限于这些。
(实施例1)
首先，在实验容器中混入电绝缘油和抑制剂(BTA)，利用搅拌机进行搅拌，从而使抑制剂溶解到电绝缘油中。由于抑制剂与光反应会发生分解，因此使用具有避光性的红褐色量瓶来作为实验容器。此外，本实验的目的在于辨别是否有抑制剂消耗物质，因此实验容器中不含有会与抑制剂发生反应的铜线圈等共存材料。抑制剂的初始浓度设为30ppm。
作为电绝缘油，可以使用市售的四种变压器用矿物油。具体而言，分别使用从运行后经过了 22年、27年的油浸变压器中提取的环烷类矿物油来作为老化油1、老化油2。此夕卜，使用由国内石油生产商提供的环烷类矿物油来作为新油3，使用由海外生产商提供的环烷类矿物油来作为新油4。
接着，将实验容器设置在恒温槽中，并在与油浸变压器的运行温度相接近的温度即40° C下进行保存，在从设置于恒温槽中起、到20天后为止的各个时刻(经过1、2、4、6、10、12、15、18及20天时)，对定期从实验容器中提取的各电气绝缘油中的抑制剂浓度进行测定，分析其历时变化。另外，使用HPLC来进行抑制剂浓度的测定。
图3表示对于上述各电机绝缘油的抑制剂浓度的分析结果。图3中，纵轴表示抑制剂残存率，横轴表示保存天数。另外，设初始添加的抑制剂浓度为100%，并设提取油时的抑制剂浓度相对于初始的抑制剂浓度的比率为抑制剂残存率。
如图3所示，对于老化油1、老化油2，加热20天后，电绝缘油中的抑制剂浓度下降到60%，另一方面，对于新油1、新油2，即使经过20天的加热，电绝缘油中的抑制剂浓度仍维持在100%附近。由此，在老化油中，电绝缘油中的抑制剂浓度会下降，另一方面，在新油中，抑制剂浓度保持一定，由此可知，在油浸电气设备所使用的电绝缘油中，存在着含有因历时劣化而生成的抑制剂消耗物质的油。
(实施例2)
除了将保存在恒温槽中时的温度设为60° C以外，均与实施例1相同，由此来进行对于上述各电机绝缘油的抑制剂浓度的测定/分析。分析结果如图4所示。
根据图4所示的结果，与图3同样，在老化油中，电绝缘油中的抑制剂浓度会下降，另一方面，在新油中，抑制剂浓度保持一定，由此可知，在油浸电气设备所使用的电绝缘油中，存在着含有因历时劣化而生成的抑制剂消耗物质的油。
在以上试验结果中，分析误差约为5%，因此，若保存规定时间之后的抑制剂浓度相对于初始添加浓度的减少率在该分析误差的一倍即10%以上，则判断为抑制剂明显减少，而非测定误差等。此外，无论在图3还是在图4中，在从开始保存起经过10天以后，抑制剂浓度均比初始添加浓度减少了 10%以上。据此，在高于室温且在60° C以下的温度下保存电绝缘油，并对自开始保存起10天后的电绝缘油中的抑制剂浓度进行测定，若相对于初始抑制剂浓度的减少率在10 %以上，则认为能判断为电绝缘油中含有抑制剂消耗物质。
应当认为本次公开的实施方式及实施例的所有内容是用于例示而非用于限制。本发明的范围由权利要求的范围来表示而非用上述说明来表示，其旨在包含与权利要求的范围等同的意思以及范围内的所有变更。
权利要求
1.一种电绝缘油的检查方法，用于判断电绝缘油中是否含有抑制剂消耗物质，其特征在于， 所述抑制剂消耗物质是导致抑制剂的浓度随时间下降的物质，所述抑制剂是为了抑制在浸溃于所述电绝缘油中的绝缘纸上生成硫化铜而添加到所述电绝缘油中的物质， 所述电绝缘油的检查方法包括: 第一步骤，在该第一步骤中，在规定条件下对所述电绝缘油进行保存并测定抑制剂浓度；以及 第二步骤，在该第二步骤中，当抑制剂浓度相对于初始浓度的减少量在规定期间内达到一定量以上时，判断为存在抑制剂消耗物质。
2.如权利要求1所述的检查方法，其特征在于， 所述抑制剂为苯并三唑化合物。
3.如权利要求1所述的检查方法，其特征在于， 所述第一步骤中的所述规定条件包含高于室温的温度条件。
4.如权利要求3所述的检查方法，其特征在于， 所述温度条件中的温度为60° C以下。
5.如权利要求4所述的检查方法，其特征在于， 在所述第二步骤中，当自实验开始起10天后的电绝缘油中的抑制剂浓度的减少率大于10%时，判断为电绝缘油中含有抑制剂消耗物质。
6.如权利要求1所述的检查方法，其特征在于， 在仅将所述电绝缘油盛放于容器中且不含有其它共存材料的状态下进行所述第一步骤。
7.—种电绝缘油的处理方法，其特征在于， 预先通过权利要求1所述的检查方法判断电绝缘油中是否存在抑制剂消耗物质，当判断为存在抑制剂消耗物质时，实施用于从所述电绝缘油中去除抑制剂消耗物质的过滤处理。
8.—种电绝缘油的处理方法，其特征在于， 在向电绝缘油中添加抑制硫化铜生成的抑制剂时，预先通过权利要求1所述的检查方法判断所述电绝缘油中是否存在抑制剂消耗物质，当判断为存在抑制剂消耗物质时，实施用于从所述电绝缘油中去除抑制剂消耗物质的过滤处理，此后向所述电绝缘油中添加抑制剂。
9.如权利要求7所述的电绝缘油的处理方法，其特征在于， 所述过滤处理为白土处理。
10.一种油浸电气设备的保养方法，其特征在于， 使用了权利要求7所述的电绝缘油的处理方法。
全文摘要
本发明提供一种电绝缘油的检查方法，用于判断电绝缘油中是否含有抑制剂消耗物质，在所述电绝缘油的检查方法中，所述抑制剂消耗物质是导致抑制剂浓度随时间下降的物质，所述抑制剂是为了抑制在浸渍于所述电绝缘油中的绝缘纸上生成硫化铜而添加到所述电绝缘油中的物质，在规定的条件下对所述电绝缘油进行保存并测定抑制剂浓度，当抑制剂浓度相对于初始浓度的减少量在规定期间内达到一定量以上时，判断为存在抑制剂消耗物质。
文档编号G01N30/88GK103140756SQ20108006936
公开日2013年6月5日 申请日期2010年12月13日 优先权日2010年12月13日
发明者加藤福太郎, 永尾荣一, 网本刚, 外山悟, 水野康太 申请人:三菱电机株式会社