基于密度泛函理论的DBDS与DBS对铜绕组腐蚀性能对比研究

二苄基二硫醚(DBDS)与二苄基硫醚(DBS)是变压器内部主要腐蚀性硫化物,能腐蚀铜绕组,破坏变压器的安全运行.为从微观层面探究两者腐蚀性能的差异,基于密度泛函理论(DFT)对DBDS与DBS的腐蚀性能进行对比研究.计算了DBDS/Cu(110)吸附模型与DBS/Cu(110)吸附模型的功函变化,发现DBDS/Cu(110)的功函变化ΔΦ1(-0.388 eV)绝对值要小于DBS/Cu(110)功函变化ΔΦ2(-1.118 eV)绝对值,说明DBS更易吸附Cu(110)表面;DBDS在Cu(110)表面的吸附能Eads1为8.571 eV,DBS在Cu(110)表面吸附能Eads2为6.077 eV,表明两者都不能自发吸附,需要从外界吸热才能吸附,且DBS从外界获取能量更少,更容易吸附.同时比较了DBDS分子与DBS分子前线轨道分布以及HOMO轨道与LUMO轨道能量差,计算了DBDS分子与DBS分子的电负性,结果表明:DBDS电负性大小为3.132 eV,DBS电负性大小为3.100 eV,两者基本相等.而DBDS前线轨道能量差(2.610 eV)明显小于DBS前线轨道能量差(3.610 eV),DBDS优化前后的S-S键长分别为2.033?和3.057?,说明DBDS更容易与Cu发生反应.以上模拟结果说明,DBS更易吸附于Cu,而DBDS更易与Cu发生反应.

化学法处理变压器绝缘油中DBDS的研究

二苄基二硫醚(DBDS)是一种腐蚀性的有机硫化物,能与变压器中的铜导线反应生成导电性比绝缘油和绝缘纸高得多的硫化亚铜,从而威胁变压器的安全运行。脱除变压器绝缘油中的二苄基二硫醚,可以从根本上解决腐蚀性有机硫化物对变压器铜导线腐蚀的问题。本文通过在多孔状壳聚糖材料上负载聚乙二醇-氢氧化钠试剂制备出新型的脱硫材料,研究了该脱硫材料的负载量、反应温度、反应时间等因素对脱除变压器绝缘油中二苄基二硫醚效果的影响。结果表明:该壳聚糖脱硫材料脱除变压器绝缘油中二苄基二硫醚的效果好、速度快,经过处理后的油品色度低,能重复利用。

XDK吸附剂在电力绝缘油中的应用

为了有效吸附变压器油中的腐蚀性硫,以XDK为吸附剂,二苄基二硫(DBDS)为实验目标物,向新变压器油中添加DBDS制备实验油,在不同吸附条件和再生条件下研究XDK对实验油中DBDS的脱除效果,并通过扫描电子显微镜(SEM)、热重分析仪(TGA)和比表面积测试仪(BET)对XDK的结构进行表征。结果表明:XDK的最佳再生温度为600℃,再生4次后的XDK依然具有良好的吸附效果。当XDK质量分数为10%、吸附次数为2次、吸附温度为10℃、吸附时间为2 h时,绝缘油中DBDS的脱除率达到96.9%,且处理后绝缘油的介电常数、击穿电压、体积电阻率分别提高了0.31、5.3 kV、0.23Ω·m,介质损耗因数则降低了0.21%。

微量硫化物对变压器油纸绝缘热老化特性的影响

针对变压器出现的硫腐蚀故障,利用添加不同浓度的二苄基二硫(DBDS)或十二硫醇的变压器油、普通绝缘纸和铜片组成试品,在130℃下进行加速热老化实验,研究不同硫化合物对油纸绝缘系统热老化特性的影响。对实验过程定期取样,观察铜片表面颜色变化,并测量试品老化过程中绝缘纸聚合度、油中糠醛、油纸中酸值、油中微水质量分数以及油中溶解气体随老化时间的变化情况。研究结果表明,油中DBDS和十二硫醇浓度越高,绝缘纸降解速率和油中糠醛含量以及纸中酸值、油中水分的波动幅度越大,铜片腐蚀程度越严重,且铜片的腐蚀程度与氧气含量有关。添加十二硫醇的油样中,油中酸值随其浓度增大而增大;在添加DBDS的油样中,低氧时,油中酸值随DBDS浓度增大而增大,而高氧时,油中酸值随DBDS浓度增大先减小后增大。油中不同浓度的DBDS和十二硫醇对油纸绝缘系统老化产气特性表现为不同程度的促进作用。

二苄基二硫含量对矿物绝缘油老化特性的影响

为研究油中二苄基二硫(DBDS)含量对矿物绝缘油老化特性的影响,分别制备了DBDS含量为0%、0.05%、0.1%的绝缘油样品,与绝缘纸复合后在130℃下进行加速热老化试验,定期取油样测试离子迁移率、介质损耗、电导率、酸值、油中铜含量等性能参数并进行分析。结果表明:DBDS能加速绝缘油老化,DBDS含量越高,绝缘油老化越严重;在老化过程中,离子迁移率活化能呈现先减小后增大的趋势,即存在一个拐点,这是由不同老化时期油中载流子种类及含量变化导致,DBDS含量越高,绝缘油老化越严重,拐点时间越靠前;绝缘油电导率和油中离子浓度随老化时间变化规律一致,离子浓度增大是导致老化后绝缘油电导率增大的主要原因。

介质阻挡放电反应器中的二硫化碳降解特性

为了解CS2(二硫化碳)在介质阻挡放电反应器中的降解特性,提高其去除率,设计并制作了同轴圆柱介质阻挡放电反应器,研究了介质层数、外施电压、中心电极材料及直径、背景气氛种类和RH(相对湿度)对CS2去除率的影响.结果表明:在外施电压(4.0～6.5 kV)较低时,单介质反应器的CS2去除率高于双介质反应器;而在外施电压(6.5～9.0 kV)较高时,双介质反应器对CS2的去除效果更好,增大外施电压有利于CS2的降解.铜丝比不锈钢丝更适合用作反应器的中心电极,此外,增加中心电极的直径也可提高CS2去除率.当中心电极直径从3.2 mm增至4.8 mm时,CS2平均去除率由63%增至75%,但平均质量能耗由510 kJ/mg增至611 kJ/mg.同等条件下,CS2在氧气中的平均去除率(74%)最大,空气(59%)中次之,氮气(48%)中最小;背景气氛中适量的RH(26%)有助于提高CS2去除率,但RH太大(大于50%)反而会降低CS2去除率.

缓蚀剂BTA对变压器热老化油硫腐蚀的影响

为研究缓蚀剂BTA对变压器油硫腐蚀的影响,于实验室内通过腐蚀性硫和BTA的添加对新变压器油进行加速热老化分析。通过肉眼观察、扫描电镜和能量色散X射线光谱分析(简称能谱分析)等手段研究加速热老化试验中铜绕组和绝缘纸表面状态、微观结构及元素组成。利用绝缘油介电强度自动测试仪和绝缘油介损及电阻率测试仪测量了热老化试验后变压器油击穿电压、介损和体积电阻率等的变化情况。采用三电极体系对试验铜绕组进行电化学分析。结果表明:铜绕组表面状态的变化可初步表征受硫腐蚀的程度;添加BTA可以抑制油硫腐蚀,保护铜绕组,减缓油品老化;BTA不仅可以作用于新铜绕组,而且对已被腐蚀过的铜绕组也有缓蚀效果;BTA可以提高绕组线性极化电阻,降低自腐蚀电流,从而提高其耐腐蚀性能。

液液微萃取联合高效液相色谱法测定变压器绝缘油中腐蚀性硫化物二苄基二硫醚

建立了涡旋液液微萃取(VA-LLME)联合高效液相色谱(HPLC)测定变压器绝缘油中主要腐蚀性硫化物二苄基二硫醚(DBDS)含量的方法。以乙腈为萃取剂,在最佳条件下,同时采用外标法和内标法进行分析。实验结果表明,变压器油中DBDS含量在0.1~600.0 mg/kg范围内线性关系良好,相关系数(r)大于0.999,检出限为6.9~7.1μg/kg。将该方法用于商品变压器油及老化变压器油中目标分析物的测定,其加标回收率为95.0%~112%,RSD不大于2.3%。该方法具有高效、灵敏和环境友好的特点,与现行美国IEC 62697的GC-ECD方法和我国GB/T 32508的GC-MS方法无显著性差异。相关研究可为我国变压器油中腐蚀性硫化物DBDS定量检测方法的标准修订提供参考。

二苄基硫醚和二苄基二硫醚中硫的热迁移机理

以二苄基硫醚(DBS)和二苄基二硫醚(DBDS)为有机含硫模型化合物,以二苯甲烷(DPM)亚甲基作为活性氢源,研究了反应温度对DBS中C烷—S键及DBDS中C烷—S和S—S键断裂以及硫的热迁移的影响.结果表明:200℃以下,DBS中C烷—S键未断裂;225℃以上,DBS中C烷—S键能够发生有效热断裂.而模型化合物DBDS在200℃时C烷—S和S—S键可发生有效热断裂.两种化合物热断裂反应遵循自由基型反应机理,两种模型化合物中硫的热迁移历程基本相同,主要产物是甲苯(PhMe)、二苯乙烯(DPE)、二苯乙烷(DPEA)和三苯乙烯(TPE),有机含硫化合物很少,说明温和条件下化合物DBS中C烷—S键及DBDS中的C烷—S和S—S键能有效热断裂,热断裂硫能有效以气体H2S形式迁出,少量转化为其他形态有机硫.

变压器油中腐蚀性硫的分析研究

针对近几年发生的变压器在运行中硫腐蚀引起的问题,以及硫化亚铜产生机理的争议,设计了硫醇和DBDS(二苄基二硫醚)对变压器油腐蚀的试验方案,即在25#变压器新油中加入浓度为0,100,200,300,400,500(mg/kg)的十二硫醇和DBDS,在140℃下恒温老化48小时。测试了变压器油酸值、体积电阻率、表面张力和铜含量数值的。结果表明:在相同条件下,硫醇对变压器油的影响要高于DBDS。因此在研究硫腐蚀时不能忽略硫醇的影响。

多重硫腐蚀对变压器油纸绝缘热老化特性的影响

为研究多重硫腐蚀对油纸绝缘系统热老化特性的影响,利用添加不同浓度二苄基二硫醚（简称为DBDS）、二苄基硫醚（简称为DBS）及十二硫醇（简称为DDM）的变压器新油、普通绝缘纸和铜片组成试品,在140℃温度下进行了加速热老化实验,定期取样测试了相应特征参量。研究结果表明：腐蚀性硫不仅会腐蚀铜片,而且会对油纸绝缘系统的热老化产生一定的促进作用,其中多重硫腐蚀的促进作用不等于单一硫腐蚀促进作用的线性叠加;不同硫化物的组合中,DBDS与DBS的组合对油纸绝缘热老化的促进作用最强,会导致油中糠醛、水分、酸值等老化特征参量发生明显变化;硫醇的存在会导致油中糠醛的消耗,对油中糠醛质量浓度的增长起到明显的抑制作用。综上所述,相比单一腐蚀性硫,多重硫腐蚀对变压器油纸绝缘热老化特性的影响机理更为复杂;使用油中糠醛质量浓度来评估老化状态的经验数据,在硫醇存在的绝缘油中并不适用。

矿物绝缘油中二苄基二硫醚的抗氧化性与腐蚀性研究

矿物绝缘油中的二苄基二硫醚(DBDS)作为一种腐蚀性硫化物,同时也发挥着其对油纸绝缘的抗氧化作用。为此深入研究了油中二苄基二硫醚的腐蚀性与抗氧化性对油纸绝缘特性的综合影响规律。为此,分别制备了DBDS质量分数为0-200×10^–6的8种绝缘油样品,将纸包铜绕组浸渍于其中,并在130℃的氮气环境下开展480h的油硫腐蚀试验。之后将铜绕组展开,并观察与分析铜导体与绝缘纸表面的腐蚀形貌,测试绝缘油的工频介损、体积电阻率、酸值、铜离子含量,并对绝缘油的起始氧化温度及油中物质官能团变化情况进行了测试,分析了DBDS的腐蚀性与抗氧化性对绝缘油性能的综合影响规律。结果表明:当绝缘油中DBDS质量分数<25×10^–6时,DBDS的抗氧化性作用占据主导,绝缘油的氧化稳定性得到提升,绝缘油的性能优于无DBDS的油样,当油中DBDS质量分数>25×10^–6,其腐蚀性作用就会占据主导,油中的铜硫腐蚀反应会导致油酸值与铜离子的进一步增加,而油中铜与酸的增加又会加速绝缘油的老化。

变压器油中二苄基二硫醚的脱除研究

变压器油中含有的腐蚀性硫二苄基二硫醚对变压器的安全稳定运行带来严重威胁。吸附除硫技术可以脱除绝缘油中的腐蚀性硫,从源头上解决腐蚀性硫对铜导线的腐蚀问题,但是吸附除硫的效率有待提高。设计了一种吸附剂-氧化剂复合体系,通过优化吸附剂、氧化剂、吸附剂粒径和吸附时间提升吸附效率。同时对经优化后的吸附剂-氧化剂复合体系处理后的绝缘油进行腐蚀性试验。试验结果表明:13X分子筛相对于目前广泛使用的白土等吸附剂对二苄基二硫醚腐蚀性硫的吸附效率更高。同时高锰酸钾与13X分子筛的复合使用提高了腐蚀性硫的去除效率。13X分子筛的粒径对吸附效果影响明显,通过优化,13X分子筛对绝缘油中二苄基二硫醚的去除率得到提高。吸附剂-氧化剂复合体系的吸附平衡时间较短,吸附处理4 h即可达到吸附平衡。

电气绝缘油中微量二苄基二硫的测定

近年来,国内外相继发生了多起新型的变压器故障,产生的原因主要是由于变压器油中潜在的腐蚀性硫二苄基二硫(DBDS)引起的电力设备腐蚀。笔者调查了目前国内外关于变压器油中腐蚀性硫的检测方法,重点对定量检测方法进行了专题研究,主要得出以下结论:气相色谱仪配合ECD检测器可对变压器油中二苄基二硫进行分析,且具有精密度高、重现性好、分析时间短、可操作性强的特点。可为电力行业及相关变压器制造企业对投运前变压器油所进行的腐蚀性硫检验工作提供指导及参考依据。

氧气含量与温升效应对多重硫化物腐蚀性的影响机理研究

变压器油中含有的腐蚀性硫会与铜绕组发生反应,严重影响其可靠运行。目前对硫腐蚀反应的研究主要集中在二苄基二硫醚方面,而研究表明硫腐蚀反应或与多种硫化物有关。为研究在氧气浓度和温升效应影响下,多重硫化物腐蚀性效果的变化规律,对含有DBDS、十六硫醇、十八硫醇以及3种硫化物不同组合的油纸绝缘在实验室条件下开展加速热老化实验,把氧气浓度和老化温度作为控制变量,定期取样进行测试。结果发现,氧气浓度对多重硫化物的腐蚀性具有一定的影响,高氧条件下,铜片的腐蚀等级要低于低氧条件下的情况;外界温度越高,硫腐蚀对油纸绝缘老化的促进作用越明显;当同时含有两种硫化物时,DBDS＋十六硫醇和DBDS＋十八硫醇对铜片有着较强烈的腐蚀作用,而十六硫醇＋十八硫醇对铜片的腐蚀作用不是很明显。

绝缘油中二苄基二硫醚含量测定方法的研究

二苄基二硫醚(DBDS)是绝缘油中主要的铜腐蚀性硫化物,严重威胁着油浸式高压电气设备的安全运行,必须对其含量进行监测。根据反向高效液相色谱法测定绝缘油中DBDS含量的色谱条件,提出了油样品前处理方法和样品溶液检测方法,对方法的检出限和重复性进行了确定。利用油样品前处理方法和样品溶液检测方法对105台500k V运行变压器和电抗器中绝缘油进行了检测,发现其中具有很强硫腐蚀性的12台设备绝缘油中均含有DBDS,含量在35~45mg/kg范围内。研究结果表明,反向高效液相色谱法适用于绝缘油中DBDS含量检测,样品回收率高,检测结果准确,重复性好。

炭-铈复合吸附剂的制备及对变压器油中二苄基二硫化物的吸附

为了有效移除变压器油中的腐蚀性硫,以二苄基二硫化物(DBDS)为目标物,以活性炭和硝酸铈为原料,通过负载、煅烧还原的方法制备了炭-铈复合吸附剂;考察了在不同硝酸铈用量、煅烧温度、煅烧时间和吸附条件下,该吸附剂对变压器油中DBDS的脱除效果。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)和N_(2)吸附-脱附等温线等手段对吸附剂结构进行表征。结果表明:硝酸铈被还原并负载在活性炭上,当煅烧温度为500℃、硝酸铈质量分数为80%、煅烧时间为1 h时,复合吸附剂的脱硫性能最佳;当变压器油中该吸附剂质量分数为6%时,在110℃条件下吸附2次,每次吸附3 h后,变压器油中的DBDS可完全去除。

三重四级杆气质联用测定绝缘油中二苄基二硫醚含量研究

油中二苄基二硫醚(DBDS)是导致铜线圈腐蚀的主要物质。为了预防DBDS造成变压器损坏,首先需要对油中DBDS的含量进行检测。三重四级杆气相色谱质谱联用法(GC-MS/MS)是准确测定有机物含量的有效手段。本文验证了内标法定量检测矿物绝缘油中腐蚀性硫DBDS的方法。结果表明:重复性试验相对标准偏差RSD<1.5%,回收率为98.2%~101.9%,该方法具有很好的重复性和准确性。

气质联用测定绝缘油中二苄基二硫醚含量研究

近年来,国内外已有多起大型电力变压器(或电抗器)因变压器油中的腐蚀性硫问题而损坏。油中二苄基二硫醚(dibenzyl disulfide,DBDS)是导致铜线圈腐蚀的主要物质。为了预防DBDS造成变压器损坏,首先需要对油中DBDS的含量进行检测。本文采用气相色谱质谱联用法(gas chromatography-mass spectrometer,GC-MS)测定矿物绝缘油中的DBDS含量。通过对试验条件的探究,建立了用内标法定量检测矿物绝缘油中腐蚀性硫DBDS的方法。试验结果表明,用GC-MS联用法测定矿物绝缘油中DBDS的含量,具有良好的准确性和重复性。

绝缘油中腐蚀性硫定量检测方法

介绍一种利用高效液相色谱定量检测绝缘油中腐蚀性硫（二苄基二硫）的方法,可为绝缘电气设备的状态评价提供更多依据.使用甲醇萃取和固相萃取两种样品前处理方法,可有效分离油样中的杂质,使二苄基二硫质量浓度在0～500 mg/L范围内线性良好,测量结果准确可靠,灵敏度较高,精密度好;但样品前处理回收率较低,具体试验条件还需进一步优化.