变压器油腐蚀性硫测定仪的工作原理

一、核心原理框架与试验条件设定：模拟变压器油实际运行环境

仪器的核心设计逻辑是还原变压器油在变压器内部的高温工作状态，排除外界因素干扰，让油中腐蚀性硫与铜质部件的腐蚀反应在可控条件下加速发生，为后续腐蚀判定提供真实、可复现的试验基础。

1. 仪器先通过温控系统校准至国标规定的试验温度（150℃），该温度模拟变压器正常运行时的绕组热点温度，是腐蚀性硫与铜部件发生腐蚀反应的加速温度；试验计时模块预设国标规定的恒温反应时间（168h/7 天），通过高温长时间的加速试验，替代变压器油实际运行中数年的缓慢腐蚀过程，实现短时间内的腐蚀效果检测。

2. 开启仪器的惰性气体保护系统（高纯氮气），完成反应釜内的空气置换，并维持釜内微正压（防止外界空气进入）；氮气保护的核心作用是排除氧气、水分对试验的干扰，避免变压器油高温下氧化生成酸性物质，或铜试片与氧气发生氧化反应生成氧化铜，确保铜试片的腐蚀反应仅由油中的腐蚀性硫引起，保证检测结果的准确性。

3. 对试验用标准纯铜试片（纯度≥99.9%，符合国标尺寸规格）进行预处理后，通过专用夹持装置固定在反应釜内，保证铜试片与油样充分接触且无其他杂质接触，模拟变压器内部铜导线、铜垫片与变压器油的接触状态。

二、样品预处理与试验系统密封：消除干扰因素，保证反应条件稳定

该环节是检测精度的基础，核心为去除油样和铜试片表面的干扰杂质，保证反应釜密封性能，避免试验过程中工况参数偏移，为腐蚀反应提供纯净、稳定的环境。

1. 铜试片预处理：将标准纯铜试片依次用金相砂纸逐级打磨至表面光洁无划痕，再用无水乙醇、丙酮等溶剂超声清洗，去除表面油污、氧化层及杂质，最后置于干燥器中干燥至恒重并精准称量，记录试片初始质量，确保试片表面为纯铜基底，无任何杂质影响腐蚀反应。

2. 油样预处理：取待检测变压器油样，经无水*脱水、定量滤纸过滤，去除油中的水分、机械杂质；水分会在高温下加剧油的氧化，机械杂质会吸附腐蚀性硫或附着在铜试片表面阻碍反应，预处理后保证油样为纯净的试验样品，取定量预处理后的油样加入反应釜内，油样体积保证铜试片浸没。

3. 试验系统密封：将装有油样和固定好铜试片的反应釜密封，检查釜体密封垫、阀门的密封性，防止高温下油样泄漏或外界空气进入；密封完成后再次用高纯氮气吹扫反应釜内部 3-5 次，置换残留空气，随后关闭进气阀，维持釜内微正压的惰性氛围。

三、高温恒温下的加速腐蚀反应：核心反应环节，生成腐蚀产物

该环节是仪器的核心工作过程，通过精准控温的高温环境，让油中的腐蚀性硫与铜试片发生定向化学反应，生成特征性的硫化物腐蚀产物，是判定腐蚀性硫是否存在的关键。

1. 仪器的加热控温系统（电加热套 + 铂电阻温度传感器）对密封的反应釜进行均匀加热，将釜内温度精准控制在 150℃±2℃，并通过恒温控制模块保持该温度连续 168h；温度传感器实时采集釜内温度，若温度偏离设定值，控温系统会自动调节加热功率，确保腐蚀反应在恒定温度下进行。

2. 在高温、惰性氛围的条件下，油样中的活性腐蚀性硫化物与铜试片表面发生电化学反应和化学腐蚀反应，核心生成硫化亚铜（Cu₂S）（变压器油中腐蚀性硫对铜部件的主要腐蚀产物，为黑色或灰黑色固体），部分强腐蚀性硫化物（如元素硫、硫化氢）还可能生成硫化铜（CuS）；反应式以元素硫为例：2Cu + S → Cu₂S，以硫醇为例：2Cu + 2RSH + O₂ → Cu₂S + 2RSR + H₂O（微量氧气残留时）。

3. 试验过程中，反应釜内的油样处于静态浸泡状态，保证铜试片与油样的接触面积和接触时间恒定，腐蚀性硫持续与铜试片表面反应，腐蚀产物会逐渐在铜试片表面沉积，形成特征性的腐蚀形貌，腐蚀程度与油中腐蚀性硫的含量呈正相关。

四、反应后冷却与样品处理：终止腐蚀反应，制备检测试样

腐蚀反应达到预设时间后，通过降温终止反应，并对铜试片和油样进行标准化处理，去除表面残留油样和杂质，为后续的腐蚀程度检测做好准备，该环节需严格遵循国标操作，避免人为因素干扰检测结果。

1. 试验计时结束后，关闭仪器加热系统，让反应釜自然冷却至室温（禁止水冷骤冷，防止釜内油样因温度骤变产生爆沸，或铜试片与腐蚀产物结合处出现脱落），冷却过程中保持反应釜密封，防止外界杂质进入。

2. 冷却完成后，缓慢打开反应釜的排气阀，释放釜内的氮气，随后打开反应釜，用专用镊子小心取出铜试片，避免划伤试片表面的腐蚀产物；用国标规定的正庚烷或石油醚（无腐蚀性、不溶解硫化物腐蚀产物）反复清洗铜试片表面的残留油样，清洗过程中采用轻轻浸泡、冲洗的方式，禁止擦拭试片表面。

3. 将清洗后的铜试片置于干燥器中，在常温下干燥至恒重，再次精准称量并记录试片的最终质量；同时留存反应后的油样，作为后续辅助检测（如色谱法检测腐蚀性硫含量）的试样，完成样品处理环节。

五、腐蚀程度检测与结果判定：输出检测结论，判定腐蚀性硫是否超标

仪器通过外观判定 + 定量检测的双重方式，对铜试片的腐蚀程度进行检测，结合国标判定标准，最终输出变压器油中腐蚀性硫是否超标的检测结论，部分机型还配备配套检测模块实现自动化判定。

1. 外观目视判定（国标核心定性判定方法）：直接观察干燥后铜试片的表面形貌，若铜试片表面保持光亮的金属色泽，无任何黑色、灰色、褐色的腐蚀斑迹或沉积物，判定为无腐蚀性硫；若试片表面出现黑色 / 灰黑色腐蚀层、斑点，或失去金属光泽、出现锈蚀状形貌，判定为存在腐蚀性硫，腐蚀斑迹的面积和颜色深浅可初步判定腐蚀程度。

2. 定量质量变化检测：计算铜试片反应前后的质量变化值，结合试片的表面积和试验时间，计算腐蚀速率；若试片质量出现明显增加（腐蚀产物沉积），且增加量超出国标规定的阈值，可定量判定腐蚀程度；若试片质量无明显变化，结合外观判定可确认无腐蚀性硫。

3. 辅助产物成分检测（部分机型拓展功能）：部分仪器可搭配显微成像、X 射线衍射（XRD）或能谱分析（EDS）模块，对铜试片表面的腐蚀产物进行成分分析，若检测到硫化亚铜（Cu₂S） 等特征硫化物，可精准确认腐蚀由油中的腐蚀性硫引起，排除其他杂质的腐蚀干扰；同时可通过气相色谱 - 硫化学发光检测器（GC-SCD）检测反应后油样中腐蚀性硫的残留量，实现定量分析。

4. 结果判定：依据 GB/T 25961-2010 标准，以铜试片外观无腐蚀斑迹、保持光亮为合格标准，判定变压器油中无腐蚀性硫；若出现腐蚀形貌，判定为油中存在腐蚀性硫，需对变压器油进行处理或更换。