國內(nèi)外礦物型變壓器油產(chǎn)品標準及產(chǎn)品性能分析

張綺+馬書杰+于會民+王會娟

摘要：文章介紹了國內(nèi)外現(xiàn)行的變壓器油標準（如IEC標準、ASTM標準、GB 2536標準）和國內(nèi)外知名品牌（Nynas、Shell、昆侖）變壓器油產(chǎn)品現(xiàn)狀，并對國內(nèi)市場上的國際知名品牌（Nynas、Shell、昆侖）變壓器油性質(zhì)進行了對比分析。從國際變壓器油標準對比情況看，IEC 60296和ASTM D3487是國際上最通用的標準，大部分國家標準都是在此基礎上修改采用的。國內(nèi)外知名品牌（Nynas、Shell、昆侖）變壓器油性質(zhì)對比分析表明：變壓器油仍以環(huán)烷基變壓器油為主，除了要具有優(yōu)良的電氣性能、低溫性能及環(huán)保性等，更為重視變壓器油運行安全性，保證產(chǎn)品不含腐蝕性硫化物、不存在潛在腐蝕性硫，同時要具有優(yōu)良的抗氧化性能。

關鍵詞：變壓器油；變壓器油標準；變壓器油產(chǎn)品

中圖分類號：TE626.35文獻標識碼：A

0引言

隨著全球能源消耗不斷增長，電能已達到無可替代的位置，在大的經(jīng)濟背景下，電力需求持續(xù)增長，尤其在我國，電網(wǎng)建設速度加快，規(guī)模不斷擴大，體現(xiàn)在高壓電網(wǎng)的技術(shù)日趨成熟和工程建設。而在這些電網(wǎng)輸送技術(shù)與工程中，變壓器是極其重要的輸變電設備，其行業(yè)發(fā)展與電力工業(yè)的整體發(fā)展密切相關，我國變壓器行業(yè)通過引進國外先進技術(shù)，使變壓器產(chǎn)品品種、水平及高電壓變壓器容量都有了大幅度提高，那么，作為變壓器中主要絕緣材料的礦物型變壓器油，也就提出更高的技術(shù)標準和質(zhì)量要求。

對于礦物型變壓器油技術(shù)標準，國際上通用的有IEC 60296《Fluids for electrotechnical applications-Unused mineral insulating oils for transformers and switchgear 》和ASTM D3487《Standard Specification for Mineral Insulating Oil Used in Electrical Apparatus》標準，其中國際電工委員會IEC是世界上成立最早的、最具權(quán)威的國際性電工標準化機構(gòu)。ASTM（美國試驗材料學會）是美國最有權(quán)威的標準學術(shù)團體。因此，全球大多數(shù)國家以及變壓器知名品牌制造商都是在IEC 60296和ASTM D3487標準的基礎上，根據(jù)各自的性能要求和產(chǎn)品特點制定相應的國家標準和購油標準。

1變壓器油標準體系

1.1國外變壓器油標準

國際電工委員會（IEC）于2012年2月20日正式發(fā)布和實施了IEC 60296-2012標準第四版[1]。IEC 60296-2012標準仍保留2003版產(chǎn)品的分類模式，規(guī)定了變壓器油和低溫開關油性能要求（見表1），變壓器油根據(jù)抗氧劑的含量劃分為U、T、Ⅰ三類，同時又根據(jù)最低冷啟動溫度規(guī)定了低溫性能。對于特殊應用場合的加劑油（Ⅰ類），在抗氧化性能和硫含量性能上提出了更高的要求。

從表1可以看出，IEC 60296-2012標準與2003版相比主要修改了以下內(nèi)容：（1）增加了DBDS檢測項目，要求檢測不出；（2）增加了潛在硫腐蝕檢測項目，IEC 62535；（3）增加金屬鈍化劑檢測，要求檢測不出或與采購商協(xié)商是否可以添加；（4）氧化安定性，要求含金屬鈍化劑的變壓器油（采購商同意添加），氧化安定性試驗在添加金屬鈍化劑前測定；（5）糠醛含量，由不高于0.1 mg/kg至不高于0.05 mg/kg；（6）增加產(chǎn)氣趨勢項目（ASTM D7150），采購商要求時提供；（7）對于特殊應用場合的加劑油，硫含量由不大于0.15%修改為不大于0.05%。以上這些修改內(nèi)容嚴格控制了產(chǎn)生腐蝕性硫和產(chǎn)氣趨勢的現(xiàn)象，并要求不含金屬鈍化劑氧化安定性能滿足指標要求。

ASTM D3487-2009標準[2]（見表2），根據(jù)抗氧劑含量分為I類（抗氧劑含量≯0.08%）和Ⅱ類（抗氧劑含量≯0.3%），該標準提出了苯胺點不小于63 ℃和析氣性不能高于+30 mm3/min的要求，以保證變壓器油具有適當?shù)娜芙庑阅芎臀鰵庑阅堋６鳬EC 60296-2012標準對析氣性指標未作通用規(guī)定，是交由變壓器油使用者和生產(chǎn)商協(xié)商。ASTM D3487-2009標準與前一版（2000版及2006確認版）相比，主要變化是苯胺點指標取消了上限值84 ℃，從而使深度加氫精制的石蠟基變壓器油也滿足ASTM D3487-2009指標要求。

1.2國內(nèi)變壓器油標準

2012年6月1日以前，我國變壓器油標準按電壓等級分為普通變壓器油（GB 2536-90）和超高壓變壓器油（SH 0040-91），是分別參照IEC 60296-82和ASTM D3487-82標準制定的。普通變壓器油按低溫性能分為10號、25號和45號3個牌號；超高壓變壓器油按低溫性能分為25號和45號2個牌號。2012年6月1日，修訂后的GB 2536-2011標準（見表3）在正式頒布實施后，原有變壓器油標準及斷路器油標準都作廢。

GB 2536-2011與GB 2536-90相比，其牌號分類較為復雜，GB 2536-2011標準按抗氧劑的含量劃分為U、T、I三類，同時又根據(jù)最低冷態(tài)投運溫度分為5個牌號，以上牌號依據(jù)氧化安定性的優(yōu)劣分為通用變壓器油和特殊變壓器油。從檢測項目看，GB 2536-2011標準增加了“苯胺點”、“水溶性酸堿”、“2-糠醛含量”、“帶電傾向”、“稠環(huán)芳烴（PCA）含量”和“多氯聯(lián)苯（PCB）含量”等諸多項目；“酸值”的檢測方法由老標準的GB/T 264（顏色指示劑法）修改為NB/SH/T 0836（電位滴定法），指標由≤0.03 mgKOH/g修訂為≤0.01 mgKOH/g，并且氧化安定性采用了更為苛刻的NB/SH/T 0811進行評定。對于特殊變壓器油，該標準規(guī)定氧化試驗后酸值不大于0.3 mgKOH/g、油泥不大于0.05%、介損不大于0.050；要求總硫含量不大于0.15%，同時對帶電傾向和析氣提出了報告值。

GB 2536-2011標準修改采用IEC 60296-2003，與IEC 60296-2003的主要差異是：增加了“水溶性酸或堿”檢測項目；同時對于特殊用途變壓器油 “2-糠醛含量”要求更嚴格（≯0.05 mg/kg）。GB 2536-2011標準與IEC 60296-2012第四版標準相比有較大差距，沒有DBDS、IEC 62535（DL/T 285-2012）潛在硫腐蝕、金屬鈍化劑含量和顆粒度檢測項目及指標要求，因此該標準技術(shù)要求不如IEC 60296-2012標準嚴格。

2國內(nèi)外變壓器油產(chǎn)品現(xiàn)狀

2.1國內(nèi)外變壓器油產(chǎn)品介紹

國際上變壓器油知名品牌制造商Nynas和Shell公司，在2005年全球腐蝕性造成變壓器事故調(diào)查中發(fā)現(xiàn)一些產(chǎn)品，如：Nytro10GBN、Nytro10GBX、Shell Diala B、Shell Diala DX因含有DBDS都存在硫腐蝕問題，因此這兩家公司迅速對其產(chǎn)品進行調(diào)整更新。Nynas和Shell產(chǎn)品更新后，其產(chǎn)品分類見表4、表5。

全美最大的環(huán)烷基油生產(chǎn)商ERGON采用加氫技術(shù)生產(chǎn)的變壓器油有4個牌號（見表6）：HyvoltⅠ、HyvoltⅡ、Hyvolt Ⅲ和Hyvolt ⅡC50B，其中，HyvoltⅡ和Hyvolt ⅡC50B滿足ASTM D3487標準， HyvoltⅠ滿足IEC 60296-12不加抑制劑油標準，Hyvolt Ⅲ滿足IEC 60296-12加抑制劑油標準[6]。

目前國內(nèi)的變壓器油產(chǎn)品主要有中國石油的昆侖系列變壓器油和中國石化的長城變壓器油，均符合國家標準GB 2536-2011（和IEC 60296-2003）。長城變壓器油（見表7）是由深度精制的石蠟基基礎油和精選的抗氧劑組成，按照低溫性能分為10、25、40、45共4個牌號[7]。昆侖系列變壓器油（見表8）是由適度精制的低傾點環(huán)烷基基礎油加入優(yōu)質(zhì)抗氧添加劑調(diào)制而成的高級別和普通級別變壓器油，具有傳熱迅速、氧化安定性好、溶解性能好、電氣性能優(yōu)異等特點，按產(chǎn)品使用性能和氧化性能分為6個牌號，其中加抑制劑變壓器油5個產(chǎn)品（4個特殊級別，1個通用級別），不加抑制劑變壓器油1個產(chǎn)品（通用級別）。

2.2昆侖變壓器油產(chǎn)品與進口變壓器油產(chǎn)品性能分析

昆侖系列變壓器油廣泛應用在國內(nèi)外主要變壓器制造行業(yè)和國家重大工程建設項目。如KI25X變壓器油應用于世界上首條投入商業(yè)運行的特高壓輸電工程-晉東南-南陽-荊門1000 kV特高壓交流試驗示范工程。KI45X變壓器油應用于西北和新疆750 kV交流輸變工程。KI50X和KI50GX變壓器油應用于世界上最高電壓等級的直流輸電線路云-廣±800 kV特高壓直流輸電線路和向家壩-上海、錦屏-蘇南±800 kV特高壓直流輸電工程、寧東-山東±600 kV特高壓直流輸電線路及德陽-寶雞、靈-寶背靠背、呼-遼等±500 kV高壓直流輸電工程。

在我國電網(wǎng)工程中，進口變壓器油主要是Nynas公司、Shell公司及美國ERGON的產(chǎn)品，國內(nèi)市場上的主要產(chǎn)品有Nytro 10XN、S3 ZX-IG和Hyvolt Ⅲ，這些產(chǎn)品勻為環(huán)烷基變壓器油，符合IEC 60296-2012標準中變壓器油質(zhì)量要求。KI50X與Nytro 10XN性能對比見表9，表10為KI50GX與Diala S3 ZX-IG性能對比，表11為KI45X與Hyvolt Ⅲ性能對比。

從表9可以看出，KI50X變壓器油的散熱性能、常規(guī)性能、電氣絕緣性能及氧化安定與Nytro 10XN在同一水平。從碳型分析看，KI50X的芳烴含量較高，溶解性能更好。但是KI50X變壓器油含有少量金屬鈍化劑，而目前對于變壓器出口配套用油，用戶常常不允許添加。

從表10數(shù)據(jù)看，KI50GX的密度較大、芳烴含量較高，但兩種油樣都具有較好的析氣性，從氧化安定性試驗結(jié)果看，KI50GX要明顯優(yōu)于（Diala）S3 ZX-IG，但仍含有金屬鈍化劑。

從表11數(shù)據(jù)看，KI45X的傾點較高、密度較大、芳烴含量較高；從電氣絕緣性能、環(huán)保性能及氧化安定性看，KI45X與Hyvolt Ⅲ相當；從精制穩(wěn)定特性看，KI45X抗氧劑含量較低，但含有少量的金屬鈍化劑。

綜上所述，目前“昆侖”牌變壓器油產(chǎn)品與國際知名品牌產(chǎn)品存在一定的差距，主要在添加劑配方及氧化安定性方面。IEC 60296的修訂主要是因為變壓器油腐蝕性硫引起電力設備事故的全球調(diào)查，其事故變壓器所充裝的變壓器油都含有腐蝕性硫化物二芐基二硫醚（DBDS），因此，IEC 60296新標準嚴格控制了腐蝕性硫，并增加了DBDS和金屬鈍化劑控制指標?！袄觥迸谱儔浩饔碗m然不含DBDS，不存在腐蝕性硫，但為了提高氧化安定性添加了金屬鈍化劑，因此目前的大生產(chǎn)產(chǎn)品還不能滿足IEC 60296-2012標準。

為了與國際變壓器油產(chǎn)品接軌，使國內(nèi)變壓器油產(chǎn)品能夠按國際標準升級換代，實驗室進行了符合IEC 60296-2012標準高級別變壓器油產(chǎn)品研制工作，并將該實驗室小樣送往美國DOBLE公司進行評定，其性能完全滿足IEC 60296-2012標準高級別變壓器油指標要求。實驗室小樣產(chǎn)品與國際產(chǎn)品典型性質(zhì)對比見表12。

3結(jié)論

（1）目前國際上常用的礦物型變壓器油技術(shù)標準有IEC 60296《電工流體：變壓器和開關用未使用礦物絕緣油規(guī)格》和ASTM D3487《電器設備用礦物絕緣油規(guī)格》，其中IEC 60296標準最具權(quán)威性、規(guī)定的產(chǎn)品范圍最廣，全球大多數(shù)國家以及變壓器知名品牌制造商都是依據(jù)該標準制定相應的國家標準和購油標準。

（2）國際電工委員會于2012年修訂的IEC 60296標準，嚴格控制了產(chǎn)生腐蝕性硫和產(chǎn)氣趨勢的現(xiàn)象，對變壓器油產(chǎn)品提出了更高的要求。國內(nèi)變壓器油國家標準GB 2536-2011是修改采用IEC 60296-2003，對照IEC 60296-2012標準較為落后，今后還將需要進一步推進國家標準的修訂工作。

（3）從國外知名品牌變壓器油產(chǎn)品看，Nynas、Shell和ERGON的產(chǎn)品均為采用加氫技術(shù)生產(chǎn)的環(huán)烷變壓器油，產(chǎn)品質(zhì)量滿足IEC 60296-2012標準。目前國內(nèi)中國石油和中國石化生產(chǎn)的變壓器油大宗產(chǎn)品只能滿足GB 2635-2011標準和IEC 60296-2003標準，中國石油潤滑油重點實驗室新研制的KI45X-1可以滿足IEC 60296-2012標準要求，達到國際產(chǎn)品水平。

（4）從國際變壓器油標準及產(chǎn)品發(fā)展現(xiàn)狀看，在保持環(huán)烷基變壓器油基礎上，除具有優(yōu)良的電氣性能、環(huán)保性等，更重視變壓器油運行安全性，即保證產(chǎn)品不含硫化物、不存在潛在腐蝕性硫，同時要具有優(yōu)良的抗氧化性。

參考文獻：

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（3）從國外知名品牌變壓器油產(chǎn)品看，Nynas、Shell和ERGON的產(chǎn)品均為采用加氫技術(shù)生產(chǎn)的環(huán)烷變壓器油，產(chǎn)品質(zhì)量滿足IEC 60296-2012標準。目前國內(nèi)中國石油和中國石化生產(chǎn)的變壓器油大宗產(chǎn)品只能滿足GB 2635-2011標準和IEC 60296-2003標準，中國石油潤滑油重點實驗室新研制的KI45X-1可以滿足IEC 60296-2012標準要求，達到國際產(chǎn)品水平。

（4）從國際變壓器油標準及產(chǎn)品發(fā)展現(xiàn)狀看，在保持環(huán)烷基變壓器油基礎上，除具有優(yōu)良的電氣性能、環(huán)保性等，更重視變壓器油運行安全性，即保證產(chǎn)品不含硫化物、不存在潛在腐蝕性硫，同時要具有優(yōu)良的抗氧化性。

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（3）從國外知名品牌變壓器油產(chǎn)品看，Nynas、Shell和ERGON的產(chǎn)品均為采用加氫技術(shù)生產(chǎn)的環(huán)烷變壓器油，產(chǎn)品質(zhì)量滿足IEC 60296-2012標準。目前國內(nèi)中國石油和中國石化生產(chǎn)的變壓器油大宗產(chǎn)品只能滿足GB 2635-2011標準和IEC 60296-2003標準，中國石油潤滑油重點實驗室新研制的KI45X-1可以滿足IEC 60296-2012標準要求，達到國際產(chǎn)品水平。

（4）從國際變壓器油標準及產(chǎn)品發(fā)展現(xiàn)狀看，在保持環(huán)烷基變壓器油基礎上，除具有優(yōu)良的電氣性能、環(huán)保性等，更重視變壓器油運行安全性，即保證產(chǎn)品不含硫化物、不存在潛在腐蝕性硫，同時要具有優(yōu)良的抗氧化性。

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