國內(nèi)外同類變壓器油的性能比較

李軍+劉洪安+殷春照+于恩強(qiáng)

摘要：文章介紹了國內(nèi)外主要環(huán)烷基變壓器油生產(chǎn)商、產(chǎn)品及典型性能參數(shù)，通過中海環(huán)烷基變壓器油與電力系統(tǒng)中使用的國內(nèi)外同類變壓器油在電氣設(shè)備散熱、絕緣、長周期運(yùn)行等方面的性能對比分析，表明中海環(huán)烷基變壓器油不僅能夠滿足GB 2536-2011標(biāo)準(zhǔn)的要求，應(yīng)用性能上也與同類先進(jìn)產(chǎn)品相當(dāng)。

[HT5”H]關(guān)鍵詞：環(huán)烷基；變壓器油； 性能比較

[HT5”H]中圖分類號：TE6263文獻(xiàn)標(biāo)識碼：

Comparative Study on Properties of Similar Transformer Oils at Home and broad

LI Jun， LIU Hong-n， YIN Chun-zhao， YU En-qiang

（China Offshore Bitumen COLTD， Binzhou 25660 China）

bstract：In this paper， the main naphthenic transformer oil manufacturers at home and abroad， products and typical performance parameters were introduced CNOOC transformer oil were compared with similar naphthenic transformer oils at home and abroad which were used in electric power system in heat dissipation， insulation， long period running of electrical equipment and so on The results showed that CNOOC transformer oil can not only meet the requirements of GB 2536-2011 but also reach the advanced level of similar products in performance

Key words：naphthenic base； transformer oil； performance comparison

0引言

變壓器油是指用于變壓器、電抗器、互感器、套管、油開關(guān)等充油電氣設(shè)備中，起絕緣、冷卻和滅弧作用的一類變壓器油品。隨著國民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，作為國民經(jīng)濟(jì)先行官的電力工業(yè)有了長足進(jìn)步，電網(wǎng)建設(shè)速度加快，規(guī)模不斷擴(kuò)大，與之配套的變壓器油需求量也日趨上升。

2013年8月，中國海油旗下的中海瀝青股份有限公司潤滑油加氫脫酸裝置建成投產(chǎn)，形成環(huán)烷基變壓器油的生產(chǎn)工藝，利用中國海油自產(chǎn)的低凝環(huán)烷基原油生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的環(huán)烷基變壓器油，產(chǎn)品銷往全國各地。

根據(jù)國家電網(wǎng)的相關(guān)規(guī)定，220 kV以上的變壓器在生產(chǎn)中基本都使用環(huán)烷基變壓器油。因此，本文僅對不同品牌的環(huán)烷基油的性能進(jìn)行比較分析。

1國內(nèi)外變壓器油產(chǎn)品

目前國內(nèi)市場上的環(huán)烷基變壓器油主要品牌有：中國石油生產(chǎn)的昆侖牌、中國海油生產(chǎn)的海疆、Nynas公司生產(chǎn)的Nytro系列、Shell公司的Dalia系列、ERGON公司的Hyvolt系列。環(huán)烷基變壓器油產(chǎn)品見表1、表2。

Nynas公司的變壓器油產(chǎn)品共計(jì)13個(gè)品種，分為超高級別、高級別和標(biāo)準(zhǔn)級別變壓器油，超高級別3種、高級別有8種、標(biāo)準(zhǔn)級別有2種。其中滿足IEC 60296標(biāo)準(zhǔn)[1]添加抗氧劑變壓器油的產(chǎn)品有Nytro 10XN、Nytro 000X、Nytro Gemini X、Nytro Lyra X，均為特殊應(yīng)用變壓器油。滿足IEC 60296標(biāo)準(zhǔn)不添加抗氧劑變壓器油的產(chǎn)品有Nytro Libra、Nytro Taurus，均為通用變壓器油。

Shell公司的產(chǎn)品目前共有個(gè)品種，符合IEC 60296標(biāo)準(zhǔn)的含抗氧劑變壓器油產(chǎn)品有Diala S3 ZX-IG（Diala GX）和Diala S3 ZX-I（Diala DX），目前在國內(nèi)使用的較多，前者具有較好的抗析氣性能，后者具有較高的氧化性能，主要用于換流變壓器和超高壓變壓器。

ERGON公司的產(chǎn)品有個(gè)品種，Hyvolt Ⅰ是符合IEC 60296標(biāo)準(zhǔn)的不含抗氧劑變壓器油，Hyvolt Ⅲ是符合IEC 60296標(biāo)準(zhǔn)的含抗氧劑高級別變壓器油，Hyvolt Ⅱ是符合ST D387 標(biāo)準(zhǔn)[2]含抗氧劑變壓器油，Hyvolt ⅡC50B是符合CN/CS-50標(biāo)準(zhǔn)含抗氧劑變壓器油。ERGON公司的產(chǎn)品目前在國內(nèi)使用的相對較少。

中國石油公司的產(chǎn)品包括“昆侖”系列的6個(gè)品種，均為符合GB 2536-2011[3]和IEC 60296-2003標(biāo)準(zhǔn)的含抗氧劑的高級別和標(biāo)準(zhǔn)級別變壓器油。其中，KI25X變壓器油、KI5X變壓器油適用于交流變壓器，KI50X變壓器油適用于換流變壓器，KI50GX適用于對析氣性有特殊要求的交流變壓器和換流變壓器中。

中國海油公司的產(chǎn)品為“海疆”系列的個(gè)品種，分為高級別和標(biāo)準(zhǔn)級別兩個(gè)系列，具有傳熱迅速、溶解性能好、電氣性能優(yōu)異等特性。HI-10、 HI-20、 HI-30變壓器油適用于交流變壓器，HID-50變壓器油適用于換流變壓器中。

2中海變壓器油與國內(nèi)外環(huán)烷基變壓器油性能比較

運(yùn)行中電氣設(shè)備對變壓器油主要有以下要求：

（1）冷卻散熱；（2）絕緣；（3）氣候適應(yīng)性；（）保證長周期運(yùn)行；（5）信息載體；（6）HSE。

國內(nèi)電力系統(tǒng)中使用的進(jìn)口變壓器油主要是Nynas公司、Shell公司及ERGON公司的產(chǎn)品，主要產(chǎn)品包括用于交流變壓器的Nytro Libra和Diala S3 ZX-I（Diala DX）變壓器油和用于直流輸電工程中換流變壓器的Nytro 10XN、Diala S3 ZX-IG（Diala GX）、Hyvolt Ⅲ變壓器油。國內(nèi)電力系統(tǒng)中使用的國產(chǎn)變壓器油主要來自中國石油、中國石化和中國海油。其中，環(huán)烷基變壓器油產(chǎn)品有的用于交流變壓器KI25X、KI5X、HI-20、HI-30，用于換流變壓器的KI50X、KI50GX、HID-50。

“海疆”牌HI-20、HI-30變壓器油與用于交流變壓器的國內(nèi)外環(huán)烷基變壓器油產(chǎn)品的性能指標(biāo)與檢測方法見表3?！昂＝迸艸ID-50與用于換流變壓器的國內(nèi)外環(huán)烷基變壓器油產(chǎn)品的性能指標(biāo)與檢測方法見表。由表中數(shù)據(jù)可以看出，HI-20、HI-30變壓器油符合GB 2536-2011 Ⅰ類通用級別的要求，HID-50變壓器油符合GB 2536-2011 Ⅰ類特殊級別的要求。本文中所引用數(shù)據(jù)來自參考文獻(xiàn)，本文只對樣品的數(shù)據(jù)做比較，不代表其他。

21冷卻散熱性能比較

運(yùn)行中變壓器油的冷卻散熱功能主要與其黏度、氧化安定性和溶解性能有關(guān)[]。運(yùn)行溫度下黏度小有利于散熱冷卻；氧化安定性好不易產(chǎn)生油泥而沉積在線圈上影響傳熱；溶解性能好，可以把長期運(yùn)行產(chǎn)生的油泥溶解在油里而不會沉積在線圈上影響傳熱。環(huán)烷基低溫性能比較數(shù)據(jù)見表5。

從表5可以看出，環(huán)烷基變壓器油冷卻散熱性能良好。“海疆”HI-20、HI-30的黏度低于KI25X、KI5X，略高于國外產(chǎn)品。HID-50在0 ℃下的黏度較之其他產(chǎn)品略高，在-30 ℃下的運(yùn)動(dòng)黏度與Nytro10XN相近。

22絕緣性能比較

運(yùn)行中變壓器油的絕緣性能主要與其電氣性能、氧化安定性、溶解性能和抗析氣性有關(guān)。影響變壓器油絕緣性能的含氣量、顆粒度和水分主要與注入電氣設(shè)備時(shí)的真空脫氣脫水有關(guān)，與變壓器油本身性質(zhì)關(guān)系不大。

較好的電氣性能應(yīng)具有較高的擊穿電壓、較低的帶電傾向、介質(zhì)損耗因數(shù)、含氣量、顆粒度和水分；氧化安定性好不易產(chǎn)生油泥而懸浮在油中降低油的絕緣強(qiáng)度或沉積在線圈上破壞固體絕緣及降低絕緣距離；溶解性能好，可以把長期運(yùn)行產(chǎn)生的油泥溶解在油里而不會懸浮在油中或沉積在線圈上固體絕緣材料上。較好的抗析氣性能可吸收因電氣設(shè)備內(nèi)部發(fā)生局部放電產(chǎn)生的氫氣等氣體，防止氣體聚集在電場中發(fā)生空隙放電而破壞固體絕緣材料，甚至持續(xù)放電燒壞線圈。

環(huán)烷基變壓器油絕緣性能比較數(shù)據(jù)見表6。

從表6數(shù)據(jù)可以看出，“海疆”變壓器油與其他環(huán)烷基變壓器油的電氣性能相當(dāng)。介質(zhì)損耗因數(shù)為00002～0000遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于標(biāo)準(zhǔn)要求值（小于0005）。擊穿電壓為60～70 kV，滿足高電壓等級變壓器的要求。帶電傾向較低，保障變壓器運(yùn)行安全長久。

“海疆”變壓器油是適度精制環(huán)烷基變壓器油，由于富含環(huán)烷烴和適量的芳香烴，抗析氣性能明顯優(yōu)于石蠟基變壓器油。析氣性為+10～20 mm/min，滿足ST D387-2009小于+30 mm/min的要求。其他環(huán)烷基變壓器油的析氣性除了Nytro 10XN外均滿足要求。

23氣候適應(yīng)性性能比較

運(yùn)行中變壓器油的氣候適應(yīng)性能與其低溫黏度有關(guān)。變壓器油傾點(diǎn)是電力部門根據(jù)氣候條件選擇變壓器油牌號的主要依據(jù)，一般要求傾點(diǎn)較LCSET（最低冷態(tài)投運(yùn)溫度）低10 ℃，較低傾點(diǎn)的變壓器油應(yīng)用的地域更寬；為保證低溫下電氣設(shè)備中的循環(huán)泵、電開關(guān)等啟動(dòng)，變壓器油在LCSET溫度下運(yùn)動(dòng)黏度不大于1800 mm2/s。見表7。

從表7數(shù)據(jù)看，傾點(diǎn)低是環(huán)烷基變壓器油的優(yōu)勢，“海疆”變壓器油表現(xiàn)出與其他環(huán)烷基變壓器油相同的特性。所列12種油的傾點(diǎn)較LCSET（最低冷態(tài)投運(yùn)溫度）低10 ℃以上，在LCSET溫度下運(yùn)動(dòng)黏度不大于1800 mm2/s。

2長周期運(yùn)行性能對比

保證電氣設(shè)備長周期運(yùn)行與變壓器油氧化安定性、溶解性能、蠟含量、酸值及腐蝕性硫有關(guān)。酸值低和無腐蝕性硫化物存在，能夠保證變壓器油不腐蝕電氣設(shè)備的線圈；蠟含量低，能保證變壓器油不發(fā)生微生物污染；氧化安定性好，能保證變壓器油長期運(yùn)行中盡量延緩或減少酸性油泥的生成；溶解性能好，能把長周期運(yùn)行產(chǎn)生的油泥溶解在油中，防止油泥沉積在線圈上影響傳熱和破壞固體絕緣材料。

變壓器油的抗氧化性能是區(qū)分變壓器油質(zhì)量優(yōu)劣的主要依據(jù)之一，氧化安定性與油的精制程度及組分有關(guān)。C（芳碳率）含量越高，氧化安定性越差，但是抗析氣性變好，需要平衡氧化安定性與析氣性的關(guān)系。見表8。

由表8可以看出，“海疆”變壓器油的長周期運(yùn)行性能與其他環(huán)烷基變壓器油相當(dāng)。

所列12種變壓器油的酸值均小于001 mg/g，且無腐蝕性硫化物的存在。“海疆”變壓器油的硫含量為002%～003%，遠(yuǎn)小于GB 2536-2011特殊級別中硫含量的要求（≤015%）和IEC 60296-2012特殊級別變壓器油硫含量的要求（≤005%）。而Diala BX硫含量為007%，滿足GB 2536-2011特殊級別中硫含量的要求，通過了腐蝕性硫的試驗(yàn)，但運(yùn)行中出現(xiàn)了硫腐蝕導(dǎo)致的設(shè)備故障，目前已退出市場。

“海疆”變壓器油富含環(huán)烷烴和適量的芳香烴，苯胺點(diǎn)較低，溶解性能良好，滿足GB 2536-2011通用級別的要求。

25信息載體和HSE性能比較

電氣設(shè)備帶電運(yùn)行，電力部門是通過分析運(yùn)行中變壓器油的溶解氣組成和糠醛含量來監(jiān)測變壓器的運(yùn)行狀態(tài)。要求含氣量和糠醛含量盡量低，HSE要求油中極性多環(huán)芳烴含量低、閃點(diǎn)高，不含多氯聯(lián)苯。由表9中數(shù)據(jù)看出，所列12種油品均滿足信息載體和HSE的要求。

26溶解性能比較

溶解性能是指變壓器油溶解油泥的能力，靠油品本身性質(zhì)決定。溶解油泥的能力：芳香烴>環(huán)烷烴>鏈烷烴。變壓器油的溶解性能主要用苯胺點(diǎn)來表征，苯胺點(diǎn)越低油的溶解性能越好。ST D387標(biāo)準(zhǔn)要求苯胺點(diǎn)為63～8 ℃，一方面要求具有較高精制深度（苯胺點(diǎn)>63 ℃）以保證變壓器油具有較好的電氣性能和抗氧化性能，另一方面要求具有較好溶解性能（苯胺點(diǎn)<8 ℃）。同時(shí)，油中的C含量略高也是改善其溶解性能的因素之一。

溶解性能比較見表8中苯胺點(diǎn)數(shù)據(jù)?！昂＝弊儔浩饔透缓h(huán)烷烴和適量的芳香烴，苯胺點(diǎn)較低，溶解性能良好。從表8數(shù)據(jù)中可以看出，環(huán)烷基變壓器油均滿足ST D387苯胺點(diǎn)的要求。Hyvolt Ⅲ的苯胺點(diǎn)最高，為83 ℃，HID-50苯胺點(diǎn)較高，為801 ℃。其余均在75 ℃左右。

3結(jié)論

（1）中海環(huán)烷基變壓器油為適度精制的環(huán)烷基變壓器油，在冷卻散熱、絕緣、氣候適應(yīng)性、保證長周期運(yùn)行、信息載體和HSE方面與國內(nèi)外變壓器油產(chǎn)品性能相當(dāng)。

（2）中海環(huán)烷基變壓器油HI-20、HI-30用于交流變壓器，HI-50用于換流變壓器，其產(chǎn)品性能滿足GB 2536-2011的技術(shù)要求。

參考文獻(xiàn)：

[1]IEC 60296 Fluids for Electrotechnical pplications-Unused ineral Insulating Oils for Transformers and Switchgear[S]2012

[2] ST D387 Standard Specification for ineral Insulating Oil Used in Electrical pparatus[S]2009

[3] GB 2536 電工流體變壓器和開關(guān)用的未使用的礦物絕緣油[S] 2011