鐵路電力機(jī)車牽引變壓器油質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)研究

于正凱

摘 要：變壓器油屬于礦物油范疇，是由天然石油經(jīng)過(guò)蒸餾等處理得到的，具有冷卻性強(qiáng)、純凈穩(wěn)定度高以及粘度小等方面的優(yōu)勢(shì)，是較為理想的鐵路電力機(jī)車牽引變壓器用油。本文將以質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)分析為切入點(diǎn)，對(duì)鐵路電力機(jī)車用變壓器油質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)展開(kāi)深度分析，旨在保證牽引變壓器安全可靠運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)理想化鐵路電力機(jī)車運(yùn)行模式。

關(guān)鍵詞：質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn);油酸值;變壓器油;電力機(jī)車;鐵路

目前國(guó)內(nèi)鐵路電力機(jī)車牽引變壓器（以下簡(jiǎn)稱變壓器）采用油浸式變壓器，主要分為充氮密封、開(kāi)放式兩種類型。根據(jù)變壓器類型以及使用環(huán)境，各變壓器所使用變壓器油并不相同。變壓器油質(zhì)量是影響變壓器運(yùn)行質(zhì)量的關(guān)鍵因素，如果其質(zhì)量變差或出現(xiàn)衰變，都會(huì)對(duì)變壓器工作構(gòu)成潛在隱患，嚴(yán)重者危及電力機(jī)車行車安全。鑒于此，對(duì)變壓器油質(zhì)量實(shí)施控制，對(duì)油質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)展開(kāi)研究是極為必要的。

1.質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)分析

在此將以GB/T 7595-2008技術(shù)要求為例，對(duì)變壓器油質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)展開(kāi)分析。為滿足機(jī)務(wù)系統(tǒng)電力機(jī)車發(fā)展總體需求，國(guó)內(nèi)開(kāi)始按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)展開(kāi)設(shè)置，變壓器油質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)也是如此。目前鐵路電力機(jī)車變壓器油所適用的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，是參照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 7595-2008進(jìn)行設(shè)置的。由于電力機(jī)車運(yùn)用環(huán)境較為特殊，具有運(yùn)行范圍廣、工作環(huán)境氣溫氣壓差異大、開(kāi)啟頻繁以及可靠性要求較高等方面的特征，變壓器油質(zhì)量要求相對(duì)較高，所以需要做好質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)分析，以通過(guò)分析與討論，積累更多經(jīng)驗(yàn)，保證電力機(jī)車變壓器穩(wěn)定運(yùn)行。

2.具體標(biāo)準(zhǔn)研究

2.1油酸酯

酸值是指對(duì)1克油進(jìn)行中和，全部游離酸所需氫氧化鉀毫克數(shù)。其數(shù)值會(huì)將油精制深度、老化程度客觀反映出來(lái)，是變壓器油質(zhì)量衡量重要指標(biāo)。電力機(jī)車變壓器工作時(shí)，因存在鐵耗和捅耗其溫度會(huì)上升。為保證變壓器溫升不超過(guò)允許的水平，需要變壓器油強(qiáng)迫循環(huán)冷卻。變壓器油在循環(huán)冷卻過(guò)程中與循環(huán)系統(tǒng)及空氣（開(kāi)放式變壓器）接觸，使油中產(chǎn)生酸性產(chǎn)物，進(jìn)而造成油導(dǎo)電性能提升，絕緣性能降低狀況，而酸值是對(duì)油是否還可繼續(xù)使用的重要評(píng)估指標(biāo)。按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，變壓器油酸數(shù)值如果超過(guò)0.1mgKOH/g，則需及時(shí)對(duì)變壓器油進(jìn)行循環(huán)過(guò)濾處理甚至更換，不可繼續(xù)進(jìn)行使用。

2.2運(yùn)動(dòng)粘度

變壓器油是變壓器熱量傳遞介質(zhì)以及絕緣介質(zhì)，做好油的運(yùn)動(dòng)粘度選擇與管控，會(huì)為油品長(zhǎng)期使用提供更多有利條件，能夠達(dá)到良好的冷卻效果。如果低溫粘度選擇合理，可保證變壓器在停止運(yùn)行再進(jìn)行啟動(dòng)時(shí)的工作安全性。但若選擇油品運(yùn)動(dòng)粘度過(guò)大，不僅會(huì)對(duì)熱量傳遞質(zhì)量形成直接影響，同時(shí)也會(huì)影響變壓器運(yùn)行安全性。按照變壓器設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)要求，最低冷態(tài)投運(yùn)溫度是對(duì)絕緣油類進(jìn)行區(qū)分的重要指標(biāo)。在進(jìn)行油品選擇時(shí)，需要按照變壓器使用環(huán)境溫度，對(duì)LCSET值展開(kāi)選擇，以防對(duì)有載調(diào)壓開(kāi)關(guān)以及油泵啟動(dòng)形成影響。在LCSET中，變壓器油最大粘度、原標(biāo)準(zhǔn)牌號(hào)以及最高傾點(diǎn)是存在一定關(guān)系的，例如10號(hào)原標(biāo)準(zhǔn)牌號(hào)，在最低冷態(tài)投運(yùn)溫度為0℃環(huán)境中，其最高傾點(diǎn)是-10℃，最大粘度是1800mm2/s。

2.3 pH值

pH值即水溶性酸，是變壓器油質(zhì)量評(píng)定的又一重要指標(biāo)。通常沒(méi)有進(jìn)行使用的變壓器油內(nèi)部并不會(huì)產(chǎn)生酸性物質(zhì)，整體酸值相對(duì)較低，pH值大概在6左右。使用一段時(shí)間之后，油開(kāi)始出現(xiàn)老化問(wèn)題，其在運(yùn)行過(guò)程中所產(chǎn)生的酸性物質(zhì)含有量會(huì)呈現(xiàn)出明顯上升的趨勢(shì)，酸值多數(shù)都會(huì)超過(guò)0.1mgKOH/g，pH值會(huì)在4或以下范圍內(nèi)，油在使用過(guò)程中的出泥概率會(huì)得到明顯提升，但變壓器仍然可以保持穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)，不會(huì)出現(xiàn)重大事故;但在酸值超過(guò)0.2mgKOH/g時(shí)，pH值會(huì)再次下降，達(dá)到3.8以下，此時(shí)油劣質(zhì)化狀況極為明顯，會(huì)產(chǎn)生大量油泥，會(huì)對(duì)變壓器運(yùn)行形成嚴(yán)重干擾。因此，建議將油pH值規(guī)定在大于4.2的標(biāo)準(zhǔn)。

2.4 沉淀物、油泥

在對(duì)油中油泥進(jìn)行檢查時(shí)，需要在油泥處于膠體或溶解狀態(tài)時(shí)，向其中添加正庚烷，進(jìn)而將油中油泥沉積物沉析出來(lái)，用于后續(xù)檢驗(yàn)。因?yàn)橛湍嘣诶匣鸵约靶掠椭械娜芙獬潭炔⒉幌嗤栽诶匣椭屑尤胄掠?，便?huì)產(chǎn)生一定量的油泥，而油泥的沉積會(huì)對(duì)設(shè)備散熱性能形成直接影響，且會(huì)使金屬以及固體絕緣材料受到干擾，出現(xiàn)腐蝕問(wèn)題，致使絕緣性能出現(xiàn)嚴(yán)重下降問(wèn)題，會(huì)對(duì)變壓器運(yùn)用產(chǎn)生極為不利的影響。鑒于此，在比例混油超過(guò)5%時(shí)，就需要展開(kāi)油泥析出測(cè)試，以防造成重大安全事故。

2.5 溶解氣體

通過(guò)對(duì)變壓器絕緣油內(nèi)部氣體組成成分及其含量的定量分析，判斷變壓器內(nèi)部運(yùn)行狀態(tài)。作為機(jī)車核心設(shè)備，變壓器在正常進(jìn)行運(yùn)行時(shí)，內(nèi)部也會(huì)因?yàn)檠鯕?、高溫?zé)嵋约捌渌蛩赜绊?，出現(xiàn)變質(zhì)、老化等問(wèn)題，會(huì)分解出一定量的氣體，像二氧化碳、氫氣等，這些氣體會(huì)溶于油中，并對(duì)油品質(zhì)量形成影響。為保證變壓器設(shè)備使用質(zhì)量，確保其不會(huì)對(duì)機(jī)車運(yùn)行產(chǎn)生干擾，國(guó)內(nèi)外一直在對(duì)各種氣體檢測(cè)方式進(jìn)行著研究，其中以氣相色譜技術(shù)（以下簡(jiǎn)稱GC）應(yīng)用最為廣泛。通過(guò)氣相色譜技術(shù)對(duì)變壓器油樣中特征氣體（氫氣、甲烷、乙烷、乙烯、乙炔、一氧化碳、二氧化碳）含量的定量分析，為確保變壓器可靠運(yùn)行和狀態(tài)維修提供數(shù)據(jù)支撐。

依據(jù)DL/T 722-2014《變壓器油中溶解氣體分析和判定導(dǎo)則》關(guān)于溶解氣體含量及其產(chǎn)生速率的注意值的推薦標(biāo)準(zhǔn)，綜合運(yùn)用特征氣體法、氣體含量比值法綜合推定變壓器運(yùn)行狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)變壓器存在的潛在隱患，視具體情況采取不同的維修維護(hù)策略。

2.6介電強(qiáng)度

介電強(qiáng)度，即擊穿電壓，主要用于判斷油懸浮物污染程度以及絕緣油含水量。通過(guò)對(duì)擊穿電壓的分析，對(duì)絕緣油電氣性能展開(kāi)評(píng)定，并對(duì)注入設(shè)備前的油品過(guò)濾程度以及干燥程度展開(kāi)檢驗(yàn)，屬于常規(guī)試驗(yàn)范疇。在具體進(jìn)行檢驗(yàn)過(guò)程中，會(huì)將試驗(yàn)油樣本放置在專門(mén)設(shè)備之中，會(huì)通過(guò)對(duì)勻速升壓交變電場(chǎng)的運(yùn)用，對(duì)樣本展開(kāi)作用，直至其被擊穿位置。如果在運(yùn)行過(guò)程中，油擊穿電壓數(shù)值較低，則表明油品使用存在危險(xiǎn)，需要及時(shí)進(jìn)行更換。按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，機(jī)車變壓器用油的擊穿電壓數(shù)值應(yīng)控制在45kV左右，甚至在60kV左右。

結(jié)束語(yǔ)：

鑒于變壓器油質(zhì)量對(duì)變壓器以及電力機(jī)車運(yùn)行所產(chǎn)生的重要影響，鐵路部門(mén)需要進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)變壓器油質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的研究力度，應(yīng)以國(guó)家出臺(tái)相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，做好質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置與調(diào)整，實(shí)現(xiàn)對(duì)變壓器油酸酯、介電強(qiáng)度以及運(yùn)動(dòng)粘度等數(shù)值的合理判斷，確定變壓器油質(zhì)量是否與相應(yīng)要求相符，是否適合繼續(xù)進(jìn)行使用，及時(shí)發(fā)現(xiàn)油的質(zhì)量問(wèn)題，消除各項(xiàng)潛在風(fēng)險(xiǎn)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)潛在問(wèn)題的有效預(yù)防，達(dá)到最佳機(jī)車運(yùn)行模式。

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