一、电子变压器油的化学组成

电子变压器油是将石油中润滑油馏分进行各种化学和物理精制后调入有关添加剂而成的一种矿物油。由于石油化学组成复杂,电子变压器油的化学组成也很复杂,大约含有2900多种化合物。这些化合物绝大多数属于3种烃类,即烷烃、环烷烃和芳香烃,其相对分子量一般在270~310之间,碳原子数在18~24之间。

一般地说,各种电子变压器油含芳香烃的比例为3%~15%,含烷烃为25%~60%,含环烷烃

为30%~60%。含环烷怪40%以上、烷烃50%以下的油常被称为环烷基油,而其他的油则称

为石蜡基油。初用于电子变压器的油都是石蜡基油,由于石蜡基油凝点高,曾造成油箱与储油柜联管冻结的事故,后来人们逐步开发出环烷基电子变压器油。我国大庆原油为石蜡基油而新疆和大港原油为环烷基油。除三类烃外,电子变压器油中还含有少量或微量的其他化合物,如酸、醇、酯类、含硫化合物、含氮化合物以及降凝剂、抗氧化剂等添加剂。

电子变压器油的牌号多种多样,各国的编号方法并不统一。多年来我国一直是以凝点为基础

的,如凝点低于-10C的电子变压器油牌号为DB-10,低于-25℃的电子变压器油牌号为DB-25,低

于-45℃的电子变压器油牌号为DB-45,其中“D”代表“电力用油”,“B”代表“电子变压器油”。这种编法大致反映了油中烷烃和环烷烃的含量。

GB2536-1990系参考IEC296-1982而定,但是国际电工委员会于03年出版了

IEC 60296:03《电工流体电子变压器和开关用的未使用过的矿物绝缘油》,等同采用这一标准的新的GB2536即将出版,而在这个标准中,“凝点”一项不再采用,只保留了“倾点”。并

且,IEC60296:03对电子变压器油的编号办法作了规定,要求编号中体现是否含有阻化剂并标明低冷起动温度,用“U”(uninhibited)表示未阻化电子变压器油,用“T”(trace inhibited)表示微阻化电子变压器油,用“I”(inhibited)表示阻化电子变压器油,标准建议倾点比低冷起动温度至少低10℃。由于倾点一般比凝点高3℃,那么,对于我国的阻化电子变压器油来说,DB-10、DB-25和DB-45三种油的新编号应分别为Ⅰ3℃、Ⅰ-12℃和Ⅰ-32℃。然而,新编号要完全取代旧编号可能需要一些年头。

二、电子变压器油和电子变压器的密切关系

尽管电子变压器油用于油浸式电子变压器、互感器、电抗器等多种设备中,但它和电子变压器的关系是为密切的。

首先,电子变压器是所有电器设备中早使用电子变压器油的。在其他电气设备尚未诞生之前,1887年汤姆生(Elihu Thomson)教授取得矿物油用于电子变压器的专利。1892年,这种矿物油(当时叫润滑油,为美夕法尼亚石蜡基油)被通用电气公司正式用于电子变压器。在那时候这种矿物绝缘油的确是电子变压器专用油,称之为“电子变压器油”是顺理成章的。

其次,电子变压器中使用电子变压器油的数量比其他电气设备中使用的电子变压器油要多得多。除干式电子变压器外,输、配电电子变压器几乎都注有电子变压器油。随着电力电子变压器朝超高压大容量方向发展,

电子变压器的体积也在逐渐增大,用油量也在不断增加。目前,容量在1MVA以上的电子变压器,每台都要注30~50t的电子变压器油。在电子变压器油用于电子变压器的上百年历史中,电子变压器油始终占据着电子变压器液体介质的统治地位。

电子变压器油和电子变压器的这种密切关系,是由电子变压器油下列的独特功能决定的:

(1)绝缘强度高。

(2)冷却效果好。

(3)将纤维素和其他材料的氧含量减少到低程度。由于纤维素易于和氧发生化学反应,

这对于阻止以氧为主要因素的氧化老化、延长电子变压器绝缘寿命是非常有效的。

三、电子变压器油试验的意义及质量指标、试验方法为确保电子变压器可靠地运行,电子变压器油必须充分发挥其前述功能,而要确保电子变压器油的功能,要保证电子变压器油的质量,也必须对电子变压器油做各种试验。随着超高压大容量电子变压器的不断发展,电子变压器油试验也越来越重要了,目前已经成为电子变压器的一项必不可少的试验项目。特别是油中溶解气体色谱分析,作为诊断电子变压器潜伏性故障的一种独特手段,而成为监督电子变压器能否正常运行的试验项目。

关于电子变压器油的质量指标和试验方法,各国都制订有技术标准加以规范。IEC 60296:

03规定了未使用过的电子变压器油的规范和试验方法。

IEC 60296:03是在IEC296-1982的基础上修订而成的,在多年的使用中,人们对电子变压器油的认识不断加深,因此新版标准内容改动很多;另外,GB2536-1990采用的仅仅是IEC 296-1982的部分内容,因此新版GB2536和GB2536-1990相比有很大的不同。这里仅对技术要求的主要变更做一简单归纳。

(1)依据抗氧添加剂的用量把电子变压器油分为3类,即未阻化油、微阻化油和阻化油。

(2)把电子变压器油的所有特性明确分为功能特性、精炼/稳定性、运行性能和健康环境

性能这四大性能。

(3)提出标准低冷起动温度为-30℃,且各国可以进行调整。

(4)规定倾点应当比低冷起动温度低10℃,取消凝点。

(5)增加总硫含量、抗氧添加剂含量、2-呋喃甲醛(即糠醛)含量、析气性、稠环芳烃(PCA)含量和多氯联苯(PCB)含量。

(6)在氧化安定性中增加介质损耗因数的测定。

(7)取消水溶性酸或碱。

(8)作为特殊要求提出了更高的氧化稳定性、低的硫含量,以及由供需双方协商确定的油流带电度和析气性。

“未使用过的(电子变压器油)”这个词组译自于英语“unused”,意指电子变压器油供应商交付给自己的用户的油。这时候的油若不进行处理,其绝缘性能并不突出,是不能直接用于大型电子变压器的。大型电子变压器注入的油一般都是经过严格过滤和真空脱水脱气处理的油。各个企业对电子变压器油的管理方法不同,但对于处理后的油,一般要检测含水量、含气量、介质损耗因数、击穿电压和颗粒含量。

电子变压器投入运行后,要定期对电子变压器油进行取样检测。我国标准《运行中电子变压器油质量标准》(GB/T 7595-00)规定的检测项目有水溶性酸、酸值、闪点、油泥与沉淀物、水分、界面张力、介质损耗因数、击穿电压、体积电阻率、含气量和油中溶解气体组分含量色谱分析。其中水溶性酸、油泥与沉淀物、体积电阻率、含气量和油中溶解气体组分含量色谱分析是IEC 60296:03中所没有的,显然这几个项目和电子变压器运行关系密切。除这些项目外,近年来有条件的电力部门还开展了糠醛分析和抗氧添加剂含量的测试,试验方法和针对未使用油的完全相同,但测试目的却分别是鉴别电子变压器固体绝缘和电子变压器油的老化程度。

严格地讲,电子变压器油中溶解气体组分含量不能称为电子变压器油的质量指标,是通过对它们的分析来判断电子变压器的故障的。