石蠟基變壓器油析氣性改進研究

鄧詩鉛+王澤愛+黃小珠+黃波

摘要：析氣性是特殊變壓器油關鍵性能之一，文章研究了烷基苯、合成酯、A和B四種物質及其用量對石蠟基變壓器油析氣性改進效果的影響。結果表明：相同加量下B的改進效果最優，其次是A、烷基苯和合成酯。0.3% B和10% 烷基苯復合使用時不僅顯著改善石蠟基變壓器油的析氣性能，且其他性能完全滿足GB 2536-2011的指標要求。

關鍵詞：變壓器油；石蠟基礎油；析氣性

中圖分類號：TE626.3文獻標識碼：A

0引言

變壓器油的析氣性是指在高壓電場作用下，變壓器油中的烴分子發生物理、化學變化時出現的吸氣或放氣特性，這與不同類型變壓器油的化學組成有密切關系[1-2]。芳香烴和不飽和烴吸收氣體，而環烷烴和鏈烷烴放出氣體，但環烷烴放氣量相對鏈烷烴較小。變壓器油使用中放出的氣體以游離狀態的氫氣泡存在，即氣穴，危及電氣設備的安全運行。特別是近年來，隨著輸變電系統等級向高電壓、大容量、低損耗方向發展，500 kV以上的高壓轉輸電纜和高電壓大容量變壓器相繼投入使用，對變壓器油的析氣性提出了更高要求[3]。中海油能源發展惠州石化分公司以加氫尾油為原料，采用Chevron公司加氫異構脫蠟和加氫精制技術，主要生產Ⅱ類和Ⅱ+加氫基礎油，主產品為60N、100N、150N和220N。其中60N具有優良的高低溫性、熱穩定性和氧化安定性等特性，是配制變壓器油的優質基礎油。60N的石蠟基特性決定了以其為基礎油調配的-30 ℃變壓器油析氣性值偏大，一定程度上限制了在超高壓電氣絕緣設備上的使用。

本文研究了烷基苯、合成酯、A和B共四種物質對60N為基礎油的-30 ℃變壓器油析氣性的改進效果，同時考察了其對變壓器油其他性能的影響。

1.實驗

1.1主要實驗原料與試劑

（1）-30 ℃變壓器油，中海油能源發展惠州石化分公司生產。

（2）烷基苯、合成酯、A和B四種物質中，B為固態，熔點80～82 ℃。烷基苯、合成酯和A三種物質的一般理化性能見表1。

（3）試劑包括1，1，1—三氯乙烷，鄰苯二甲酸二丁酯，正庚烷、丙酮、石油醚等，均為分析級。表1一般理化性質

項目密度（20℃）/g·cm-1黏度（100℃）/mm2·s-1閃點（開口）/℃傾點/℃酸值/mgKOH·g-1烷基苯0.864.3220-530.01合成酯0.922.3180-500.09A0.904.6222-390.05

1.2主要實驗儀器

（1）變壓器油析氣性測定儀，型號TP575，北京時代新維測控設備有限公司生產；

（2）變壓器油氧化安定性測試儀，型號TP622，北京時代新維測控設備有限公司生產；

（3）變壓器油全自動張力測試儀，型號SCZL203，深圳海盛康科技有限公司生產；

（4）絕緣油介電強度測試儀，型號SCJD901，深圳海盛康科技有限公司生產；

（5）變壓器油介損及體積電阻率測試儀，型號SCJS601，深圳海盛康科技有限公司生產；

（6）其他實驗儀器包括黏度測定儀、水分測定儀、加熱套、脫水過濾設備等。

1.3實驗樣品的制備

將烷基苯、A和B以不同劑量加入-30 ℃變壓器油中，加熱至60 ℃左右，攪拌溶解至透明液體，然后過濾即得樣品。

1.4析氣性指標的確定

項目GB 2536-2011指標-30℃變壓器油+復配劑-30℃變壓器油實驗方法功能特性傾點/℃≤-30-46-44GB/T 3535運動黏度/mm2·s-1[5]GB/T 26540℃≤129.709.68-30℃≤1800658.8457.3 水分含量/mg·kg-1≤3023.619.4GB/T 7600擊穿電壓（處理前）/kV≥3042.743.4GB/T 507密度（20℃）/kg·m-3≤895827.6827.0SH/T 0604介質損耗因數（90℃）≤0.0050.00150.0012GB/T 5654精制穩定特性外觀清澈透明，無沉淀物或懸浮物目測酸值/mgKOH·g-1≤0.01≤0.01≤0.01SH/T 0836水溶性酸堿無無無GB/T 259硫含量（質量分數），%無通用要求<0.001<0.001SH/T 0689界面張力/mN·m-1≥4053.352.7GB/T 6541腐蝕性硫非腐蝕性非腐蝕性非腐蝕性SH/T 0804抗氧化添加劑含量（質量分數），%≤0.080.0290.03[5]SH/T 0802含微量抗氧化添加劑油（T）2-糠醛含量/mg·kg-1≤0.1未檢出未檢出NB/SH/T 0812運行特性氧化安定性（120℃）試驗時間：（T）總酸值/mgKOH·g-1≤1.20.050.029NB/SH/T 0811含微抗氧化添油泥（質量分數），%≤0.80.250.015 加：332h介質損耗因數（90℃）≤0.50000.1290.020GB/T 5654析氣性/μL·min-1無通用要求4.4935.11SH/T 0810健康安全環保閃點（閉口）/℃≥135176.0181GB/T 261稠環芳烴（PCA）含量（質量分數），%≤30.12<0.10NB/SH/T 0838多氯聯苯（PCB）含量（質量分數），%檢測不出檢測不出檢測不出SH/T 0803

由表5可知，加入復配劑前后-30 ℃變壓器油都滿足GB 2536-2011指標要求。加入復劑后油品的抗析氣性能顯著提高，抗氧化性能略有降低，其他性能變化很小。目前，烷基苯約1.4萬元/噸， A物質約4萬元/噸，B物質約0.6萬元/噸，-30 ℃變壓器油約0.9萬元/噸。如果單獨使用烷基苯或A，其加量大于20%才能達到析氣性的指標要求，將大幅度提高-30 ℃變壓器油的成本；B與烷基苯復配時增加的成本最低，約0.95萬元/噸。

3結論

（1）在-30 ℃石蠟基變壓器油中加入相同劑量的合成酯、B、A和烷基苯，析氣性的改進效果為合成酯<烷基苯

（2）B 0.3%， 烷基苯10%復配加入到-30 ℃石蠟基變壓器油中顯著提高析氣性能，對抗氧化性能有一定程度的負面影響，但實測值仍遠優于GB 2536-2011指標要求。且其經濟性最佳，增加成本約0.05萬元/噸。

參考文獻：

[1] 郝有明，溫念珠，范玉華，等.電力用油（氣）實用技術問答[M].北京：中國水利水電出版社，2002：62-63.

[2] 凌愍.變壓器用油的析氣性問題[J].電力設備，2005，6（1）：12-15.

[3] 祁炯. 500kV 超高壓用油析氣性能分析[J].安徽電力，2003（3）：54-55.

收稿日期：2014-04-02。

作者簡介：鄧詩鉛，油品化工（見習）工程師，2009年畢業于后勤工程學院應用化學專業，工學學士，現從事潤滑油新產品開發工作。E-mail：dengshq@cnooc.com.cn2014年10月Oct.2014潤 滑 油LUBRICATING OIL第 29卷 第5期 Vol.29，No.5