電力機車牽引變壓器絕緣用油的性能對比研究

于會民+張綺+王會娟+馬書杰

摘要：文章對國內電力機車牽引變壓器絕緣用油的情況進行簡述，對絕緣油的常規性能、絕緣性能、熱物性能、產氣性能、氧化安定性能等方面進行對比分析。分析結果表明：酯類絕緣油的酸值較高和介質損耗因數較大，隨著溫度的升高絕緣性能下降很快；礦物絕緣油和硅絕緣油的抗雷電擊穿能力強，熱穩定性能優異，氧化安定性能優良，氣體產出量遠遠小于酯類絕緣油。與硅絕緣油和酯類絕緣油相比，礦物絕緣油的導熱系數較小，比熱容較高，硅絕緣油和酯類絕緣油的導熱系數和比熱容相近。

關鍵詞：電力機車；牽引變壓器；絕緣油；絕緣性能；氧化安定性能

中圖分類號：TE626.3文獻標識碼：A

Abstract：In this paper， insulating oils in traction transformers of electric locomotive in China are briefed. The comparative analysis of insulating oils in general performance， insulation performance， thermal performance， tray gassing performance， oxidation stability is carried out. Research results show that， ester insulating oil has larger acid value and higher dielectric loss factor. As the temperature increases， the insulation performance of ester insulating oil drops quickly. Mineral insulating oil and silicone insulating oil have strong anti-lightning breakdown capability， excellent thermal stability performance and oxidation stability. Tray gassing production of mineral insulating oil and silicone insulating oil is much less than those of ester oil. Compared with silicone insulating oil and ester insulating oil， mineral insulating oil has small coefficient of thermal conductivity and higher specific heat. Silicone insulating oil and ester insulating oil have similar coefficient of thermal conductivity and specific heat.

Key words：electric locomotive； traction transformer； insulating oil； insulation performance； oxidation stability

0引言

21 世紀初期我國引進了DJ1 型機車及 ABB 公司的技術， 牽引變壓器設計及制造技術得到快速發展[1]。十年前，我國通過引進、消化、吸收和再創新戰略已完全掌握了高速列車的牽引變壓器制造技術。目前，大功率牽引變壓器主要用于“和諧”號客運動車組和“和諧”號大功率貨運機車。客運動車組車載牽引變壓器為特A級、H級絕緣，主要以硅油和酯類油絕緣油為主，此類產品特點為閃點高、燃點高、傾點低，滿足客運動車組的防火（抗燃）和低溫運行環境要求[2]。貨運大功率機車車載牽引變壓器為A級，主要以礦物型絕緣油為主，此類產品特點黏度小，低溫流動性好，氧化安定性能優良，滿足貨運機車車載牽引變壓器的散熱和低溫運行環境和長壽命要求[3]。

為了系統考察不同類型絕緣油在車載牽引變壓器使用性能上的差異，本文針對各類型絕緣油的常規性能、絕緣性能、熱物性能、產氣性能、抗氧化安定性能等方面進行對比分析，希望分析結果對電力機車車載牽引變壓器選用油和設備設計提供有益的參考。

1實驗材料

在電力機車車載牽引變壓器行業中，使用廣泛的礦物絕緣油有KI45X和 KI50DX變壓器油、電器級硅油96D/E和酯類絕緣油MIDEL7131。主要材料見表1。表1主要材料

絕緣油名稱類型生產商產地KI45X礦物油中國石油中國KI50DX礦物油中國石油中國96D/E二甲基硅油日本信越日本MIDEL 7131季戊四醇酯類絕緣油英國M&I材料有限公司英國

2結果與討論

2.1常規檢測對比

國際市場上，礦物型絕緣油主要執行IEC 60296和ASTM D3487標準；硅油主要執行IEC 60836和ASTM D4652硅絕緣油標準；酯類絕緣油執行IEC 61099標準。在國內市場上，礦物型絕緣油主要執行GB 2536標準，GB 2536標準修改采用IEC 60296標準，硅絕緣油執行GB/T 21218標準，GB/T 21218修改采用IEC 60836；國內沒有酯類絕緣油標準。

在以下性能對比中，重點對礦物絕緣油KI45X、硅油96D/E和酯類絕緣油MIDEL7131進行對比分析。

2.2絕緣性能對比分析

2.2.1絕緣性能與溫度的相關性對比

油的介質損耗因數和體積電阻率是反應其絕緣性能好壞的關鍵性指標。本部分重點考察礦物絕緣油KI45X、硅油96D/E和酯類絕緣油MIDEL7131在不同溫度下介質損耗因數和體積電阻率的變化趨勢，測試結果見圖1和圖2。