電力機(jī)車牽引變壓器絕緣用油的性能對(duì)比研究

于會(huì)民+張綺+王會(huì)娟+馬書(shū)杰

摘要：文章對(duì)國(guó)內(nèi)電力機(jī)車牽引變壓器絕緣用油的情況進(jìn)行簡(jiǎn)述，對(duì)絕緣油的常規(guī)性能、絕緣性能、熱物性能、產(chǎn)氣性能、氧化安定性能等方面進(jìn)行對(duì)比分析。分析結(jié)果表明：酯類絕緣油的酸值較高和介質(zhì)損耗因數(shù)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(qiáng)，熱穩(wěn)定性能優(yōu)異，氧化安定性能優(yōu)良，氣體產(chǎn)出量遠(yuǎn)遠(yuǎn)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(dǎo)熱系數(shù)較小，比熱容較高，硅絕緣油和酯類絕緣油的導(dǎo)熱系數(shù)和比熱容相近。

關(guān)鍵詞：電力機(jī)車；牽引變壓器；絕緣油；絕緣性能；氧化安定性能

中圖分類號(hào)：TE626.3文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)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(jì)初期我國(guó)引進(jìn)了DJ1 型機(jī)車及 ABB 公司的技術(shù)， 牽引變壓器設(shè)計(jì)及制造技術(shù)得到快速發(fā)展[1]。十年前，我國(guó)通過(guò)引進(jìn)、消化、吸收和再創(chuàng)新戰(zhàn)略已完全掌握了高速列車的牽引變壓器制造技術(shù)。目前，大功率牽引變壓器主要用于“和諧”號(hào)客運(yùn)動(dòng)車組和“和諧”號(hào)大功率貨運(yùn)機(jī)車。客運(yùn)動(dòng)車組車載牽引變壓器為特A級(jí)、H級(jí)絕緣，主要以硅油和酯類油絕緣油為主，此類產(chǎn)品特點(diǎn)為閃點(diǎn)高、燃點(diǎn)高、傾點(diǎn)低，滿足客運(yùn)動(dòng)車組的防火（抗燃）和低溫運(yùn)行環(huán)境要求[2]。貨運(yùn)大功率機(jī)車車載牽引變壓器為A級(jí)，主要以礦物型絕緣油為主，此類產(chǎn)品特點(diǎn)黏度小，低溫流動(dòng)性好，氧化安定性能優(yōu)良，滿足貨運(yùn)機(jī)車車載牽引變壓器的散熱和低溫運(yùn)行環(huán)境和長(zhǎng)壽命要求[3]。

為了系統(tǒng)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(duì)各類型絕緣油的常規(guī)性能、絕緣性能、熱物性能、產(chǎn)氣性能、抗氧化安定性能等方面進(jìn)行對(duì)比分析，希望分析結(jié)果對(duì)電力機(jī)車車載牽引變壓器選用油和設(shè)備設(shè)計(jì)提供有益的參考。

1實(shí)驗(yàn)材料

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

絕緣油名稱類型生產(chǎn)商產(chǎn)地KI45X礦物油中國(guó)石油中國(guó)KI50DX礦物油中國(guó)石油中國(guó)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(guó)M&I材料有限公司英國(guó)

2結(jié)果與討論

2.1常規(guī)檢測(cè)對(duì)比

國(guó)際市場(chǎng)上，礦物型絕緣油主要執(zhí)行IEC 60296和ASTM D3487標(biāo)準(zhǔn)；硅油主要執(zhí)行IEC 60836和ASTM D4652硅絕緣油標(biāo)準(zhǔn)；酯類絕緣油執(zhí)行IEC 61099標(biāo)準(zhǔn)。在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上，礦物型絕緣油主要執(zhí)行GB 2536標(biāo)準(zhǔn)，GB 2536標(biāo)準(zhǔn)修改采用IEC 60296標(biāo)準(zhǔn)，硅絕緣油執(zhí)行GB/T 21218標(biāo)準(zhǔn)，GB/T 21218修改采用IEC 60836；國(guó)內(nèi)沒(méi)有酯類絕緣油標(biāo)準(zhǔn)。

在以下性能對(duì)比中，重點(diǎn)對(duì)礦物絕緣油KI45X、硅油96D/E和酯類絕緣油MIDEL7131進(jìn)行對(duì)比分析。

2.2絕緣性能對(duì)比分析

2.2.1絕緣性能與溫度的相關(guān)性對(duì)比

油的介質(zhì)損耗因數(shù)和體積電阻率是反應(yīng)其絕緣性能好壞的關(guān)鍵性指標(biāo)。本部分重點(diǎn)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(zhì)損耗因數(shù)和體積電阻率的變化趨勢(shì)，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)圖1和圖2。