生產特殊變壓器油的研究

高 濱

(中海瀝青股份有限公司，山東 濱州 256601)

近年來隨著國家經濟建設需要，電力行業需求持續增長。而變壓器是極其重要的輸電設備，在變壓器技術日新月異發展的同時，也需要特殊的、性能更好的變壓器油。變壓器油是電器絕緣油中重要的一種潤滑油，主要作為變壓器的絕緣和導熱介質，其質量直接影響電網的安全運行。在我國，從二十世紀五十年代就開始研究、生產變壓器油，國產變壓器油從無到有，從單一到多元，從低劣到精致。中海瀝青股份有限公司生產的“海疆”變壓器油作為國產變壓器油品牌代表，產品質量優異，共有-10#、-20#、-30#等多個型號，但一直無法生產特殊變壓器油。為實現更高的經濟價值，豐富“海疆”變壓器油品牌，助力國產變壓器油，本文以“海疆”變壓器油為基礎，研制滿足GB2536-2011標準的I-20 ℃變壓器油(特殊)和I-30 ℃變壓器油(特殊)。

1 實驗部分

變壓器油(特殊)的關鍵特性是高的比熱容、耐電壓強度及低的凝固點，不含水分和雜質，最重要的是具有優良的氧化安定性。根據GB2536-2011標準的要求[1]，變壓器油(特殊)與變壓器油(通用)相比增加了苯胺點、帶電傾向的檢測，并對總硫含量、2-糠醛含量和氧化安定性有了更嚴格的指標要求。中海瀝青股份有限公司的變壓器油生產裝置相對穩定，生產工藝的調整對產品型號影響明顯，對產品標準中總硫含量、氧化安定性等指標要求影響甚微，所以通過單方面調整生產裝置參數得到的產品很難滿足變壓器油(特殊)的指標要求，因此在綜合現有產品性質的基礎上進行調和是最好的方法。

1.1 選用合適的基礎油

中海瀝青股份有限公司現共有2套變壓器油生產裝置，1#裝置采用加氫脫酸-糠醛白土精制傳統工藝，2#裝置為精密分餾工藝。通過改變1#裝置精制深度，可以生產兩種型號的變壓器油a和b，2#裝置生產變壓器油c，其理化性質見表1。

表1 各種型號變壓器油理化性質

由表1可以看出，變壓器油a、b的氧化安定性不滿足變壓器油(特殊)的指標要求。故不能作為特殊變壓器油使用。

三種變壓器油的析氣性c>b>a， 芳碳率(CA值)a>b>c。變壓器油中的芳烴是一種極其關鍵的組分，它影響變壓器油的氧化安定性、析氣性、油品對抗氧劑的感受性。芳烴是在變壓器油中存在的天然的抗氧劑，但是它的存在使得油品對后添加的抗氧劑感受性降低。一般來說，隨著芳碳率的增加，變壓器油對抗氧劑的感受性和氧化安定性會降低，析氣性也會降低[2]。生產中為了平衡變壓器油的溶解性能,以及油品在添加的抗氧劑消耗后仍保持較好的抗氧化性能,變壓器油通常需要保持一定芳烴含量，即合適的芳碳率。再結合表一中三種變壓器油的傾點a>b>c，將采用變壓器油a與c、b與c分別調和的方式進行兩種型號變壓器油(特殊)的調和實驗，實驗將以芳碳率為關鍵點，就芳碳率對氧化安定性的影響確定方案，對調和后油品進行抗氧化添加劑含量研究，并測試最終產品的傾點、硫含量、析氣性和氧化安定性等理化性質。

1.2 選擇合適的芳烴含量

以變壓器油a與c為例進行調和，通過改變油品比例，得到五種方案。根據五種方案得到的具有不同芳碳率的變壓器油基礎油，在同時添加一定量的抗氧化添加劑后對其進行氧化安定性測試，實驗結果見表2。

表2 不同調和油的理化性質

由表2可以看出，添加一定量抗氧劑的情況下，五種方案的變壓器油CA在1.62以下時，滿足GB2536-2011標準關于變壓器油(特殊)的氧化安定性要求。

1.3 添加合適的抗氧劑

根據芳碳率對變壓器油氧化安定性的影響，確定了a變壓器油與c變壓器油的調和方案，但抗氧劑的添加量對氧化安定性的影響更加明顯。GB2536-2011標準中明確規定了各類變壓器油中抗氧劑的含量要求，其中含抗氧化添加劑油(I)的抗氧劑添加范圍是0.08%～0.40%(質量分數)。雖然，高的抗氧劑添加量能夠大幅度提高變壓器油的氧化安定性，但是會對油品的其他性能產生負面影響，且增加成本[3]。表三列出了不同抗氧劑添加量下，三種芳碳率變壓器油酸值與氧化安定性的變化情況。

表3 不同芳烴含量下不同抗氧劑的氧化安定性

由表3可以看出，抗氧劑影響變壓器油酸值，在抗氧劑含量增加時，油品酸值有增大的趨勢，但在抗氧劑含量0.25%～0.38%，油品酸值均符合產品標準要求。降低抗氧劑的加入量，氧化安定性能變差，CA值1.62%的樣品在抗氧劑含量小于0.35%時，氧化安定性不能滿足于變壓器油(特殊)標準要求。芳碳率小于0.93%時，在實驗范圍內添加抗氧劑既不影響油品的其他指標，又能滿足變壓器油(特殊)的氧化安定性指標要求。但添加抗氧劑0.25%時，芳碳率0.93%的樣品氧化安定性介質損耗因數為0.049，不合格風險較大，因此選擇芳碳率0.35%～0.93%、抗氧劑添加量0.30%～0.38%的調和方案，既能保證變壓器油的性質穩定，又能最大限度的提高油品的氧化安定性。

1.4 油品的理化性質

根據實驗結果，為保證調和油品具有較高的芳烴含量，選擇芳碳率0.93%的方案四，分別用高芳烴含量的變壓器油a和變壓器油b與低芳烴含量的變壓器油c進行調和，得到2種型號的特殊變壓器油。結合生產成本等經濟因素，選擇添加0.30%的抗氧劑，形成配方一和配方二方案，得到的變壓器油性質見表4。

表4 特殊變壓器油理化性質

由表4可知，配方一油品滿足GB2536-2011標準關于I-20 ℃變壓器油(特殊)指標要求，配方二油品滿足GB2536-2011標準關于I-30 ℃變壓器油(特殊)的指標要求。

2 結論

(1)中海瀝青股份有限公司生產的變壓器油a、變壓器油b，氧化安定性不能滿足GB2536-2011標準關于變壓器油(特殊)的要求，不能直接作為特殊變壓器油使用。

(2)采用變壓器油a、b分別與c按照進行一定比例的調和，添加適量抗氧劑后可以調制出符合GB2536-2011要求的I-20 ℃變壓器油(特殊)和I-30 ℃變壓器油(特殊)。