高压电器_刘春 臧春艳参考文献变压器油成分和性能要求

变压器油大多采用矿物绝缘油，是石油的一种分镏产物，其主要成分是烷烃，环烷族饱和烃，芳香族不饱和烃等化合物。   良好的变压器油应该是清洁而透明的液体，不得有沉淀物、机械杂质悬浮物及棉絮状物质。如果其受污染和氧化，并产生树脂和沉淀物，变压器油油质就会 劣化，颜色会逐渐变为浅红色，直至变为深褐色的液体。当变压器有故障时，也会使油的颜色发生改变一般情况下，变压器油呈浅褐色时就不宜再用了。另外，变压 器油可现为浑浊乳状、油色发黑、发暗。变压器油浑浊乳状，表明油中含有水分。油色发暗，表明变压器油绝缘老化。油色发黑，甚至有焦臭味，表明变压器内部 有故障。      变压器油有以下几种主要作用：     （1）绝缘作用：变压器油具有比空气高得多的绝缘强度。绝缘材料浸在油中，不仅可提高绝缘强度，而且还可免受潮气的侵蚀。     （2）散热作用：变压器油的比热大，常用作冷却剂。变压器运行时产生的热量使靠近铁芯和绕组的油受热膨胀上升，通过油的上下对流，热量通过散热器散出，保证变压器正常运行。     （3）消弧作用：在油断路器和变压器的有载调压开关上，触头切换时会产生电弧。由于变压器油导热性能好，且在电弧的高温作用下能分触了大量气体，产生较大压力，从而提高了介质的灭弧性能，使电弧很快熄灭。 1、 外观     应是清澈透明,无悬浮物和底部沉淀物,一般是淡黄色.     2、 密度     密度与油品的组成以及水的存在量均有关.对于绝缘油来说控制其密度在某种意义上也控制了油品中水的存在量,特别是对于防止在寒冷地区工作的变压器在冬季暂时停用期不出现浮冰的现象更有实际意义.如果绝缘油中水分过多在气温低时会在电极上冰结晶,但当气温生高时,粘附在电极上冰结晶会融化增加导电性,从而会出现放电的危险,为此应对绝缘油控制密度,一般要求在20℃密度不大于895kg/m3,与水的密度保持较大差距.     3、 运动粘度     变压器油除了起绝缘作用外,还起着散热的作用.因此,要求油的粘度适当,粘度过小工作安全性降低,粘度过大影响传热.尤其在寒冷地区较低温度下油的粘度不能过大,仍然具有循环对流和传热能力,才能使设备正常运行,或停止运行后在启用时能顺利安全启动.     4、倾点     倾点(或凝点)在一定程度上反映绝缘油的低温性,根据我国气候条件,变压器油按凝点分10、25,、45三种牌号,实际测定中多采用倾点.通常凝点低的油可以代替凝点高的油,反之则不行,国外一般规定变压器油凝点应低于最低使用气温6℃,我国则规定添加降凝剂的开关用油凝点比使用气温低5℃. 我国变压器油，是60年代仿制前苏联的果斯特标准(ΓΟСТ10121)和IEC296标准而制定了我国变压器油标准GB2536，产品以凝固点高低来划分牌号为三个牌号，分别是10#、25#和45#变压器油。凝固点测试方法本身也来自前苏联的试验方法果斯特标准(ΓΟСТ20287)。通常用石蜡基油生产10#、中间基油生产25#、环烷基油生产25#和45#变压器油。当变压器油的凝固点不高于-10℃时(90年修订为倾点-7℃)，就是10#变压器油；当凝固点不高于-25℃时(90年修订为倾点-22℃)，就是25#变压器油；当凝固点不高于-45℃是，就是45#变压器油.     5、闪点（flash point 在一稳定的空气环境中，可燃性液体或固体表面产生的蒸气在试验火焰作用下被闪燃时的最低温度；闪点就是可燃液体或固体能放出足量的蒸气并在所用容器内的液体或固体表面处与空气组成可燃混合物的最低温度。可燃液体的闪点随其浓度的变化而变化）     闪点是保证绝缘油在储存和使用过程中安全的一项指标,同时,闪点对运行油的监督是必不可少的项目.闪点降低表示油中有挥发性可燃气体产生;这些可燃气体往往是由于电器设备局部过热,电弧放电造成绝缘油在高温下热裂解而产生的.通过闪点的测定可以及时发现设备的故障.同时对新充入设备及检修处理后的变压器油来说,测定闪点也可防止或发现是否混入了轻质馏分的油品,从而保障设备的安全运行.     6、酸值与水溶性酸碱     油中所含酸性产物会使油的导电性增高,降低油的绝缘性能,在运行温度较高时(如80℃以上)还会使固体纤维质绝缘材料老化和造成腐蚀,缩短设备使用寿命.由于油中酸值可反映出油质的老化情况,所以加强酸值的监督,对于采取正确的维护是很重要的.     变压器油在氧化初级阶段一般易生成低分子有机酸,如甲酸、乙酸等,因为这些酸的水溶性較好,当油中水溶性酸含量增加(即PH值降低),油中又含有水时,也会使固体绝缘材料和金属产生腐蚀,并降低电气设备的绝缘性能,缩短设备的使用寿命.     7、氧化安定性     氧化安定性是变压器油的一项重要指标,变压器是连续长期运行设备,不能轻易停电检修,所以要求变压器油有优异的氧化安定性.且变压器换油不但影响供电时间,而且也消耗了大量的变压器油.因此要求变压器油的耐用时间长(一般要求耐用15年以上),即在长期电场作用和热作用下变质很慢,这就要求有良好的抗氧化安定性.变压器油、电缆油、及电容器油一般都在60-80℃下工作,长期与空气、铁和铜等金属接触,导致油品氧化,产生水、低分子酸和高分之聚合物,这不仅破坏了油的电气性能,而且造成腐蚀,缩短设备的使用寿命.绝缘油的抗氧化能力与其精制深度有关,一般经适度精制加抗氧剂的油抗氧化安定性好.     8、击穿电压     击穿电压是检验变压器油耐受极限电应力情况的非常重要的一项指标,可用来判断变压器油含水和其它悬浮物污染的程度,以及对注入设备前油品干燥和过滤程度的检验.运行中油的击穿电压低是变压器工作危险的信号.     9、介质损耗因数     介质损耗因数,也称介质损失角正切值,表示在电场作用下,电解质极化和电导所引起的电能损失.纯烃系非极性化合物,在电场作用下不发生或很少发生转位,但杂质成分,如胶质和酸类则为极性物,在电场作用下,随电力线方向变化而转位,这种转位消耗了部分电能而转变为热,这不但损失电能,而且使变压器的温度增高,降低了变压器油的工作能力,使变压器加速老化和变质.介质损耗因数的大小对判断油品劣化或污染程度是很敏感的.通常新油中极性杂质含量甚少,其介质损耗因数也很小,但当油劣化或混入其它杂质时,随着油中极性杂质或胶体物质含量的增加,介质损耗因数也会随之增大.     10、界面张力     油水之间界面张力的测定是检查油中含有因老化而产生的可溶性极性杂质的一种间接有效的方法.油在老化初期阶段,界面张力的变化是相当迅速的,到老化中期,其变化速度也逐渐降低.而油泥生成则明显增加,因此,此方法也可对生成油泥的趋势作做出可靠的判断.     11、水分     水分是影响变压器设备绝缘老化的重要原因之一.变压器油和绝缘材料中含水量增加,直接导致绝缘性能下降并会促使油老化,影响设备运行的可靠性和使用寿命.对水分进行严格的监督,是保证设备安全运行必不可少的一个试验项目.一般说在20℃时变压器油溶解水的能力为40µL/L左右,通过工业脱水装置可使变压器油的含水量降到10µL/L以下,通常电压越高的电力设备要求油的含水量越低.此外,水分还能促进有机酸对铜、铁等金属的腐蚀作用,产生的皂化物会恶化油的介质损耗因数、增加油的吸潮性、并对油的氧化起催化作用.一般认为受潮的比干燥的油老化速度要增加2-4倍,所以长期以来人们对绝缘油中的水的存在给予极大的关注.用户在使用前必须反复过滤脱水到电气性能全部合格后方可加入电器设备内.     12、析气性、苯胺点、比色散     绝缘油的析气性,是指油品在高电场强度下,由于发生瞬间放电或边缘放电,使油品发生脱氢,而且脱出的氢气又能被油品本身吸收,不致在油中形成气泡,破坏油的电气性能或使设备发生爆裂.这对密闭的电缆、电容器和大容量的全密闭型变压器特别重要.绝缘油     吸收或析出氢气的性能和其组成有关.在高电场强度下,芳烃和不饱和烃是吸氢的,而烷烃是放氢的,环烷烃则是不吸不放的,因此,绝缘油中应含有一定量的芳烃,特别是单环、双环芳烃.我国在超高压变压器油标准中规定了对析气性的要求,而在变压器油中无此项要求.     苯胺点和比色散与油的烃类族组成有关,可以间接地反映油的析气性.变压器油的理想组份是环烷烃、单环或双环芳烃以及异构烷烃.就析气性而言,则以芳烃为最好,烯烃、环烷烃次之.