浅谈变压器油的物理质量指标

浅谈变压器油的物理质量指标

无论是我国变压器油的标准，还是国际上的变压器油标准，虽然标准数量很多，但其基本要求还是一致的，其质量标准分为物理指标、化学指标和电气指标三类。油的质量指标与其各项测定方法是密切相关的。我国的变压器油标准共有8个，国外1个。以下浅谈我国变压器油的物理质量指标。

1.凝固点或倾点

油品刚好能够流动发的最低温度称为油品的倾点，而油品不能流动的最高温度称之为凝固点（简称凝点）。两者均是衡量油品低温流动性能的指标，前者为西方国家广泛采用，而后者主要为我国和俄罗斯及前苏联国家使用。油品的凝点是指在规定的试验条件下，将试油逐渐冷却，并将液面倾斜45°,凝固1min 后油品不再移动的最高温度。油品的倾点是指油品在规定的试验条件下，凝为固体后，在室温下放置5s，又熔为液体，发生流动的最低温度。倾点又称流动点，一般比凝点高2~6℃。

处于凝点的油品其化学组分不可能都凝固了，而只能是部分凝固。一般说来，变压器油的凝固只是油品中占百分之几石蜡的凝固，大部分的其他组分仍是液体或凝胶体。因而，凝点下外观为国体的油品，实际上并非真正的固体，可称之为“视固体”。如油品中很少或几乎不含石蜡，油品的凝点将是很低的，石蜡基变压器油的凝点之所以远高于环烷基油的凝点，其道理也正在于此。

变压器油的凝点或倾点是一项相当重要的指标，对于气候寒冷

的地区，低倾点或凝点具有特别重要的意义，直接关系到极端条件下变压器油能否正常流动，能否确保变压器安全。变压器油的倾点或凝点是用户根据变压器使用的气候条件选用变压器油的重要依据，国际变压器油标准中一般要求倾点不高于-40℃（ASTMD3487），这是充分考虑到变压器使用的通用性。

2 闪点

变压器油虽不是易燃油，但也是可燃液体，在遇到明火时存在着着火爆炸的危险。为此需要测定闪点。由于变压器油在密封的油箱中使用，所以一般规定测闭口闪点。所谓闪点，就是将变压器油加热到某一温度时，油蒸汽与空气的混合物，靠近明火则能着火时，这一温度称为变压器油的闪点。闪点越高表明油中易挥发组分越少，油使用时越安全。在变压器油的其他性能得到保证的前提下，希望其闪点高一些，国内一般要求不低于140℃，对此炼油厂是能控制的。

变压器油的闪点也是一项与安全有关的指标。根据所使用的仪器和方法分为闭口闪点和开口闪点。同一油品所测的开口闪点一般较闭口闪点高3~9℃，为保证变压器的运行安全，IEC60296标准要求闪点不低于130℃（闭口），变压器油闪点高于此值就足以保证安全，因为变压器油运行一般不会超过100℃，过分追求高闪点对实际使用并无意义。变压器油闪点还作为检验油品在贮存和使用过程中有无污染、是否混油的参考依据。

闪点降低，一般是由于设备局部过热造成油热裂解油中的可燃

物质所致。闪点测定可及时发现电气设备严重过热故障。对于新设备及检修处理后的油，可防止或发现是否混入了轻质馏分的油。

3粘度

变压器油的主要功能之一是通过自身或强制循环（自然的和强迫的）进行传导散热，所以变压器油的粘度不能太高，以免影响变压器的有效流动和传热。粘度是说明变压器油流动性能的指标。粘度越低，流动性能越好，变压器冷却效果也越好。油老化时，粘度会增高。

变压器油必须具有合适高低温粘度。由于变压器油的用途之一是散热冷却，而不是润滑作用，因此变压器油对粘度的要求与其他润滑油有所不同，要求其高温粘度，特别是在变压器运行温度下的粘度越小越好（变压器的运行温度一般在60~80℃之间）。这是因为变压器油的粘度与其冷却作用有一定关系。粘度越小，其流动性越好，越有利于热量传递（传热还是密度、比热容等众多因素有关）。变压器油还应具有较低的低温粘度，以保证变压器油在寒冷的冬季停用后能正常启动。

液体受外力作用移动时，分子间会产生内摩擦，变现出具有粘度。从化学上讲，这种内摩擦力就是分子间的互相作用力。变压器油是一种液体，因而也具有粘度这一性质。

变压器油粘度的变现方法有多种，现国标规定的是运动粘度。国外尚有采用赛氏、雷氏和巴氏等粘度的，这些粘度也都是条件粘度，可按公式换算为运动粘度。

4 密度

密度是单位体积油品的质量。密度影响变压器油热传导率，而且还能确定油品在某些特殊场合是否适用。在严寒条件下，必须确保注油设备中的水结成的冰不会漂浮在油面上引起油面上方的放电，所以一般要求密度不大于895kg/m³。单位为g/cm³或kg/m³，以ρ表示。由于油的密度受温度影响较大，提到密度必须指明温度。温度为t℃的密度，以ρt表示。

测定变压器油的密度在生产实际中有重要意义。变压器油的密度与其化学组成密切相关。不同产地和厂家的油，密度油明显的差别，即使同一炼油厂生产的变压器油，每批的密度也不会完全相同。

若变压器油密度过高，比如高于标准要求的0.985 g/cm³，那么当温度低于0℃及以下时，它就会高于冰的密度0.9 g/cm³，在极低温度下运行或停放的充油设备中有可能出现浮冰。因此，对于变压器油来说，只要不影响油的其他性质（如闪点），密度低一些为好，所以油的密度越小越好。

5 水分

变压器油应当尽量不含水分，有关文献指出，纸绝缘含水量为2%的老化速度是含水量为0.3%的6~16倍，若含水量为4%，则高达12~45倍。当含水量为0.3%的纤维绝缘材料在100℃温度的情况下，不与空气接触，其寿命可达100年，但含水量为1%时寿命只能30年。刚生产的变压器油一般是不含水分的，变压器油的水分来源，一是外部侵入；二是内部生成。充油电气设备在运输、安装过

程中如保护措施不当也会使绝缘受潮。运行中如果系统漏进潮气，水蒸气也会通过油面渗入油内即油的吸湿性。油内芳烃成分愈多，油的吸湿性愈大。油中存在某些极性物质的分子（如醇、酸、金属皂化物等）也会显著增加油的吸湿性。因此在油老化后吸湿能力会迅速增大。

设备内部产生水分，是指固体绝缘材料混入变压器油在运行过程中由于氧化或热裂解作用而生成的水分。

在充油电气设备中，水分的存在形态可分为以下四种：溶解水分、乳化水分、游离水分、固体绝缘材料吸收水分。

溶解水是呈水分状态的水，借水分间存在的诱导力与分散力溶解油中。油与潮湿空气接触吸收的水分首先形成溶解水。

乳化水是指呈微球的乳浊水滴，它们高低分散于油中而不易分离。

游离水与油有明显分界面，大都受重力作用沉积在容器的底部或附着在器壁上。

固体绝缘材料吸收水分是指固体纤维绝缘材料从潮湿的空气及油内吸收的水分。

运行变压器油中含水量与油温、季度（气温）的变化有关。出现油中含水量存在夏季高、冬季低的现象。

水分对绝缘介质的电性能和理化性能都有极大的危害。水分会降低油的击穿电压，影响油的介质损耗等。

在变压器运行过程中，通过检测变压器的“闪点、运动粘度、