电气绝缘油

第一章的特性
第一节对电器绝缘油的总体要求
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（一）物理性质
（1）运动粘度：
电器绝缘油的主要作用之一是通过自身或强制循环进行传导散热，所以其粘度不能太高以至影响变压器油的有效流动、传热和低温的流动性，在保证闪点的情况下，粘度越小越好，一般要求变压器油40℃条件下运动粘度不大于11mm2
/s、－30℃运动粘度不大于1800mm2
/s。

（2）倾点或凝固点：
油品恰好能够流动的最低温度称之为油品的倾点，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性能的指标，前者为西方国家广泛采用，而后者主要为前苏联习惯采用，不同的油品倾点一般较凝点高2～6℃。

对于电器用油来说，凝点或倾点是一项相当重要的指标，尤其对于气候寒冷的地区，低倾点或凝点具有特别重要的意义，直接关系到在极端条件下变压器油能否正常流动。

变压器油的倾点或凝点是国内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），充分考虑到使用的通用性。

（3）闪点：
闪点是电器用油的一项安全指标，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℃，为保证变压器的储存、运输和运行安全，IEC60296标准要求闪点不低于130℃，说明变压
器油闪点高于此值就足以保证安全，因为变压器油运行温度一般不会超过100℃，单纯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储存、运输和使用过程中有无污染、混油的参考依据。

（4）密度：
变压器油密度是单位体积油品的质量，密度影响变压器油热传导率，而且还关系到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。

（5）界面xx：
新变压器油要求不小于40 mN/m，以说明不存在不理想的极性污染物；此试验还常用于对已使用一段时间的油品衰败程度的判断。

（6）色度：
变压器油的色度是表观油品精制深度最直观的指标，但对于变压器油来说并非色度越低质量越好，因为变压器油要适度精制，精制深度过深和过浅，均对油品的使用存在不利的影响。

检查运行设备中的油，首先要检测色度，色度上升表明变压器油已开始变质。

（7）水分：
变压器油应当尽量不含水分，因为水分对变压器油的击穿电压影响甚大。

新生产的变压器油一般是不含水分的，变压器油的水分主要来自空气中潮湿气的侵入，其含量受油中烃类组成的影响，芳香烃对水的溶解度最大，并且随温度的升高而增加，因此超高压变压器油由于芳烃含量高，其注入变压器时，要利用真空系统配合吸附剂才能深度脱除水分。

（8）苯胺点：
该指标间接表示油品的组成，芳香烃的苯胺点最低、石蜡烃（正构烷烃）苯胺点最高、环烷烃居中。

ASTMD3487变压器油标准要求苯胺点在63～84℃之间，一方面要求油品有足够的芳香烃以保证抗析气性能和溶解变压器油运行过
程中生成的油泥以保持变压器良好的散热性能和耐电压性能。

同时也限制芳香烃含量不能太高，以防止溶解变压器中的绝缘漆和使氧化安定性变差；这实际上是环烷基变压器油区别于其他变压器油的内在指标之一。

（9）溶解气：
电力行业通过分析运行中变压器油中的特征气体（如CO
2、CO、H
2、C
2H
2等）来推测变压器故障的成因，因此变压器制造厂把溶解气作为进厂变压器油内控项目来检测，以排除对过程检测的干扰。

作为变压器油生产厂在出厂时要严格控制变压器油中的溶解气，最好能在出厂系统中增加真空脱气设备。

（10）糠醛含量：
电力行业将糠醛含量作为运行中变压器绝缘纸是否降解的标志，因此有些变压器生产厂将糠醛含量（IEC1198）也作为进厂变压器油内控项目来检测，就是为了排除对过程检测的干扰。

作为变压器油生产厂在出厂时要严格控制变压器油中的糠醛含量，如BS148标准中要求糠醛含量要小于1.0mg/kg。

（11）多环芳烃含量：
对于不加抗氧抑制剂的变压器油来讲，一定量的多环芳烃作为天然抗氧剂在变压器油中起着重要作用，但多环芳烃又是致癌物质，在变压器油中应控制其含量，如BS148标准中要求多环芳烃含量（IP346）要小于3.0%。

（12）PCB（多氯联苯）含量：
PCB（多氯联苯）因其电气性能好、可燃性低，曾作为合成绝缘油得到广泛使用，当发现PCB对环境会造成不利影响后，许多国家都已禁止使用。

中国石油所有牌号变压器油都绝对不含PCB（多氯联苯）。

（13）颗粒污染物：
变压器油中的颗粒物会严重影响电气绝缘性能，如果新油颗粒污染太大，会使装机前的处理难度加大；随着变压器生产厂对进厂变压器油洁净度要求的日趋严格，IEC60296（1991年讨论稿）中增加了颗粒污染物的测定，这就要求变压器油生产厂在生产、储存和运输过程中避免固体颗粒物的污染。

（二）化学性质
（1）酸值：
酸值是变压器油采购、使用中的一项重要控制指标。

变压器油中酸值的大小从一定程度上反映了油的精制深度和氧化的程度，一般要求新油酸值不大于0.03mgKOH/g。

酸值也是判断使用中的油品能否能继续使用的一项重要指标，我国电力系统规定变压器油酸值大于0.1mgKOH/g时，需进行处理或换油。

（2）腐蚀性硫：
硫可以以稳定而有益的化合物存在于油中而起天然抗氧剂的作用，也可能以不安定化合物和游离状态的形式存在于油中。

后两者硫的存在会促使有害皂类的形成和油的酸性反应以及金属的腐蚀，因此变压器油不允许含有腐蚀性硫。

（3）氧化xx：
变压器油在一定的条件下抵抗氧化作用的能力称为氧化安定性。

变压器油加入到变压器后，在运行温度条件下，因受溶解在油中的氧气、电场、电弧及水分、杂质和金属催化剂等的作用，会发生氧化、裂解等化学反应而不断变质，生成过氧化物及醇、醛、酮、酸等氧化产物，再经过缩合反应而生成油泥等不溶物，这些氧化产物将对变压器造成致命的影响，因此变压器油的氧化安定性是保证变压器长周期安全运行一项重要的指标。

（三）电气性能
（1）击穿电压：
击穿电压是衡量介质耐受电压而不被破坏的能力，是检验变压器油性能好坏的主要指标之一，干燥清洁的油品具有相当高的击穿电压值。

影响变压器油
击穿电压的主要因素有水分、杂质、温度等，温度对击穿电压关系较为复杂，干燥、不含杂质的油，其击穿电压是靠油的中性粒子的不游离性维持的，但当油中含有游离水、溶解水或固体污染物时，由于这些杂质都具有比油本身大的电导率和介电常数，它们在电场作用下会构成导电桥路而降低油的击穿电压。

应该说此试验可以判断油中是否存在有水分、杂质和导电微粒，但它不能判断油品是否存在酸性物质或油泥。

一般变压器油经过真空过滤脱气加入变压器前，其击穿电压都能达到70KV。

（2）脉冲击穿电压：
在ASTMD3487和IEC60296标准中，对脉冲击穿电压提出了要求。

其设计是模拟雷雨时闪电打击一台变压器的情况，而这结果并不受IEC60156正常测试的污染物所影响，主要取决于油的精制程度，芳香烃含量越低，其数值越高。

测定脉冲击穿电压，所使用的电极是针和钢球。

IEC897和ASTMD3300这两种方法十分相似。

ASTMD3487标准要求的最低值为145千伏，一般变压器油都可达到。

（3）介质损耗因数：
介质损耗因数主要是反映油中泄露电流而引起的功率损失，介质损耗因数的大小对判断变压器油的劣化与污染程度很敏感，特别是对极性物质，如我们经常使用的防锈剂；清净剂等。

对于新油而言，介质损耗因数只能反映出油中是否含有污染物质和极性杂质，而不能确定存在于油中极性杂质的类型。

一般来讲，新油的极性杂质含量甚少，所以其介质损耗因数也很小。

但当油氧化或过热而引起劣化或在储运过程混入其它杂质时，随着油中极性杂质或充电的胶体物质含量增加，介质损耗因数也会随之增加。

一般变压器油经过真空过滤脱气加入变压器前，其介质损耗因数都能达到0.001以下。

（4）在电场作用下产生气体的倾向：
变压器油在高强度电场的作用下，部分烃分子会发生裂解而产生气体，这部分气体以微小的气泡从油中释放出来。

如果小气泡量增多，它们会互相连接而形成大气泡。

由于气体与油的电导率有很大的差异，在高压电场的作用下，
油中会产生气隙放电现象，而有可能导致绝缘的破坏，这种现象在超高压输变电设备中显得尤为突出。

为克服这种倾向，用于超高压设备的变压器应满足析气性指标要求。

（5）体积电阻率：
日本JIS C2320中对变压器油的体积电阻率提出了要求，根据不同类别和牌号，要求80℃体积电阻率分别不小于0.
1、0.5和1×1012Ω·m。

体积电阻率是导电率的倒数。

变压器油精制深度越深，绝缘性越好，体积电阻率就越高。

影响体积电阻率的因素很多，当有杂质离子混入及受潮时，将使体积电阻率大大降低；温度对体积电阻率影响也很大，这是因为当温度升高时，形成介质漏导的离子数及离子移动的速度增大，体积电阻率随之下降，温度每升高100℃，其绝缘电阻约降低一半。

（6）油流带电：
当通过导管（就如在变压器中）输送油时，其中带负电荷的粒子可以被导管壁的物料吸附。

这表示当油离开导管时，油所带的电荷是正电荷，这在变压器中是一个很严重的问题。

一般来讲，精制深度高，极性分子含量低的油中，其油流带电是很低的。

芳香烃本身对油流带电影响并不十分明显，但油中的碱性氮即使含量低至µg/g或ng/g级的水平，其影响都很大。

日本的变压器制造商要求变压器油制造厂在变压器油中加入苯并三氮唑（BTA），以消除油流带电，不同的变压器制造商对BTA的加入量有不同的要求，日本三菱电气要求加入
30µg/g，而日本的东芝公司则要求加入10µg/g。

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