生产特殊变压器油的研究

高 滨

(中海沥青股份有限公司，山东 滨州 256601)

近年来随着国家经济建设需要，电力行业需求持续增长。而变压器是极其重要的输电设备，在变压器技术日新月异发展的同时，也需要特殊的、性能更好的变压器油。变压器油是电器绝缘油中重要的一种润滑油，主要作为变压器的绝缘和导热介质，其质量直接影响电网的安全运行。在我国，从二十世纪五十年代就开始研究、生产变压器油，国产变压器油从无到有，从单一到多元，从低劣到精致。中海沥青股份有限公司生产的“海疆”变压器油作为国产变压器油品牌代表，产品质量优异，共有-10#、-20#、-30#等多个型号，但一直无法生产特殊变压器油。为实现更高的经济价值，丰富“海疆”变压器油品牌，助力国产变压器油，本文以“海疆”变压器油为基础，研制满足GB2536-2011标准的I-20 ℃变压器油(特殊)和I-30 ℃变压器油(特殊)。

1 实验部分

变压器油(特殊)的关键特性是高的比热容、耐电压强度及低的凝固点，不含水分和杂质，最重要的是具有优良的氧化安定性。根据GB2536-2011标准的要求[1]，变压器油(特殊)与变压器油(通用)相比增加了苯胺点、带电倾向的检测，并对总硫含量、2-糠醛含量和氧化安定性有了更严格的指标要求。中海沥青股份有限公司的变压器油生产装置相对稳定，生产工艺的调整对产品型号影响明显，对产品标准中总硫含量、氧化安定性等指标要求影响甚微，所以通过单方面调整生产装置参数得到的产品很难满足变压器油(特殊)的指标要求，因此在综合现有产品性质的基础上进行调和是最好的方法。

1.1 选用合适的基础油

中海沥青股份有限公司现共有2套变压器油生产装置，1#装置采用加氢脱酸-糠醛白土精制传统工艺，2#装置为精密分馏工艺。通过改变1#装置精制深度，可以生产两种型号的变压器油a和b，2#装置生产变压器油c，其理化性质见表1。

表1 各种型号变压器油理化性质

由表1可以看出，变压器油a、b的氧化安定性不满足变压器油(特殊)的指标要求。故不能作为特殊变压器油使用。

三种变压器油的析气性c>b>a， 芳碳率(CA值)a>b>c。变压器油中的芳烃是一种极其关键的组分，它影响变压器油的氧化安定性、析气性、油品对抗氧剂的感受性。芳烃是在变压器油中存在的天然的抗氧剂，但是它的存在使得油品对后添加的抗氧剂感受性降低。一般来说，随着芳碳率的增加，变压器油对抗氧剂的感受性和氧化安定性会降低，析气性也会降低[2]。生产中为了平衡变压器油的溶解性能,以及油品在添加的抗氧剂消耗后仍保持较好的抗氧化性能,变压器油通常需要保持一定芳烃含量，即合适的芳碳率。再结合表一中三种变压器油的倾点a>b>c，将采用变压器油a与c、b与c分别调和的方式进行两种型号变压器油(特殊)的调和实验，实验将以芳碳率为关键点，就芳碳率对氧化安定性的影响确定方案，对调和后油品进行抗氧化添加剂含量研究，并测试最终产品的倾点、硫含量、析气性和氧化安定性等理化性质。

1.2 选择合适的芳烃含量

以变压器油a与c为例进行调和，通过改变油品比例，得到五种方案。根据五种方案得到的具有不同芳碳率的变压器油基础油，在同时添加一定量的抗氧化添加剂后对其进行氧化安定性测试，实验结果见表2。

表2 不同调和油的理化性质

由表2可以看出，添加一定量抗氧剂的情况下，五种方案的变压器油CA在1.62以下时，满足GB2536-2011标准关于变压器油(特殊)的氧化安定性要求。

1.3 添加合适的抗氧剂

根据芳碳率对变压器油氧化安定性的影响，确定了a变压器油与c变压器油的调和方案，但抗氧剂的添加量对氧化安定性的影响更加明显。GB2536-2011标准中明确规定了各类变压器油中抗氧剂的含量要求，其中含抗氧化添加剂油(I)的抗氧剂添加范围是0.08%～0.40%(质量分数)。虽然，高的抗氧剂添加量能够大幅度提高变压器油的氧化安定性，但是会对油品的其他性能产生负面影响，且增加成本[3]。表三列出了不同抗氧剂添加量下，三种芳碳率变压器油酸值与氧化安定性的变化情况。

表3 不同芳烃含量下不同抗氧剂的氧化安定性

由表3可以看出，抗氧剂影响变压器油酸值，在抗氧剂含量增加时，油品酸值有增大的趋势，但在抗氧剂含量0.25%～0.38%，油品酸值均符合产品标准要求。降低抗氧剂的加入量，氧化安定性能变差，CA值1.62%的样品在抗氧剂含量小于0.35%时，氧化安定性不能满足于变压器油(特殊)标准要求。芳碳率小于0.93%时，在实验范围内添加抗氧剂既不影响油品的其他指标，又能满足变压器油(特殊)的氧化安定性指标要求。但添加抗氧剂0.25%时，芳碳率0.93%的样品氧化安定性介质损耗因数为0.049，不合格风险较大，因此选择芳碳率0.35%～0.93%、抗氧剂添加量0.30%～0.38%的调和方案，既能保证变压器油的性质稳定，又能最大限度的提高油品的氧化安定性。

1.4 油品的理化性质

根据实验结果，为保证调和油品具有较高的芳烃含量，选择芳碳率0.93%的方案四，分别用高芳烃含量的变压器油a和变压器油b与低芳烃含量的变压器油c进行调和，得到2种型号的特殊变压器油。结合生产成本等经济因素，选择添加0.30%的抗氧剂，形成配方一和配方二方案，得到的变压器油性质见表4。

表4 特殊变压器油理化性质

由表4可知，配方一油品满足GB2536-2011标准关于I-20 ℃变压器油(特殊)指标要求，配方二油品满足GB2536-2011标准关于I-30 ℃变压器油(特殊)的指标要求。

2 结论

(1)中海沥青股份有限公司生产的变压器油a、变压器油b，氧化安定性不能满足GB2536-2011标准关于变压器油(特殊)的要求，不能直接作为特殊变压器油使用。

(2)采用变压器油a、b分别与c按照进行一定比例的调和，添加适量抗氧剂后可以调制出符合GB2536-2011要求的I-20 ℃变压器油(特殊)和I-30 ℃变压器油(特殊)。