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变压器油的性能指标和变压器油的种类
2015-07-23 09:55:38  OLM周刊  OLM周刊  浏览次数:

摘要:变压器油(transformer oil)是一种绝缘油,变压器油多数使用矿物油(境之后的石油馏分)制成,因此变压器油也叫做矿物绝缘油。

1.什么是变压器油:
变压器的外观是一种外面连有许多垂直管子的容器,容器里面装满着一种叫做变压器油的石油产品。变压器油(transformer oil)是一种绝缘油,变压器油多数使用矿物油(境之后的石油馏分)制成,因此变压器油也叫做矿物绝缘油。
变压器油的作用不是润滑,而是以下几个方面:
1)绝缘:变压器油的绝缘强度比空气高得多。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: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: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,变压器油可以提高介质的灭弧性能,使电弧很快熄灭。
4)保护变压器:变压器芯和线圈浸在变压器油里,变压器油隔绝了外部大气,可以避免这些元件因为氧化而老化、腐蚀。
2.变压器油的种类:
变压器油通常使用矿物油制成,分为两类:
1)石蜡基油:使用石蜡基油制成
2)环烷基油:使用环烷基油制成
石蜡基变压器油和环烷基变压器油在性能上各有优缺点,主要体现在:
1)石蜡基油的抗氧化性比环烷基油好,但是石蜡基油氧化后产生的氧化产物难溶,因此,石蜡基油氧化后会在变压器底部产生沉淀物,影响变压器油的对流和散热。
2)环烷基油的低温倾点性能比石蜡基油好。
3)环烷基油的散热性比石蜡基油好一些,同等粘度的环烷基油和石蜡基油,在40℃时,环烷基油的传热系数要比石蜡基的油高出8%~11%。
3.变压器油的性能指标:
在选购、使用变压器油中,都要注意变压器油的各项性能参数是否满足变压器和使用条件的要求。变压器油的性能参数有很多项,可以分为三类:
ü 电气性能指标:包括变压器油的电气绝缘强度、电阻率、介质损耗因数等
ü 化学性能指标:水分、酸值、油泥含量等
ü 物理性能指标:界面张力、粘度、闪点、倾点等等
变压器油的电气性能指标:
1)变压器油的电气绝缘强度:
变压器油的绝缘强度通过击穿电压(BDV)来表征,变压器油的最低击穿电压必须高于变压器的要求。变压器油的击穿电压的检测标准是ASTM D877,击穿电压是新油验收的一项重要指标,也是使用中需要检测的一项重要指标。变压器油里如果混入水分、杂质、变压器油氧化,都会降低击穿电压。击穿电压是新油和在用油重要的检测指标。检测经过脱气、过滤后的油液绝缘击穿电压采用ASTM D1816。
2)变压器油的电阻率:
体积电阻率是变压器油的一项重要电化学性能指标,它反映了油品的介电性能。如果该项指标不合格,会引起油系统调速部件的电化学腐蚀,尤其在伺服阀内,电阻率越低,电化学腐蚀越严重。变压器油电阻率的检测标准是ASTM D1169。变压器油的体积电阻率同介质损耗因数一样, 可以判断变压器油的老化程度与污染程度。油中的水分、污染杂质和酸性物质均可使电阻率降低。
3)变压器油的介质损耗因数:
介质损耗因数表示在电场作用下, 电解质极化和电导所引起的电能损失。变压器油的介质损耗因数应尽可能小,油在使用中氧化产生氧化产物、酸性物质,变压器油受到污染会使电流方向变化而转位,这种转位不但损失电能,而且使变压器的温度增高,使变压器和变压器油加速老化和变质。变压器油介质损耗因数的检测标准是ASTM D924-08。在变压器油的氧化程度较低,化学指标尚不能察觉时,介质损耗因数就已能明显的分辨出来。因此介质损耗因数的测定是变压器油监测的重要指标。
变压器油的化学性能指标:
1)变压器油的含水量:
变压器油要避免水分,水分不但降低变压器油的绝缘性,还影响绝缘纸和线圈。绝缘纸会吸水,导致绝缘性能降低,还会缩短使用寿命。
对变压器油采样时,要注意温度。变压器没有工作处于低温时,绝缘纸会吸收油里的水分。在通电工作后,油温升高,水分在油里的溶解度会增加,绝缘纸吸进去的水分会释放出来进入油里,使油里的含水量增高。所以变压器油采样时,应在油温接近工作温度时进行。变压器油氧化生成的酸性物质也会增加水分在油里的溶解度,而水分和酸性物质进一步会加速变压器油劣化。
检测变压器油的水分,比较准确的方法是卡尔费休水分检测(ASTM D1533)。
2)变压器油的酸值:
变压器油里含有的酸性物质通过酸值来表现。变压器油里如果含有酸性物质,会造成这些危害:使变压器油更容易溶解水分,降低变压器油的电气性能;降低绝缘纸的绝缘能力;加速油质劣化;使金属生锈、腐蚀。变压器油酸值的检测标准是ASTM D664。酸值可以反映变压器油的老化程度,是在用变压器油重要的监测指标。
变压器油的物理性能指标:
1)变压器油的界面张力:
变压器油在氧化(老化)过程中,会产生一些极性的氧化副产物。油水之间界面张力的测定可以反映油中含有的这些极性杂质。新油的界面张力一般都高,但是随着油的氧化,或者变压器油受到污染、混入杂质,会降低油的界面张力。变压器油在氧化的初期阶段,界面张力就会明显下降,到老化中期,界面张力的变化速度会降低,而油泥生成则明显增加,因此,界面张力也可以反映油泥生成的趋势。变压器油的界面张力检测标准是ASTM D971。
2)变压器油的闪点:
闪点是在规定的试验条件下,变压器油表面挥发的油气发生闪燃的最低温度,闪点降低会增加火灾的危险,因此,变压器油的闪点要高。变压器油的闪点降低,表示油中有挥发性可燃气体。这些可燃气体往往是由于电气设备局部过热,电弧放电产生高温,使变压器油的分子发生裂解,生成易燃的轻质油,造成闪点降低。通过检测闪点,可以发现变压器的故障,同时也能发现是否混入了轻质馏份的油 品,从而保障变压器的安全运行。 
3)变压器油的倾点:
变压器油的倾点,是变压器油在低温下停止流动时的最高温度,因此倾点与低温性能有关。对于变压器油的低温性能来说,倾点越低越好。对于在北方或者低温下使用的变压器油,倾点是一项重要指标。变压器油的倾点必须低于使用时的最低温度,如果使用时所经历的最低温度比倾点低,那么在低温时变压器油就会停止流动,不能形成对流。石蜡基油的倾点比环烷基油高。清点主要与石蜡含量有关,石蜡含量高。会造成油的倾点较高。
4)变压器油的粘度:
变压器油的粘度表征的是油内部阻止油流动的力,粘度越大,则油本身阻止流动的阻力越大,对应于日常的概念是“较稠”,反之则较稀。很明显,变压器油的粘度如果较大,那么对流受到的阻力越大,不利于散热。因此,变压器油的粘度要小。由于温度降低会使粘度增加,所以还要注意变压器油的低温粘度。
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