电气百科：变压器油的制备及其电气性能试验研究

近些年来，我国电力行业发展速度飞快，输变电线路也逐渐向直流输电方向转变，特高压与长线距离的输电作业也越来越多。作为变压器配套的核心材料之一，变压器油的每年用量也在不断上涨。在当前的变压器油制备中，常用的制备工艺有两种，一种是低压加氢脱酸-糠醛精制-白土补充精制，这是一种较为传统的工艺；另外一种是加氢处理-加氢补充精制，这是加氢工艺。在我国制备变压器的企业中，中海沥青与克拉玛依石化企业在生产变压器油时采用的主要是前者，而上海高桥石化公司生产变压器油时采用的主要是后者。两种制备工艺各有优缺点，但如果使用的制备原料满足需求，且通过对工艺参数进行调整都能够使产品满足国家标准。

变压器的运转状态受到变压器油电气性能的直接影响，通常情况下，在对变压器油的电气性能检测中，要求必须满足介电特性与击穿性能。其中介电特性指的是变压器油的介质损耗情况以及极化性质；击穿性能指的是雷电影响下的冲击击穿以及工频的击穿，主要是指绝缘材料能够承受的雷电冲击电压和工频电压。在对变压器油电气性能进行测试时，为了防止绝缘材料受损或取样困难的问题，此次试验采用的测量技术为介电频谱测量。中海油企业中的环烷基原油资源较多，在变压器油的制备原料选择中，考虑以绥中36-1原油的常二线馏分油作为原料，并分别使用2种不同工艺来进行变压器油的制备，具体如下。

1、变压器油的作用

在油开关、电抗器、变压器以及套管等充油电气设备中，放入变压器油有助于起到灭弧、散热以及绝缘的效果，属于一种绝缘油品。变压器油的好坏对电气设备运行可靠性有着重要的影响，变压器油的特性对于电气设备的性能发挥也起到了重要作用，通常来说，变压器油的作用包含3种。

（1）绝缘作用。通过使用变压器油能够有效隔离不同电位的带电位置，避免发生短路。在空气中，介电常数为1.0，而在变压器油中，介电常数则达到了2.25，所以相对于空气，变压器油的绝缘强度明显高很多。如果线圈设备没有保护而暴露在空气中，当设备运行时很容易发生被击穿的情况，但增加变压器油后，就很难被击穿，并且随着油品质量的提升，变压器油的绝缘性能也会变得更加可靠，设备的安全性也更有保障。

（2）散热作用。在变压器正常运行过程中，电流穿过线圈时由于受到电阻影响会发生功率损耗情况，而无论是铜芯损耗还是铁芯损耗都会产生较多的热量，如果无法及时的排除散发的热量，随着热量的不断积聚最终会使得铁芯内部温度急剧上升，对线圈外包的绝缘材料造成损害，甚至将线圈烧坏，而变压器油的使用则能够将散发的热量吸收，再通过油的内部循环将热量排出，有助于设备的安全稳定运行，对于大容量的变压器来说。一般采用的是强油循环冷却，这也是变压的重要功能之一。

（3）灭弧作用。变压器油除了能起到绝缘与散热效果外，还能发挥灭弧的作用。对于油浸开关来说，电力负荷被切断时会有电弧产生，在高温电弧影响下，如果触头得不到冷却，后续还会不断产生电弧，最终可能导致设备烧毁。另外过电压的出现也会对设备造成损害。而变压器油在受热时会产生大量氢气，氢导热系数大，很多热量被吸收并传递至油中，让触头得到冷却，继而发挥灭弧的效果。

2、变压器油的制备工艺

2.1 原料性质

将绥中36-1原油的常二线馏分油作为原料，其性质明细具体见表1。

2.2 工艺分析

如上文所所，常用的制备工艺有两种，一种是低压加氢脱酸-糠醛精制-白土补充精制，这是一种较为传统的工艺；另外一种是加氢处理-加氢补充精制，这是加氢工艺。具体工艺过程如图1所示。

2.3 结果分析

制备变压器油：

糠醛精制装置类型制备速度为1kg/h，固定床加氢装置容量为200mL，使用的加氢补充精制催化剂型号为FV-10，加氢处理催化剂型号为LH23，加氢脱酸催化剂型号为3936。加氢工艺分为高压加氢与中压加氢两种，在合适的试验条件下，可以得到三种工艺条件下满足国标的变压器油性质见表2。

3、电气性能试验

3.1雷电击穿性能试验分析

针对变压器油来说，击穿性能检测是其主要的性能检测方式，一般来说击穿性能试验指的是雷电击穿电压。根据 GB/T21222-2007中规定的测定方法，来选择负脉冲在试验检测变压器油的性能。由于杂质浓度在液体使用极限之下，就不需要对这些杂质进行特别控制。此次重复试验结果见表3。

3.2介电特性试验分析

变压器油属于弱极性电介质，在变压器油分析产生不规则热运动时，从宏观上来看与其本身的偶极矩均为0。受到电流影响时，分析会朝向外电场运动，宏观上看会有偶极矩产生，继而出现电介质极化现象，这类变化通过介电频谱可以看出来。此次介电特性试验采用的介电谱仪型号为Novcontrol Concept80，在液体池内的电极之间将变压器油倒入，通过采集电压信号来进行测试。结果见下图。

图中3、4、5、6分别代表10℃、20℃、50℃、80℃。由上图可知四种变压器油介电常数差异不大，大约为2.0。温度的上升会促进介电常数的上升但是随后会下降并逐渐平稳，最后呈现缓慢下降趋势。

4、结语

以中海油绥中36-1原油的常二线馏分油作为原料，分别采用不同工艺条件得到的变压器油，都能满足国家标准，且通过测试其电气性能发现，与市购环烷基45#变压器油的雷电击穿性能与介电特性基本一致。