DLT14電力變壓器用絕緣油選用指南的分析

DL/T1094—2021<電力變壓器用絕緣油選用指南>的分析1“指南〞的重要意義DL/T1094—2021<電力變壓器用絕緣油選用指南>已于2021年11月1日由國(guó)家發(fā)改委正式公布實(shí)施。這是我國(guó)在變壓器用油品選用方面初次制定的規(guī)范。隨著我國(guó)電網(wǎng)建立進(jìn)入全面推進(jìn)西電東送、南北互供和全國(guó)聯(lián)網(wǎng)階段，大容量、長(zhǎng)間隔的電力保送、高壓直流輸電和更高電壓等級(jí)的交流輸電設(shè)備不斷投運(yùn)和在建，“指南〞的制定與公布實(shí)施是為滿足設(shè)備對(duì)變壓器油要求的提高和替代進(jìn)口產(chǎn)品以及變壓器油產(chǎn)品出口的需求。這個(gè)規(guī)范的公布實(shí)施對(duì)指點(diǎn)今后我國(guó)變壓器油品的正確選用和油務(wù)管理、質(zhì)量監(jiān)視和控制以及實(shí)現(xiàn)超〔特〕高壓交流和直流換流變壓器油國(guó)產(chǎn)化等方面都具有非常重要的意義。2主要作用和特點(diǎn)—“指南〞的適用性“指南〞是結(jié)合國(guó)內(nèi)長(zhǎng)期運(yùn)用變壓器油的閱歷，貫徹平安、運(yùn)用壽命和經(jīng)濟(jì)性兼顧的原那么進(jìn)展編寫。其內(nèi)容主要包括適用范圍、規(guī)范性援用文件、述語和定義、變壓器用油選用原那么和技術(shù)目的、包裝運(yùn)輸和儲(chǔ)存要求以及一個(gè)資料性附錄A和二個(gè)規(guī)范性附錄B、C〔技術(shù)目的〕。在資料性附錄A中對(duì)油在變壓器中的根本功能添加了油的信息載體作用，指出油是變壓器的〞血液〞，經(jīng)過不同方法檢驗(yàn)?zāi)芊从匙儔浩鲀?nèi)部正常和不正常的運(yùn)轉(zhuǎn)形狀，如存在的埋伏性缺點(diǎn)、絕緣老化和密封部件上缺陷等。變壓器油的性質(zhì)分類上引見了IEC60296—2003規(guī)范的分類方法和各個(gè)性質(zhì)目的的意義，與通常按檢測(cè)方法的分類方法〔物理、化學(xué)和電氣三大性能〕不同，IEC60296—2003規(guī)范的分類方法是按功能特性、精制與穩(wěn)定性、運(yùn)轉(zhuǎn)性能、安康、平安和環(huán)境要素等四個(gè)方面進(jìn)展分類的。這種分類方法實(shí)踐上是把各項(xiàng)性質(zhì)目的與影響或受影響的方面直接關(guān)聯(lián)起來，這有利于人們從某一性質(zhì)目的及其變化尋覓和掌握問題緣由及其危害，引導(dǎo)人們?nèi)绾握_進(jìn)展監(jiān)測(cè)、分析和判別，從而采取有效的處置措施?！爸改熄晝?nèi)容豐富全面，實(shí)踐上是一本變壓器油選用手冊(cè)，充分表達(dá)了“指南〞的適用性、可操作性。2主要作用和特點(diǎn)—“指南〞的指點(diǎn)性

“指南〞對(duì)變壓器油質(zhì)量等級(jí)劃分、如何選用和如何進(jìn)展監(jiān)測(cè)、分析判別具有重要的指點(diǎn)作用。在如何選用變壓器油中，對(duì)不同類型的設(shè)備用油作出不同的規(guī)定和要求?！?〕首先在變壓器油選用原那么中的“通用要求〞對(duì)供油方油源、根底油的質(zhì)量控制和管理、煉制工藝、經(jīng)過運(yùn)轉(zhuǎn)的氧化安定性和質(zhì)量穩(wěn)定性、規(guī)范規(guī)定的各項(xiàng)目的的檢測(cè)報(bào)告、所加添加劑的種類和含量并當(dāng)油源、消費(fèi)工藝、添加劑配方改動(dòng)時(shí)等作出了規(guī)定和要求，目的是保證油源油質(zhì)的穩(wěn)定性和延續(xù)性。(“通用要求〞是普通變壓器油和500kV及以上變壓器用油必需遵照的選用原那么)〔2〕在變壓器用油的技術(shù)目的上(a)對(duì)普通變壓器油技術(shù)目的規(guī)定是采用GB2536—1990規(guī)范。(b)而對(duì)500kV及以上變壓器用油那么采用IEC60296—2003規(guī)范，并強(qiáng)調(diào)特高壓變壓器、換流變壓器、升壓變壓器、并聯(lián)和平波電抗器及運(yùn)轉(zhuǎn)溫度較高的變壓器用油，應(yīng)滿足高氧化安定性和低硫含量的要求〔附錄C，表C.2〕?！?〕此外對(duì)按照IEC規(guī)范各性能目的驗(yàn)收合格的新油經(jīng)脫氣和過濾后的擊穿電壓、介質(zhì)損耗因數(shù)、含水量、含氣量和油中顆粒度作出了要求，其中含氣量和油中顆粒度是補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)工程，對(duì)750kV及特高壓變壓器、電抗器，油品供應(yīng)單位應(yīng)提供脈沖擊穿電壓、析氣性、帶電度(或稱帶電傾向)、碳型構(gòu)造及苯胺點(diǎn)分析構(gòu)造和界面張力等工程測(cè)試方法和結(jié)果，其中脈沖擊穿電壓、帶電度和苯胺點(diǎn)是補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)工程。IEC60296—2003規(guī)范在性能目的上很多與普通變壓器用油不同且要求更為嚴(yán)厲苛刻，主要是思索到超〔特〕高壓設(shè)備所處的重要位置和防止能夠出現(xiàn)的質(zhì)量問題，是從提高運(yùn)轉(zhuǎn)可靠性方面出發(fā)而制定的。

2主要作用和特點(diǎn)—“指南〞的國(guó)際性隨著油品加工工藝的不斷改良，我國(guó)變壓器油質(zhì)量不斷提高。目前我國(guó)變壓器油消費(fèi)從油田采油到煉制再到油品供貨公司已建立了一套完好、全過程的質(zhì)量控制程序，保證了變壓器油質(zhì)量具有長(zhǎng)期的穩(wěn)定性。目前我國(guó)變壓器油種類除普通變壓器油外，已具備消費(fèi)高級(jí)別變壓器油的才干和技術(shù)程度，近年來又開發(fā)了45號(hào)不加抑制劑變壓器油和50號(hào)高壓直流換流變壓器油等多個(gè)種類，且產(chǎn)質(zhì)量量不斷提高，完全可以到達(dá)IEC60296—2003規(guī)范要求?！爸改熄晫?duì)500kV及以上變壓器用油性能目的原版采用了當(dāng)今世界電工行業(yè)最為廣泛的IEC60296—2003規(guī)范，與國(guó)際規(guī)范完全接軌，有利于替代進(jìn)口設(shè)備用油產(chǎn)品以及變壓器油產(chǎn)品出口，表達(dá)了“指南〞的通用性和國(guó)際性。2主要作用和特點(diǎn)—推行運(yùn)用環(huán)烷基變壓器油指南〞對(duì)500kV及以上變壓器用油要求優(yōu)先選擇環(huán)烷基油。其主要根據(jù)：〔1〕環(huán)烷基變壓器油具有較好的電氣絕緣性能、優(yōu)良的熱安定性和氧化安定性、較低的粘度因此具有較好的熱傳送性能、低溫啟動(dòng)性能和過濾性能以及低溫性能優(yōu)良等特點(diǎn)，是超〔特〕高壓交流和直流換流變壓器理想用油。世界各國(guó)包括Nynas公司、Shell公司在超高壓領(lǐng)域幾乎都運(yùn)用環(huán)烷基油。

〔2〕根據(jù)我國(guó)環(huán)烷基變壓器油最新研發(fā)種類性能目的分析和各電網(wǎng)330kV、500kV大量運(yùn)轉(zhuǎn)變壓器用油調(diào)查報(bào)告、ABB和SIEMENS等公司的檢測(cè)評(píng)定結(jié)果以及國(guó)家電網(wǎng)公司工程建立部組織的專家研討會(huì)紀(jì)要等資料，以為中國(guó)石油光滑油公司研發(fā)、消費(fèi)的環(huán)烷基變壓器油質(zhì)量穩(wěn)定、可靠并曾經(jīng)多年勝利用于500kV大容量變壓器，完全可以滿足我國(guó)超高壓交、直流工程變壓器用油要求，并可以替代同類的進(jìn)口變壓器油?！?〕有關(guān)資料顯示我國(guó)新疆克拉瑪依油田是世界上5塊環(huán)烷基原油產(chǎn)地之一，克拉瑪依油田低凝點(diǎn)環(huán)烷基原油地質(zhì)儲(chǔ)量豐富，現(xiàn)已探明淺層稠油含油面積202平方公里、儲(chǔ)量2億多噸，可以穩(wěn)定開采30年以上。因此優(yōu)先選擇環(huán)烷基油對(duì)提高超高壓輸電設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)可靠性是非常有利的。2主要作用和特點(diǎn)—不再以電壓等級(jí)進(jìn)展變壓器油質(zhì)量級(jí)別分類運(yùn)轉(zhuǎn)中變壓器油主要質(zhì)量功能應(yīng)該是氧化安定性和流動(dòng)性，國(guó)際變壓器油最新規(guī)范都是以油基構(gòu)造和抗氧化等目的來分級(jí)的。變壓器油的質(zhì)量主要取決于油基的構(gòu)造組分及精煉程度。如：IEC60296—2003規(guī)范分類是以與粘度大小(與油基構(gòu)造有關(guān))親密相關(guān)的最低冷態(tài)投運(yùn)溫度和與氧化安定性相關(guān)的抗氧化劑含量作為區(qū)分絕緣油類別的重要標(biāo)志，并以氧化安定性目的要求不同將變壓器油劃分為通用變壓器油和特殊〔高溫下運(yùn)轉(zhuǎn)的〕變壓器油。產(chǎn)品種類最低冷態(tài)投運(yùn)溫度變壓器油〔通用或特殊〕變壓器油標(biāo)識(shí)：

如：T－40℃變壓器油〔特殊〕

變壓器油〔特殊技術(shù)要求〕最低冷態(tài)投運(yùn)溫度為－40℃含抗氧化劑產(chǎn)品種類最低冷態(tài)投運(yùn)溫度變壓器油〔通用或特殊〕變壓器油標(biāo)識(shí)：

如：I－30℃變壓器油〔通用〕

變壓器油〔通用技術(shù)要求〕最低冷態(tài)投運(yùn)溫度為－30℃含微量抗氧化劑產(chǎn)品種類最低冷態(tài)投運(yùn)溫度變壓器油〔通用或特殊〕變壓器油標(biāo)識(shí)：

如：U0℃變壓器油〔通用〕

變壓器油〔通用技術(shù)要求〕最低冷態(tài)投運(yùn)溫度為0℃不含抗氧化劑我國(guó)在上世紀(jì)90年代初為配合國(guó)產(chǎn)500kV變壓器的消費(fèi)，在研發(fā)或運(yùn)用過程中把500kV超高壓變壓器用油稱為“超高壓變壓器油〞?！俺邏鹤儔浩饔通暤馁|(zhì)量規(guī)范是SH0040-1991<超高壓變壓器油>行業(yè)規(guī)范，它是參照ASTMD3487-82制定的。它進(jìn)而把變壓器油的級(jí)別分類轉(zhuǎn)化為“按電壓等級(jí)區(qū)分級(jí)別〞的概念，它誤導(dǎo)人們看重某一項(xiàng)非主要的性能目的〔如析氣性〕而忽略了最根底的優(yōu)秀構(gòu)造組分和以抗氧化目的為根本性能的各項(xiàng)目的的綜合評(píng)價(jià)，這是不科學(xué)的，與國(guó)際通用的規(guī)范也不一致。目前SH0040-1991<超高壓變壓器油>規(guī)范已不再采用。但鑒于我國(guó)長(zhǎng)期構(gòu)成了以電壓等級(jí)選擇變壓器油的概念，“指南〞在變壓器油選用原那么和技術(shù)目的中，規(guī)定了500kV及以上變壓器用油與其他較低電壓等級(jí)普通變壓器用油不同的選油原那么，從而給規(guī)范運(yùn)用者以作提示。3IEC60296-2003與SH0040-1991規(guī)范的主要差別IEC60296-2003與SH0040-1991規(guī)范的主要差別見表1(略)在工程數(shù)量上兩個(gè)規(guī)范均為18個(gè)，但詳細(xì)性能目的和要求以及一些實(shí)驗(yàn)方法有所不同。各項(xiàng)主要性能目的的差別闡明如下:1〕粘度SH0040-1991規(guī)范主要思索高溫下粘度對(duì)運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備產(chǎn)生的影響而對(duì)低溫下的粘度未作要求，而IEC規(guī)范思索到設(shè)備冷起動(dòng)的平安提出了最低冷態(tài)投運(yùn)溫度〔LCSET〕并作為區(qū)分絕緣油類別的重要標(biāo)志之一，規(guī)定了不同LCSET下變壓器油的最大粘度。IEC規(guī)范把變壓器油的規(guī)范LCSET規(guī)定為－30℃〔稱為規(guī)范LCSET〕，其最大粘度為1800mm2/s。(對(duì)應(yīng)LCSET為－40℃時(shí)，最大粘度為2500mm2/s)IEC規(guī)范補(bǔ)充指出變壓器油的規(guī)范LCSET可根據(jù)每個(gè)國(guó)家的氣候條件進(jìn)展修正，油的傾點(diǎn)至少應(yīng)比LCSET低10K。表2是最低冷態(tài)投運(yùn)溫度〔LCSET〕下變壓器油的最大粘度、最高傾點(diǎn)與原規(guī)范牌號(hào)的對(duì)應(yīng)關(guān)系。表2最低冷態(tài)投運(yùn)溫度〔LCSET〕下變壓器油的最大粘度、最高傾點(diǎn)與原規(guī)范牌號(hào)的對(duì)應(yīng)關(guān)系最低冷態(tài)投運(yùn)溫度（LCSET）/℃

最大粘度/（mm2/s）

最高傾點(diǎn)/℃

原標(biāo)準(zhǔn)牌號(hào)

01800－10#10－101800－20#25－201800－30－301800－40#45－402500－502〕傾點(diǎn)〔和凝點(diǎn)〕SH0040-1991規(guī)范規(guī)定了#25油的傾點(diǎn)目的和#45油的凝點(diǎn)目的，而IEC規(guī)范那么只規(guī)定了油的傾點(diǎn)不高于－40℃一個(gè)目的，闡明“指南〞在超高壓設(shè)備用油選擇上要求運(yùn)用#45變壓器油，并且在性能目的上與國(guó)際規(guī)范完全接軌。3〕水含量IEC規(guī)范根據(jù)交貨方式的不同，分別規(guī)定了批量供應(yīng)〔船艙、散裝〕和桶裝或集裝箱的水含量限值，分別為不大于30mg/kg和不大于40mg/kg，比SH0040-1991規(guī)范規(guī)定的不大于50mg/kg〔出廠〕要求更為嚴(yán)厲。但有專家指出鑒于我國(guó)地域遼闊，影響油品水含量的氣候條件差別較大，實(shí)驗(yàn)闡明當(dāng)環(huán)境溫度大于50%時(shí)，水含量的變化幅度較大，所以建議當(dāng)環(huán)境溫度不大于50%時(shí)，執(zhí)行IEC規(guī)范；環(huán)境溫度大于50%時(shí)，水含量目的限值由供需雙方協(xié)商確定。4〕擊穿電壓IEC規(guī)范規(guī)定：未處置油為不小于30kV，但對(duì)于經(jīng)實(shí)驗(yàn)室處置后油較SH0040-1991規(guī)范嚴(yán)厲，由不小于40kV提高至不小于70kV。加注闡明處置后油指60℃下經(jīng)過真空〔壓力低于2.5kPa〕過濾流過一個(gè)孔隙度為4的燒結(jié)玻璃過濾器的油。5〕介質(zhì)損耗因數(shù)〔DDF〕IEC規(guī)范規(guī)定：通用性新油的DDF〔90℃〕為不大于0.005，與普通變壓器油要求的GB2536—1990規(guī)范一樣，比SH0040-1991規(guī)范規(guī)定的不大于0.002的要求較為寬松，但I(xiàn)EC規(guī)范強(qiáng)調(diào)了經(jīng)氧化實(shí)驗(yàn)后〔按IEC61125C法〕油要求〔為不大于0.500〕；特別對(duì)高溫下運(yùn)轉(zhuǎn)的變壓器油要求〔為不大于0.050〕，而SH0040-1991規(guī)范那么無此要求，闡明IEC規(guī)范更加注重油氧化安定性這項(xiàng)性能目的。6〕總硫含量規(guī)范對(duì)油的硫含量無此目的要求。IEC規(guī)范對(duì)通用性油硫含量也無通用要求，但對(duì)高溫下運(yùn)轉(zhuǎn)的變壓器油那么有嚴(yán)厲要求，為不大于0.15%。主要是思索高溫下油中腐蝕性硫?qū)υO(shè)備呵斥危害的緣由。7〕腐蝕性硫兩個(gè)規(guī)范對(duì)腐蝕性硫目的要求均為非腐蝕性，而主要差別是對(duì)腐蝕性硫測(cè)定方法的不同。SH0040-1991規(guī)范采用的是等同于ASTMD1275-96(A法)的SH/T0304的實(shí)驗(yàn)方法〔實(shí)驗(yàn)條件：銅片法，140℃，19h〕,而IEC規(guī)范那么采用DIN53的實(shí)驗(yàn)方法〔實(shí)驗(yàn)條件：銀片法，100℃，18h〕。近年來，隨著對(duì)腐蝕性硫的認(rèn)識(shí)不斷深化，針對(duì)上述規(guī)范在執(zhí)行過程中出現(xiàn)的一些問題，2006年1月，ASTM對(duì)原規(guī)范進(jìn)展了重新修訂，在保管原A方法的根底上，補(bǔ)充制定了比A法更為苛刻的B法〔實(shí)驗(yàn)條件：銅片法，150℃，48h〕，其最新版本為ASTMD1275-06，用以加強(qiáng)對(duì)腐蝕性硫的檢定。8〕抗氧化劑SH0040-1991規(guī)范未對(duì)抗氧化劑含量不同作出闡明，而IEC60296-2003規(guī)范卻作出了添加含量闡明，并作為區(qū)分絕緣油類別的重要標(biāo)志之一?！爸改熄曇]選用2，6-二叔丁基對(duì)甲酚〔T501〕抗氧化劑，含量為〔0.3±0.05〕%，主要是由于我國(guó)在油品中添加T501已積累大量運(yùn)轉(zhuǎn)閱歷。9〕2-糠醛含量2-糠醛含量反映新油的精制程度和運(yùn)轉(zhuǎn)變壓器中纖維性固體絕緣的老化程度。IEC規(guī)范限制了新油中2-糠醛含量不大于0.1mg/kg，其主要目的是為了盡量防止對(duì)運(yùn)轉(zhuǎn)中絕緣老化程度判別的干擾。SH0040-1991規(guī)范無此項(xiàng)目的要求。10〕氧化安定性國(guó)際上對(duì)變壓器油氧化安定性是非常注重的，由于它直接影響到油品的運(yùn)用壽命。IEC規(guī)范規(guī)定了IEC61125C法作為評(píng)定變壓器油氧化安定性的實(shí)驗(yàn)方法，其較等同于IEC61125A法〔測(cè)定不加抗氧化劑油〕和IEC61125B法〔測(cè)定加抗氧化劑油