DLT1094-XXXX电力变压器用绝缘油选用指南的分析

DL/T1094—2008《电力变压器用绝缘油选用指南》的分析1“指南”的重要意义•DL/T1094—2008《电力变压器用绝缘油选用指南》已于2008年11月1日由国家发改委正式颁布实施。这是我国在变压器用油品选用方面首次制订的标准。•随着我国电网建设进入全面推进西电东送、南北互供和全国联网阶段，大容量、长距离的电力输送、高压直流输电和更高电压等级的交流输电设备不断投运和在建，“指南”的制订与颁布实施是为满足设备对变压器油要求的提高和替代进口产品以及变压器油产品出口的需要。•这个标准的颁布实施对指导今后我国变压器油品的正确选用和油务管理、质量监督和控制以及实现超（特）高压交流和直流换流变压器油国产化等方面都具有十分重要的意义。2主要作用和特点—“指南”的实用性•“指南”是结合国内长期使用变压器油的经验，贯彻安全、使用寿命和经济性兼顾的原则进行编写。其内容主要包括适用范围、规范性引用文件、述语和定义、变压器用油选用原则和技术指标、包装运输和贮存要求以及一个资料性附录A和二个规范性附录B、C（技术指标）。•在资料性附录A中对油在变压器中的基本功能增加了油的信息载体作用，指出油是变压器的”血液”，通过不同方法检验能反映变压器内部正常和不正常的运行状态，如存在的潜伏性故障、绝缘老化和密封部件上缺陷等。•变压器油的性质分类上介绍了IEC60296—2003标准的分类方法和各个性质指标的意义，与通常按检测方法的分类方法（物理、化学和电气三大性能）不同，IEC60296—2003标准的分类方法是按功能特性、精制与稳定性、运行性能、健康、安全和环境因素等四个方面进行分类的。这种分类方法实际上是把各项性质指标与影响或受影响的方面直接关联起来，这有利于人们从某一性质指标及其变化寻找和掌握问题原因及其危害，引导人们如何正确进行监测、分析和判断，从而采取有效的处理措施。•“指南”内容丰富全面，实际上是一本变压器油选用手册，充分体现了“指南”的实用性、可操作性。2主要作用和特点—“指南”的指导性“指南”对变压器油品质等级划分、如何选用和如何进行监测、分析判断具有重要的指导作用。•在如何选用变压器油中，对不同类型的设备用油作出不同的规定和要求。（1）首先在变压器油选用原则中的“通用要求”对供油方油源、基础油的质量控制和管理、炼制工艺、经过运行的氧化安定性和质量稳定性、标准规定的各项指标的检测报告、所加添加剂的种类和含量并当油源、生产工艺、添加剂配方改变时等作出了规定和要求，目的是保证油源油质的稳定性和连续性。(“通用要求”是一般变压器油和500kV及以上变压器用油必须遵循的选用原则)（2）在变压器用油的技术指标上(a)对一般变压器油技术指标规定是采用GB2536—1990标准。(b)而对500kV及以上变压器用油则采用IEC60296—2003标准，并强调特高压变压器、换流变压器、升压变压器、并联和平波电抗器及运行温度较高的变压器用油，应满足高氧化安定性和低硫含量的要求（附录C，表C.2）。（3）此外对按照IEC标准各性能指标验收合格的新油经脱气和过滤后的击穿电压、介质损耗因数、含水量、含气量和油中颗粒度作出了要求，其中含气量和油中颗粒度是补充试验项目，对750kV及特高压变压器、电抗器，油品供应单位应提供脉冲击穿电压、析气性、带电度(或称带电倾向)、碳型结构及苯胺点分析结构和界面张力等项目测试方法和结果，其中脉冲击穿电压、带电度和苯胺点是补充试验项目。•IEC60296—2003标准在性能指标上很多与一般变压器用油不同且要求更为严格苛刻，主要是考虑到超（特）高压设备所处的重要位置和防止可能出现的质量问题，是从提高运行可靠性方面出发而制定的。2主要作用和特点—“指南”的国际性•随着油品加工工艺的不断改进，我国变压器油质量不断提高。目前我国变压器油生产从油田采油到炼制再到油品供货公司已建立了一套完整、全过程的质量控制程序，保证了变压器油质量具有长期的稳定性。•目前我国变压器油品种除一般变压器油外，已具备生产高级别变压器油的能力和技术水平，近年来又开发了45号不加抑制剂变压器油和50号高压直流换流变压器油等多个品种，且产品质量不断提高，完全能够达到IEC60296—2003标准要求。•“指南”对500kV及以上变压器用油性能指标原版采用了当今世界电工行业最为广泛的IEC60296—2003标准，与国际标准完全接轨，有利于替代进口设备用油产品以及变压器油产品出口，体现了“指南”的通用性和国际性。2主要作用和特点—推广应用环烷基变压器油•指南”对500kV及以上变压器用油要求优先选择环烷基油。其主要依据：（1）环烷基变压器油具有较好的电气绝缘性能、优异的热安定性和氧化安定性、较低的粘度因而具有较好的热传递性能、低温启动性能和过滤性能以及低温性能优良等特点，是超（特）高压交流和直流换流变压器理想用油。世界各国包括Nynas公司、Shell公司在超高压领域几乎都使用环烷基油。（2）根据我国环烷基变压器油最新研发品种性能指标分析和各电网330kV、500kV大量运行变压器用油调查报告、ABB和SIEMENS等公司的检测评定结果以及国家电网公司工程建设部组织的专家研讨会纪要等材料，认为中国石油润滑油公司研发、生产的环烷基变压器油质量稳定、可靠并已经多年成功用于500kV大容量变压器，完全可以满足我国超高压交、直流工程变压器用油要求，并可以替代同类的进口变压器油。（3）有关资料显示我国新疆克拉玛依油田是世界上5块环烷基原油产地之一，克拉玛依油田低凝点环烷基原油地质储量丰富，现已探明浅层稠油含油面积202平方公里、储量2亿多吨，可以稳定开采30年以上。因此优先选择环烷基油对提高超高压输电设备运行可靠性是非常有利的。2主要作用和特点—不再以电压等级进行变压器油品质级别分类•运行中变压器油主要品质功能应该是氧化安定性和流动性，国际变压器油最新标准都是以油基结构和抗氧化等指标来分级的。•变压器油的品质主要取决于油基的结构组分及精炼程度。如：IEC60296—2003标准分类是以与粘度大小(与油基结构有关)密切相关的最低冷态投运温度和与氧化安定性相关的抗氧化剂含量作为区分绝缘油类别的重要标志，并以氧化安定性指标要求不同将变压器油划分为通用变压器油和特殊（高温下运行的）变压器油。产品品种最低冷态投运温度变压器油（通用或特殊）变压器油标识：如：T－40℃变压器油（特殊）变压器油（特殊技术要求）最低冷态投运温度为－40℃含抗氧化剂产品品种最低冷态投运温度变压器油（通用或特殊）变压器油标识：如：I－30℃变压器油（通用）变压器油（通用技术要求）最低冷态投运温度为－30℃含微量抗氧化剂产品品种最低冷态投运温度变压器油（通用或特殊）变压器油标识：如：U0℃变压器油（通用）变压器油（通用技术要求）最低冷态投运温度为0℃不含抗氧化剂•我国在上世纪90年代初为配合国产500kV变压器的生产，在研发或应用过程中把500kV超高压变压器用油称为“超高压变压器油”。•“超高压变压器油”的质量标准是SH0040-1991《超高压变压器油》行业标准，它是参照ASTMD3487-82制定的。它进而把变压器油的级别分类转化为“按电压等级区分级别”的概念，它误导人们看重某一项非主要的性能指标（如析气性）而忽略了最基础的优秀结构组分和以抗氧化指标为基本性能的各项指标的综合评价，这是不科学的，与国际通用的标准也不一致。•目前SH0040-1991《超高压变压器油》标准已不再采用。但鉴于我国长期形成了以电压等级选择变压器油的概念，“指南”在变压器油选用原则和技术指标中，规定了500kV及以上变压器用油与其他较低电压等级一般变压器用油不同的选油原则，从而给标准使用者以作提示。3IEC60296-2003与SH0040-1991标准的主要差异•IEC60296-2003与SH0040-1991标准的主要差异见表1(略)•在项目数量上两个标准均为18个，但具体性能指标和要求以及一些试验方法有所不同。•各项主要性能指标的差异说明如下:1）粘度•SH0040-1991标准主要考虑高温下粘度对运行设备产生的影响而对低温下的粘度未作要求，而IEC标准考虑到设备冷起动的安全提出了最低冷态投运温度（LCSET）并作为区分绝缘油类别的重要标志之一，规定了不同LCSET下变压器油的最大粘度。•IEC标准把变压器油的标准LCSET规定为－30℃（称为标准LCSET），其最大粘度为1800mm2/s。(对应LCSET为－40℃时，最大粘度为2500mm2/s)•IEC标准补充指出变压器油的标准LCSET可根据每个国家的气候条件进行修改，油的倾点至少应比LCSET低10K。表2是最低冷态投运温度（LCSET）下变压器油的最大粘度、最高倾点与原标准牌号的对应关系。表2最低冷态投运温度（LCSET）下变压器油的最大粘度、最高倾点与原标准牌号的对应关系最低冷态投运温度（LCSET）/℃最大粘度/（mm2/s）最高倾点/℃原标准牌号01800－10#10－101800－20#25－201800－30－301800－40#45－402500－502）倾点（和凝点）•SH0040-1991标准规定了#25油的倾点指标和#45油的凝点指标，而IEC标准则只规定了油的倾点不高于－40℃一个指标，说明“指南”在超高压设备用油选择上要求使用#45变压器油，并且在性能指标上与国际标准完全接轨。3）水含量•IEC标准根据交货方式的不同，分别规定了批量供应（船舱、散装）和桶装或集装箱的水含量限值，分别为不大于30mg/kg和不大于40mg/kg，比SH0040-1991标准规定的不大于50mg/kg（出厂）要求更为严格。•但有专家指出鉴于我国地域辽阔，影响油品水含量的气候条件差异较大，试验表明当环境温度大于50%时，水含量的变化幅度较大，所以建议当环境温度不大于50%时，执行IEC标准；环境温度大于50%时，水含量指标限值由供需双方协商确定。4）击穿电压•IEC标准规定：未处理油为不小于30kV，但对于经实验室处理后油较SH0040-1991标准严格，由不小于40kV提高至不小于70kV。加注说明处理后油指60℃下通过真空（压力低于2.5kPa）过滤流过一个孔隙度为4的烧结玻璃过滤器的油。5）介质损耗因数（DDF）•IEC标准规定：通用性新油的DDF（90℃）为不大于0.005，与一般变压器油要求的GB2536—1990标准相同，比SH0040-1991标准规定的不大于0.002的要求较为宽松，但IEC标准强调了经氧化试验后（按IEC61125C法）油要求（为不大于0.500）；特别对高温下运行的变压器油要求（为不大于0.050），而SH0040-1991标准则无此要求，说明IEC标准更加注重油氧化安定性这项性能指标。6）总硫含量•标准对油的硫含量无此指标要求。IEC标准对通用性油硫含量也无通用要求，但对高温下运行的变压器油则有严格要求，为不大于0.15%。主要是考虑高温下油中腐蚀性硫对设备造成危害的原因。7）腐蚀性硫•两个标准对腐蚀性硫指标要求均为非腐蚀性，而主要差别是对腐蚀性硫测定方法的不同。SH0040-1991标准采用的是等同于ASTMD1275-96(A法)的SH/T0304的试验方法（试验条件：铜片法，140℃，19h）,而IEC标准则采用DIN51353的试验方法（试验条件：银片法，100℃，18h）。•近年来，随着对腐蚀性硫的认识不断深入，针对上述标准在执行过程中出现的一些问题，2006年1月，ASTM对原标准进行了重新修订，在保留原A方法的基础上，补充制定了比A法更为苛刻的B法（试验条件：铜片法，150℃，48h），其最新版本为ASTMD1275-06，用以加强对腐蚀性硫的检定。8）抗氧化剂•SH0040-1991标准未对抗氧化剂含量不同作出说明，而IEC60296-2003标准却作出了添加含量说明，并作为区分绝缘油类别的重要标志之一。•“指南”推荐选用2，6-二叔丁基对甲酚（T501）抗氧化剂，含量为（0.3±0.05）%，主要是因为