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变压器油基础知识讲座 马书杰 中国石油润滑油研究开发中心克拉玛依研究所2002年5月 1 目录 变压器油的作用 变压器油的原料选择 变压器油的生产工艺 变压器油的添加剂 变压器油基础油烃类组成对变压器油主要性能的影响 变压器油性质对变压器使用性能的影响 变压器油标准 变压器油的运输和储存 变压器油污染物及处理 变压器油销售中经常遇到的问题 2 一 变压器油的作用 变压器油 是指用于变压器 电抗器 互感器 套管 油开关等充油电气设备中 起绝缘 冷却和灭弧作用的一类绝缘油品 由于历史沿袭 我们仍沿用变压器油这一名称代替国际上常用的矿物绝缘油或变压器绝缘油这个术语 电气设备 变压器 电抗器 互感器 充油套管 油开关等 所充入的变压器油运行的可靠性 在很大程度上依赖于变压器油的某些基本特性 而这些特性将影响着其功能的正常发挥 一般来讲 变压器油具有下述四大功能 3 在电气设备中 变压器油可将不同电位 势 的带电部分隔离开来 增加了绝缘强度 使其不致于形成短路 就不会被击穿 空气的介电常数为1 0 而变压器油的介电常数为2 25 也就是说 油的绝缘强度要比空气的大得多 所以变压器油的可靠绝缘性能 是其主要功能之一 散热冷却作用 绝缘功能 变压器在带电运行过程中 由于线圈有电流通过 因电阻引起功率损耗 这部分损耗称为 铜耗 电流通过铁芯时 由于铁芯磁通发生作用 引起功率损耗 这部分损耗称为 铁芯损耗 这两部分损耗均以发热的形式表现出来 如果不将线圈内的这种热量散发出去 它必然会使线圈和铁芯内积蓄的热量越积越多而使铁芯内部温度升高 从而会损坏线圈外部包覆的固体绝缘 以致烧毁线圈 若是使用变压器油 那么线圈内部产生的这部分热量 先是被油吸收 然后通过油的循环而使热量散发出来 从而可保证设备的安全运行 所以散热冷却作用是变压器油的第二大功能 4 保护绝缘材料功能 由于变压器油能充填在绝缘材料的空隙中 所以可以起到保护铁芯和线圈组件的作用 同时可将易于氧化的纤维素和其它材料所吸收的氧含量减少到最低限度 也就是说 油会使混入设备中的氧首先起氧化作用 从而延缓了氧对绝缘材料的侵蚀 灭弧作用 在开关设备中 变压器油主要起灭弧作用 当油浸开关在切断电力负荷时 其固定触头和滑动触头之间会产生电弧 此时的电弧温度很高 并且随开断电流的大小而不同 如果不将弧柱的热量带走 使触头冷却 那么在初始电弧发生之后 还会有连续的电弧产生 从而很容易使设备烧毁 同时还会引起过电压的产生而使设备损坏 当油浸开关在最初开断而受到电弧作用时 由于高温会使油发生剧烈的热分解 而产生约70 的氢气 同时由于氢的导热系数较大 为41 此时氢气就可以吸收大量的热 并且将热量传导至油中 而直接将触头冷却 从而达到了灭弧的目的 5 概括起来说 变压器油在变压器 电抗器 互感器中主要起绝缘 散热冷却和保护绝缘材料作用 但若在上述设备中有电弧发生时 也起灭弧作用 在充油套管中主要起绝缘作用 在油开关中 起灭弧和绝缘作用 一 变压器油的作用 6 二 变压器油的原料选择 变压器油是原油通过一定的加工工艺生产的优质石油产品 变压器油的性能在一定程度上与原油的特性有关 一般认为石蜡基原油倾点高 易氧化生成大量的酸性化合物 对变压器油的电气性能 工作寿命有很大的影响 因此 历史上选用倾点低 氧化安定性较好的环烷基原油生产变压器油 由于环烷基原油储量只占世界原油储量的4 近年来 环烷基原油产量逐年下降 供应紧张 已有不少国家改用石蜡基原油生产 并开展加氢改质等新工艺的研究工作 来提高石蜡基变压器油的主要性能 7 原油的分类 目前国内外原油的分类一般采用关键馏分分类法 用汉柏 Hempel 蒸馏仪器 为美国矿物局的常规方法 在常压下蒸得250 275 的馏分为第一关键馏分 后取出填料放入两个锥形网 在5 32kPa 40mmHg 压力下蒸馏 得到275 300 馏分 相当于常压395 425 为第二关键馏分 测定以上两个关键馏分的密度 换算出API度 按API度范围确定原油基属 环烷基原油 中间基原油或石蜡基原油 我国的环烷基原油有克拉玛依九区稠油 辽河欢喜岭稠油 大港羊三木原油和绥中361稠油 8 变压器油基础油的评定和选择 从笼统的概念上讲 变压器油分为从石蜡基原油和环烷基原油生产的 变压器油也有石蜡基变压器油和环烷基变压器油之分 但随着加氢改质等工艺的发展 石蜡基原油也可以生产倾点与环烷基原油相媲美的变压器油 如何判断一个变压器油是环烷基变压器油还是石蜡基变压器油 在国外除常规的理化性质外最简单的方法是碳型结构 也称之为结构族组成 来判断 碳型结构就是将组成复杂的基础油看成是由芳香环 环烷环和烷基侧链这三种结构组成的单一分子 其中 CA值是指芳香环上的碳原子占整个分子总碳数的百分数 CN值是指环烷环上的碳原子占整个分子总碳数的百分数 CP值是指烷基侧链上的碳原子占整个分子总碳数的百分数 9 变压器油基础油的评定和选择 目前碳型结构按ASTMD3238 n d M法 ASTMD2140 n d 法 和IEC590 红外光谱法 得到 国外按碳型分布对基础油一般分类如下 若基础油 CP 42 50 则为环烷基油 克拉玛依 47 6 辽河 45 9 若基础油 CP 50 56 则为中间基油若基础油 CP 56 65 则为石蜡基油 兰州 56 3 在选择变压器油基础油时 除对基本理化性质如粘度 倾点 闪点 杂质 硫 氮 碱性氮 极性芳烃等 等性质评价外 为平衡析气性 溶解性和氧化安定性指标 一般要求 CA 8 12 有的国外公司将此指标作为变压器油基础油内控指标 该指标对于富含芳烃的环烷基油不存在问题 但对于石蜡基油则很难满足该指标 一般需要加入烷基苯等富含芳烃组分 以改善抗析气性能 10 三 变压器油的生产工艺 变压器油基础油的生产工艺是随炼油工艺的发展而发展的 从最早选择环烷基原油 采用的硫酸 白土精制工艺 逐渐演变为原油采用环烷基原油和石蜡基原油并重 工艺上采用溶剂精制 溶剂脱蜡 白土补充精制和加氢补充精制 国外目前已普遍采用加氢处理工艺 国内环烷基变压器油 克拉玛依 辽河 大港 中间基变压器油 兰州 和石蜡基变压器油生产工艺如下 11 三 变压器油的生产工艺 环烷基变压器油生产工艺路线 环烷基原油 蒸馏 中间基原油 石蜡基原油 硫酸精制 溶剂脱蜡 白土补充精制 糠醛精制 加氢预精制 中间基变压器油生产工艺路线 蒸馏 白土补充精制 石蜡基变压器油生产工艺路线 蒸馏 溶剂精制 溶剂脱蜡 白土补充精制 12 三 变压器油的生产工艺 变压器油基础油各生产工艺原理 蒸馏 根据各炼油厂所加工的原油 蒸馏装置及操作条件的不同 有的厂家采用常压馏分作为变压器油馏分 有的厂家采用减压馏分 原油常减压蒸馏的原理是根据原油各馏分在常压或减压条件下沸点 或蒸气压 不同 在常压或减压分馏塔内进行多次部分汽化和部分冷凝 使汽液两相充分进行传质传热 从而达到相互分离的目的 溶剂精制 溶剂精制的原理是在一定的条件下 糠醛 苯酚 N 甲基吡咯烷酮等溶剂对润滑油馏分油中的理想组分溶解能力差 而对润滑油馏分油中的一些非理想组分 环烷酸 胶质 沥青质及硫 氮 氧化合物 溶解能力好 利用溶剂的这种选择性溶解的特性 将润滑油基础油中的非理想组分分离出去 从而改善基础油的化学稳定性 13 三 变压器油的生产工艺 变压器油基础油各生产工艺原理 酸碱精制 酸碱精制工艺是一种古老的精制工艺 由于成本高 收率低 处理量小和产生大量的酸渣污染环境 已逐渐被淘汰 但在生产一些特种产品方面 仍然采用该工艺 这是因为酸碱精制工艺可以得到比溶剂精制和加氢精制工艺更稳定的产品 该工艺的原理是利用浓硫酸易与油中的非理想组分 如烯烃 胶质 沥青质 极性芳烃等 反应生成酸渣 从油中分离出去 从而达到精制基础油的目的 溶剂脱蜡 以酮 苯混合物 一般为丁酮 甲苯 作溶剂 利用其在低温下能很好地溶解油而不溶解蜡地特性 将蜡从润滑油基础油中分离出去 从而达到降低基础油倾点的目的 由于目前工业上普遍采用氨作制冷剂 只能生产倾点为 25 以上的基础油 14 三 变压器油的生产工艺 变压器油基础油各生产工艺原理 加氢预精制 该工艺是在催化剂和一定的氢分压作用下 脱除原料中的环烷酸及硫 氮等杂质 加氢条件比较缓和 白土补充精制 该工艺是利用白土具有多孔吸附能力强的特点 将溶剂精制或硫酸精制后油中所含微量的溶剂 胶质等杂质脱出 从而提高基础油的化学稳定性和改善颜色 白土补充精制具有较好的脱氮和脱色作用 有时用在加氢工艺的后面 改善加氢油的质量 15 四 变压器油的添加剂 由于变压器油的特殊性 一般的基础油很难全面满足变压器油的各项要求 在生产变压器油时 需添加一定的添加剂来满足其要求 变压器油的添加剂主要有以下几类 抗氧剂 用于变压器油中的抗氧剂主要是2 6 二叔丁基对甲酚和2 6 二叔丁基苯酚等酚类抗氧剂 其中以2 6 二叔丁基对甲酚DBPC T501 使用最多 该添加剂的作用机理是它能与油中在自动氧化过程中生成的活性自由基 R 和过氧化物 ROO 发生反应 而形成稳定的化合物 从而消耗了油中生成的自由基而阻止了油分子的氧化进程 另一类抗氧剂是胺类 如苯基 萘胺 T531 金属钝化剂 国内外普遍用于变压器油中的金属钝化剂是苯三唑的衍生物 T551 它与DBPC协同使用 具有明显的增效作用 可大幅度降低DBPC的用量 16 四 变压器油的添加剂 抗析气性添加剂 一般加入烷基苯等富含芳烃的化合物作为添加剂 以改善变压器油的抗析气性能 油流带电抑制剂 日本的变压器制造商一般要求在变压器油中加入苯并三氮唑 BTA 以抑制油流带电 降凝剂 变压器油一般不允许使用降凝剂来降低变压器油的倾点 根据IEC的规定 变压器油制造商应告知变压器制造商所加的添加剂的种类和数量 当变压器油制造商改变原油 加工工艺及添加剂配方时 应及时通知变压器制造商 17 五 变压器油基础油烃类组成对变压器油主要性能的影响 烷烃 烷烃容易氧化生成酸和少量的沉淀 但对抗氧剂的感受性好 烷烃中的正构烷烃 蜡 使油凝点上升 为降低凝点需要脱蜡 使成本增加 此外蜡的存在 在低温时与水 杂质能形成结晶网 使凝点增加 影响其冷却性能 烷烃的析气性还是三种烃类最差的 在强电场作用下容易发生脱氢反应 产生高分子的聚合物 通常称为X 蜡 环烷烃 环烷烃有很好的电气性能 但抗氧化性能较差 容易氧化生成酸和其它氧化物 它对抗氧剂的感受性较好 此外 凝固点或倾点低 在抗氧剂存在的情况下 环烷烃是绝缘油较理想的成分 环烷烃较烷烃苯胺点低 溶解能力强 能够溶解变压器油运行过程中高压电场下形成的碳粒及氧化产生的油泥而不会沉积在变压器的线圈上 从而影响变压器的冷却性能 环烷烃的析气性介于烷烃和芳香烃之间 18 五 变压器油基础油烃类组成对变压器油主要性能的影响 芳香烃 芳香烃对变压器油的氧化安定性 电气性能 对氧化沉淀的溶解性能和析气性都有极重要的意义 它在变压器油中起天然抗氧剂的作用 但对添加其它抗氧剂的感受性差 芳香烃能改善变压器油的析气性 但介电性能不够好 易与氧化物反应生成沉淀及颜色变深 但芳香烃的溶解性能是最好的 芳香烃的结构不同 对变压器油性质的影响也各不相同 1 四环芳烃 具有较好的抗氧化性 但易与氧化物反应生成沉淀和颜色 在变压器油中应除去绝大部分这类物质 2 三环芳烃 是很好的天然抗氧剂 溶剂精制对它选择性不大 而酸碱精制易除去它 含酚型抗氧剂不能阻止它的氧化 并且氧化后易生成沉淀 美国六十年代加工工艺除去大部分这类烃 3 双环芳烃 与饱和烃在一起时能起抗氧化的作用 但有单环芳烃存在时 此作用消失 对抗氧剂的感受性也不好 4 单环芳烃 电气性能较好 但抗氧化性能差 不如上述芳烃 但对抗氧剂的阻碍作用也没有上述芳烃大 这部分芳烃应保留在变压器油中 在单环芳香烃中 烷基苯氧化安定性最好 环烷苯最差 19 五 变压器油基础油烃类组成对变压器油主要性能的影响 胶质 胶质非常容易氧化 而且抗氧剂不能抑制其氧化 胶质含量虽少 但它却是左右基础油氧化安定性的成分 胶质的存在 会使变压器油的介质损耗因数剧增 氧化后会产生黑色沉淀 且使介质损耗因数很大 因此 在精制过程中 胶质除去得越彻底越好 含氮化合物 氮化合物分为两类即中性氮化物 如咔唑等 和碱性氮化物 如喹啉 吡啶等 有些含氮化合物在电场内是带电的 有些含氮化合物会作为氧化过程的引发剂 油中仅仅几个 g g的碱性氮就足以破坏其氧化安定性 有些含氮化合物会作为铜或其它金属的钝化剂 有些含氮化合物会作为氧化抑制剂 从笼统概念上讲 含氮化合物特别是碱性氮是变压器油基础油中最坏的组分 极易氧化生成黑色沉淀 对抗氧剂得感受性也不好 在精制过程中应将其脱除掉 碱性氮含量对变压器油油流带电影响最大 在日本 变压器油中氮含量一般要求小于3 g g 20 五 变压器油基础油烃类组成对变压器油主要性能的影响 含硫化合物 含硫化合物对变压器油基础油的影响与芳香烃的影响相似 含硫化合物可能会导致铜和银等金属腐蚀 同时在变压器油氧化过程中含硫化合物也可作为过氧化物的抑制剂 在变压器油基础油精制过程中 首先要保证腐蚀性硫合格 同时也要保持一定的硫含量 以改善变压器油的氧化安定性 含氧化合物 含氧化合物一般以酸性物质 环烷酸 存在于油中 其中大部分在精制过程中除去 溶剂精制 或转化为环烷烃 加氢精制 只有环状结构中的氧很难除去 但这部分的氧化物对抗氧化能力影响不大 根据上述各族烃及非烃化合物在变压器油基础油中所起的作用 尤其是芳烃含量对变压器油各种性能的影响可知 变压器油的理想组分是环烷烃 烷烃 特别是异构烷烃 及适量的单环和双环芳烃 所以目前许多国家对变压器油的精制深度都有严格的要求 为平衡电气性能 溶解性能 抗析气性能和抗氧化性能 适度精制 即控制CA 8 12对变压器油的各项性能最为有力 21 六 变压器油性质对变压器使用性能的影响 一 变压器油的物理特性 1 运动粘度 在重力作用下 流体流动的阻抗力称为运动粘度 变压器的功能之一是进行热传导 并填充于绝缘材料之间 所以变压器油的粘度应该较低才能充分发挥这一功能作用 2 倾点 凝固点 油品恰好能够流动的最低温度称之为油品的倾点 而油品不能流动的最高温度称之为凝固点简称凝点 两者均是衡量油品低温性能的指标 前者为西方国家广泛采用 而后者主要为前苏联采用 根据不同的油品倾点一般较凝点高2 6 粘度指数越低的油品 差别越大 变压器油的凝点或倾点是一项相当重要的指标 对于气候寒冷的地区 低倾点或凝点具有特别重要的意义 因为低倾点或凝点能保证在这个气候条件下仍可进行循环 从而起到它的绝缘和冷却作用 特别是对断路器那样的执行机构的动作是很有好处的 22 六 变压器油性质对变压器使用性能的影响 3 闪点 变压器油的闪点是指在加热时产生的油蒸气与空气混合后 在接触火苗时发生闪火现象的最低温度 根据所使用的仪器和方法分为闭口闪点和开口闪点 同一油品所测的开口闪点较闭口闪点高 为保证变压器的运行安全 要求变压器油要有较高的闪点 闪点还作为检验油在保管过程中有无污染 混油的依据 4 密度 变压器油的密度指单位体积油品的质量 密度影响变压器油热传导率 而且还能用于确定油品某些特殊场合是否适用 在严寒条件下 密度用来确定注油设备中的水结成的冰 漂浮在油面上是否会引起油上方导体的放电 5 界面张力 变压器油的界面张力是指在油 水两相的交界面上 由于两相液体分子都受到各自内部分子的的吸引 且各自都力图缩小其表面积 这种使液体表面积缩小的力称为界面张力 此值较高对新变压器油来说表明不存在着不理想的极性污染物 23 六 变压器油性质对变压器使用性能的影响 6 色度 变压器油的色度是检验油品精制深度最直观的指标 但并非色度越低的油品质量越好 因为变压器油要适度精制 精制深度过大和过小均对油品的使用存在不利的影响 检查运行设备中的油 首先要求色度要低 使用期间色度上升表明变压器油有变质 7 水分 变压器油不允许含有水分 只是相对而言 我国电力行业规定最终注入变压器的油品 其水含量要小于10 g g 因为水分对变压器油的击穿电压影响甚大 通常油中含水量只有在0 003 以下时 对油的绝缘性能影响不大 而在0 005 以上就能影响油的绝缘强度 当水含量为0 03 时 油的击穿电压降低达25 刚生产的变压器油一般是不含有水分的 未经使用的变压器油的水分主要来自空气中潮湿气的侵入 其含量受油中烃类组成成分的影响 芳香烃对水的溶解度最大 且随温度的升高而增加 因此环烷基变压器油 特别是超高压变压器油 由于其芳烃含量高 自然其水含量也高 在注入变压器中 由于变压器油中的大部分水分与周围空气的水分是处于动平衡状态 所以通过普通的干燥系统是不能完全清除油中的水分 只有利用真空系统配合吸附剂才能较理想地清除水分 24 六 变压器油性质对变压器使用性能的影响 8 苯胺点 变压器油的苯胺点是指等体积的苯胺和试样的最低溶解温度 该指标间接表示油品的组成 芳香烃的苯胺点最低 石蜡烃 正构烷烃 苯胺点最高 环烷烃居中 ASTMD3487变压器油标准对苯胺点提出要求 一方面要求油品有足够的芳香烃以保证析气性和溶解性 同时也限制芳香烃含量不能太高 以防止溶解变压器中的绝缘漆和使氧化安定性变差 9 溶解气 电力行业通过分析变压器油中的特定气体 如CO2 CO H2 C2H2等 来推测变压器故障的成因 因此变压器制造商把溶解气作为进厂变压器油内控项目来检测 作为变压器油生产商在出厂时要严格控制变压器油中的溶解气 最好能在出厂系统中增加真空脱气设备 10 PCB 多氯联苯 含量 PCB 多氯联苯 因其电气性能好 可燃性低 在最初时作为合成绝缘油得到广泛使用 当发现PCB对环境会造成不利影响后 许多国家都禁止使用 从石油中生产的变压器油不含PCB 多氯联苯 25 26 27 28 29 30 31 32 33 七 变压器油标准 GB2536 90变压器油标准 34 七 变压器油标准 SH0040 91超高压变压器油标准 35 八 变压器油的运输和储存 在生产出符合特定要求的变压器油之后 下一步就是 如何在不会影响变压器油性能的情况下进行贮存和运送 在贮存和输送的过程中 有一些因素如水 粒子的污染 容器使用不当以及运输过程中出现的问题等 都可能对油的性能造成重大影响 而使油受污染 兼容性 根据经验 符合同一规格的新变压器油 是可以在不同比例下相互混和的 尽管如此 仍应当对混合物的特性进行测试 而须要测试的最主要参数如下 1 界面张力2 电介质损耗因素3 氧化稳定性当然 还应注意混合物必须全部符合技术规格的要求 有些物料可能会影响油的特性或者会在输送过程中造成问题 因此进行输送前必须考虑这些因素 举例说 有些油类的溶解度可能较高 因此会影响衬垫内的橡胶 从而影响油的性能 例如界面张力 电介质损耗因素 颜色等 甚至可导致泄漏 因此 采用耐油的橡胶是非常重要的 油槽内所使用的油漆 橡胶袋以及其他衬里材料全部都要通过兼容性的测试 36 八 变压器油的运输和储存 对储存油槽的要求 变压器油所使用的贮存槽与其他油类或化学品所使用的贮存槽并无分别 贮存槽所使用的材料一般都是软钢或不锈钢 而软钢槽可涂上耐油的油漆 钢质材料与变压器油两者的兼容性 必须由变压器或变压器油生产商检定或推荐 变压器油的含水量对油的绝缘性能有重大影响 对贮存槽来说 这表示要应避免变压器油与湿气接触 尤其是在气候温暖而空气相对湿度较高时 就更加要避免接触湿气 要做到这点 最常用的方法是在油槽内安装硅胶吸潮器 这样便可吸去进入槽内的湿气 此外 通过压力阀将氮气或乾燥空气源连接到槽内也可产生同样的作用 有了这种设备 便可将乾燥气体吹泡入油内 使到变压器油中的含水量降低至大约10ppm 而这种方法也是较理想的做法 如果产品被水污染 就必须确保油槽的底部是倾斜 并且有一个低吸入点 以便在进行最后乾燥步骤前排尽油内所含水份 37 八 变压器油的运输和储存 对油槽的要求 若要防止油槽生锈 就必须保持软钢槽中的油乾燥 因此 油槽在槽底上方的一段距离也应有一个出料连接管 以便防止机械杂质与油产品被一起抽出 因这也会影响机杂颗粒过滤器的使用寿命和效率 这里所指的过滤器是以下两种的其中之一 安装在装料站或客户工场的过滤器 而过滤器的所在地可能是在脱气装置 degassingunit 中或在工厂系统内 直接运送给客户的贮存槽中 变压器油的一般含水量为20ppm或以下 装料管线应装有机杂过滤器 而过滤器的额定孔径尺寸不超过五微米 38 八 变压器油的运输和储存 变压器油专用的输送过程 变压器油所用的油槽必须与其他油槽分开 并且只可用作盛载变压器油之用 当然 这项原则也适用于所有用来将油输送到装料站以及其他口岸边油槽的管道和管线 如果不能将油槽或管线与其他产品分开 就必须将油槽进行某一程度的清洁 而所采用的技术亦必须适合换出的产品的特性 有许多产品是会对变压器油构成危险的 即使在清洗后 污染的危险性仍然很明显 这些产品可分类为 发动机油 传热油 使用过的油 其他配制的润滑剂 卤化烃 39 八 变压器油的运输和储存 检查程序和取样 变压器油的质量应根据既定的程序进行检查 以确保其符合标准 虽然本公司可提供以下的一般准则 但是检查的次数和范围将取决于当地的因素 例如输送系统设计和质量系统的类型 岸边油槽和管线在灌装新油前必须进行检查 确保其清洁乾净 若油槽和管线并不清洁 就必须找出 分析 旧油的质量 油槽进行灌装后 就应将变压器油取样 分析并按技术规格评定其符合程度 如果新油的用量低 就应对此油进行定期分析 或者在将油输送给用户之前进行分析 这些样品的分析应只限于受贮存影晌的参数 例如电介质损耗因素 含水量 界面张力以及外观 一般来说 取样应根据IEC475的要求进行 然而 从油槽里取出的平均样品亦可作为流动样品 并用绝对底部样品加以补充 取样设备必须专用于变压器油 或者在使用前至少须完全洗净 取样瓶应当是新的 黑色的 并有合适的密封件和标签 如使用白色瓶子 就必须将瓶子贮于暗处 40 八 变压器油的运输和储存 变压器油的运输 用船装运 在分销到最终用户之前 一般都只用船运将变压器油从炼油厂输送到油库先作贮存 所使用的船只应属于 化学油槽船 类型 并采用易于清洗和排尽的不锈钢或经涂布的软钢槽和管线或泵系统 若知道先前所运载的油类 则专用于输送基础油 baseoil 的船只也可使用 只要此油具有与变压器油等同的本质及油精炼的程度 必须注意的是 即使在受到精炼度高的石蜡基础油污染的情况下 变压器油的低温性能也可能会受到影响 若先前所运载的油类是按配方加有添加剂制造的石油产品 例如液压油 就必须将容器彻底清洁 若先前所运载的油类是属于任何一类的发动机油 该船只就绝对不可作运送之用 取样流动样品或平均的层取样品应当从每一个装料槽中取出 并且以绝对的底部样品作为补充 这些样品应当保留一段合适的时间 为了分析和释放出油类 必须为每一种油预备好一项组合样品 41 八 变压器油的运输和储存 用船装运 清洁度当采用船只的油槽输送变压器油时 最常见的问题是如何保持油类乾燥 在某些船只中 其中一项可行的做法是让氮气通过变压器油或者在油槽的顶部放上一套氮气装置 由于有水和湿度高的关系 硅胶吸潮器并不适用于船用油 一般来说 要排尽糟管线和泵内的水都是十分容易的 同时要进行清洁和检查其适用性也十分容易 任何人士 如果其工作范围与装料 卸料和运输有关的话 都必须知道有关产品是否容易受到污染 使用变压器油前必须检查用来运送变压器油的船上设备 并在装料和卸料后十分仔细地检查变压器油 即使所采用的是功能先进的质量系统 甚至先进得几乎毋须进行检验 但是仍然有太多未能控制的因素是会影响油的质量的 虽然水是最常见的问题 但是最昂贵而又最花时间的问题 往往是由先前所运载的油类造成的 因为先前运载的油可能是不洁或者是不可兼容的 因此会造成化学污染 42 八 变压器油的运输和储存 道路油罐车 一直以来 道路输送是运输最常用的方法 多年来 铁路油罐车和集装箱已成为甚为安全的运输方法 如果对乾燥度有较高的要求的话 便需使用配备硅胶吸潮器的特殊铁路油罐车 假如必须直接交付到没有脱气装置的地点时 由于所有变压器油应当通过脱气过滤器 degassingfilter 进行灌装 因此即使不建议使用直接交付的方法 这项要求应是可理解的 至于其他的交付方法 如果变压器油必须在交付地点进行脱气时 则油车上的配备会带来额外开支 但是好处却不多 就受污染的机会而言 铁路油罐车在这方面可算是安全的 同时亦可像道路油罐车那样配上各项装备 43 八 变压器油的运输和储存 道路油罐车 取样为了检验所收到的变压器油的质量 应当在下列各位置取样 在装料管线的末端取样 这样便可确保所运载的油类是正确的 并且符合技术规格要求 从不同的间格取出样品 作为流动样品 以便取得较理想的平均值 在进行认可的分析后 从不同间隔取出的样品可混合为一个平均样品 如果运油船是从顶部装料的 就要从每一个管线取出重点样品 以确定卸料系统中并没有污染物 取样的用品必须采用清洁的设备或专供变压器油用的设备抽取 贮存用的瓶子或容器应该用玻璃或铝制造 同时用来作长期贮存的玻璃瓶子必须是暗色的或者保留在阴暗地方 如果必须使用其他材料 就要首先试验其适用性 44 八 变压器油的运输和储存 道路油罐车 清洁度道路油罐车和铁路油罐车通常是由不锈钢制造 有时是用铝制造 这些油罐车极易清洁 装卸所需的时间也极短 且易于检查 除非客户有特别要求 否则油罐车并不会使用泵 由于泵的设计会使清洗难于进行 因此会存在受污染的危险性 这些泵只可用于变压器油 或者非常彻底地清洗 如果情况许可的话 应该用所运载的油进行冲洗或者用低粘度环烷基础油 NaPhthenicBaseOil 冲洗 所有软管都应该只可用于变压器油 因为要直接检查这些软管是相当困难的 要对软管的清洁度作出评定 就需采用从软管冲洗出来的油样 除非先前所运载变压器油或基础油的质量是可以鉴定和接受的 否则就要清洗及检查道路油罐车 为了确保油罐车的清洁度 必须经常对油罐 管线和阀门进行目视检查 45 八 变压器油的运输和储存 用 柔软袋 flexibags 橡胶袋 装运 柔软袋 即橡胶袋 和欧化集装箱 Eurocontainer 一起使用时 有时可用来运载变压器油 当然 橡胶袋的优点是使用后可折叠成小包收藏 而集装箱亦可用作装载其他类型的货物 然而 这些橡胶袋也有其缺点和危险性 首先 在重覆使用之前检查柔软袋是有一定困难的 因此这些橡胶袋只可作专门装载变压器油之用 或者在使用前进行彻底清洗 除非已获得变压器油供应商或用户认可 否则有些橡胶袋的制造原料也会造成问题的 此外 胶袋与变压器油两者之间的兼容性亦必须首先获得确认 清洁度清洁度的要求与其他散装材料相同 由于难于检查胶袋的清洁度 同时又要经常跟进检查专用橡胶袋的使用情况 从而使得问题更加复杂 故此 对所运载的油类进行取样和分析就更加重要了 46 八 变压器油的运输和储存 用 柔软袋 flexibags 橡胶袋 装运取样对管线取样的要求应与其他散装交付一样 橡胶袋必须配备某类型的取样装置 以便可以在装料后取出油样本而不会让油泄漏 但是最大的问题是 要从橡胶袋中取出平均样品 即流动样品 顶部 中部和底部样品的混合物 是不可能的 这造成装料后有关油类的质量较难确定 47 八 变压器油的运输和储存 用油桶装运油桶的选择容量约为210升的钢桶是输送变压器油的第二种最常用的方法 这些油桶是用软钢制造的 有两个开孔 而开孔被螺丝帽密封 其中 tri sure是最常见的类型 虽然钢材的厚度不一 但是对于交付到现场的变压器油桶来说 一般都是采用1 2毫米厚的钢材 由于用过的油桶在进行清洗和检查方面是十分困难的 并且成本高 因此建议使用新的油桶 这样便可提供高度的安全性 而且价格合理 比较容易负担 然而 空桶应随机进行检查以及目视检查其清洁度 特别是如果空桶已经贮存了一段时间 更应如此 空桶在装油前及储存过程中 应该用盖子盖紧 须要检查的主要项目是空气中的湿气或油桶内所含水份而形成的铁锈 有些油桶供应商所出售的油桶已预先注满氮气 这样便可减少灌装前油桶内形成铁锈的危险性 48 八 变压器油的运输和储存 用油桶装运清洁度 由于油桶先前所装载的物料可能会污染变压器油 因此油桶灌装系统的清洁程序是非常重要的 要检查这些系统并不容易 即使已彻底排尽 泵和过滤器仍然会留有上述物质 油桶的灌装方法是通过油桶其中一个开口 将管子插入油桶底部进行的 一般的做法是把油桶放在秤台上以便取得正确的重量 灌装后 就可逐步对油桶进行取样和密封 此外 在油桶内预留一定的空间体积是十分重要的 这是因为当温度变化时 油的体积便会膨胀 测试的最重要项目是从第一个油桶取出油样品作测试之用 因为这个位置是最容易辨别出受污染的部位的 在某些情况下 油桶在灌油之前 可用氮气或乾空气注满 以便防止水份从潮湿空气中被析出 如果油的所在地的湿度和温度较高 相对湿度大于60 而气温高于20 便须采取这项措施 然而 这些措施并不能取代经脱气过滤器将油注入变压器内的方法 检查密封件并且拧紧螺丝帽是同样重要的 虽然表面看来密封的桶已完全闭合 但也会出现从螺帽泄漏的情况 因此在运输和贮存油桶时 应当一直将桶倒置或以水平方式放置 直至使用前为止 由于放在托板上的桶不能倒置 故应在室内贮存或进行覆盖 49 八 变压器油的运输和储存 用油桶装运 取样管线样品的要求与散装样品的要求同样严格 至于油桶本身 样品的数量以及取样方法在IEC475中已清楚订明 简而言之 这项程序可以用以下方式叙述 从编号1 2 5 10 100 200等的桶直至最后的桶中 取出底部样品 然后目视检查每个样品是否有粒子和混浊不清的情况出现 之后便可对所有桶样品根据技术规格的要求进行分析 如果检测出污染物 就要进行深入的检查 直至找到油桶系列中符合规格要求的油桶为止 受污染的桶必须与其他油桶分开 并由油专家决定如何使用或处置这些油桶内所储藏的油 同时 应该通过分析例如含水量以及电介质损耗因素 以便检查1号桶是否也受到污染 50 九 变压器油污染物及处理 水 在输送和贮存的过程中 水是变压器油中最常见的污染物 当然这是由于在几乎任何环境中都会有水存在 而事实上 水也被广泛应用于清洗运输车辆和输送设备方面 有三种主要方法是可以除去水份的 但是加热并非可采取的方法 这是因为水在油中的溶解度会随着温度的升高而增加 首先 当在槽底或容器底部出现沉积现象时 就必须排尽大量油内所含的水份 第二个方法是 只要将乾燥空气或乾燥氮气吹泡入油内 便可把已溶解的水除去 同时 只须将温度略为提高 就会增加空气或氮气在水中的溶解度 这样便可加速乾燥过程 最后的方法是脱气 这种方法是常用的 同时在某些情况下 这也是唯一适用的方法 脱气方法所使用的设备可以是固定式或移动式的 这种方法在于将油加热 进行真空处理 以及透过杂质粒子过滤器将油过滤 当已经加热的油暴露在真空中时 就可蒸发大量水分 此外生产这种设备的制造商为数亦不少 然而 操作这种设备需要耗用大量的电力 而且设备价格也甚为昂贵 相对来说 廉价的设备和低运转成本使空气干燥法成为价钱最实惠的方法 51 九 变压器油污染物及处理 粒子 颗粒污染物或机杂 粒子和水可以共同将击穿电压降低 当油在贮存 运输或注入变压器时 粒子也存在油中 只要采用粒子过滤器 透过简单的过滤方法就可除去粒子 而粒子过滤器也是脱气过滤器的一部分 装入变压器油以交付客户时 应使用5微米或更小的过滤器 过滤器的使用寿命乃视乎必须从油中滤去的粒子和纤维的数量而定 当已收集的粒子令到整个过滤器的压降增加到预定的最大值时 就表示已是更换过滤器筒的适当时候了 52 九 变压器油污染物及处理 化学污染变压器油在运输 处理或注入变压器时 会各有小量的化学污染物进入油中 这种污染物可以来自经同一设备所处理的其他产品 虽然污染物的特性不同 但往往具有强烈极性和表面活性的共同特性 在这一类产品中 最普通的种类是发动机油 金属切削油 防铁锈产品 洗涤剂 菜油及其衍生物等 还有许多许多的污染物 如要对某种污染物有所了解 就要向变压器油供应商或变压器生产商查询 以上各类化学污染物都会影响电介质损耗因素值及 或界面张力值 同时也可能会影响老化性能 若要除掉这些极性污染物 就要用活性粘土 activatedciay 处理法除掉 53 九 变压器油污染物及处理 化学污染即使是采用活性粘土处理法 油内也不能保证不会影晌油的特性以及能够使油恢复原况 通过粘土处理法 可以除去加入的或固有的抑制剂 从而使污染物的无极性部分留在油里 但这可能会令到产品的寿命缩短 粘土处理法的好处是 有些经处理后的低提炼度油类得到较好的氧化稳定性 请参阅本手册第56页 其中描述粘土处理可作为精炼过程的最后精加工步骤 但必须注意的是 使用过的粘土会对环境构成危害 故此必须适当地处理 经粘土处理后 除了其他分析外 通常亦必须对油的氧化稳定性进行试验 54 九 变压器油污染物及处理 基础油 BaseOil