《变压器油常识讲》由会员分享，可在线阅读，更多相关《变压器油常识讲（15页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、变压器油常识讲座 2011.6.21 天威保变质保部王文昌一、变压器油基础知识 1有机化合物概念变压器油是有机化合物。“有机化合物”的“机”指的就是“碳”。“碳”为什么叫“机”呢？没有什么道理，这是中国化学家给起的名字。 英文名是organiccompound，而organic即“有机”这个词的含义是“器官的、 有机体的”，里面并没有单独表达“机”的含义，也没有说“有机就是有碳”。 除变压器油外，绝缘纸和纸板以及其他绝缘材料也是有机物。 2氢、碳、氧、氮原子的结构为什么要讲“原子结构”？因为原子结构决定了原子构成什么样的物质。 为什么要讲这几个原子的结构？因为有机物主要是由这几个原子构成的。小
2、知识 变压器油箱和夹件是由钢材做成的，钢材主要是由铁原子构成的，还 含有碳、硫、硅、锰、磷等原子。所以，严格地说，钢材是铁和这后几种原 子的合金。铁能够和这些原子结合起来形成强度这么高强度的材料，是由它 的原子结构决定的。 导体铜是由铜原子构成的，它的纯度很高。少量的杂质原子和铜原子 也是以合金的形式存在的。 硅钢片是由钢和硅原子构成的。钢的成分上边已讲，那么，硅钢片就 是在那些原子里又混入硅原子。 有机物和上述几类不一样，它们不是直接由原子构成的，首先是由原 子构成分子，分子再构成大分子（例如纤维素的分子量可以高达200万）。2.1氢原子的结构核内一个质子，核外一个电子。2.2碳原子的结构碳
3、原子的原子核中有6个正电荷，那么，原子核的外部就有6个电子。其 排布方式是：第一层：两个 1S 电子，各自的自旋方向相反。第二层：4个电子，2S亚层2个，各自的自旋方向相反；2P亚层2个，没 有配对，同向各自旋转。2.3 氧原子的结构核内8个正电荷，核外8个电子，即比碳原子多两个。所以：第一层：两个1S电子，各自的自旋方向相反。第二层：6个电子，2S亚层2个，各自的自旋方向相反；2P亚层2个，配 对，各自的自旋方向相反；第5个第6个，没有配对，同向各自旋转。 2.4稳定结构对于绝大多数原子而言，当最外层的电子为 8 个时，才最为稳定（惰性气 体除氦外全是这样）。碳原子也不例外。它有再结合4个电
4、子而成为8电子层的 倾向。氧原子有再结合2个电子而成为8电子层的倾向。3有机化合物的形成3.1简单的有机化合物甲烷。哪个原子最容易和碳原子结合呢？氢原子最容易，它的原子核外边 只有一个电子。照这个规律，碳原子应该结合 4 个氢原子才达到 8 电子稳定结 构，于是就得到甲烷：CH4。应该指出：刚才所讲2S亚层2个电子，各自的自 旋方向相反；2P亚层2个电子，没有配对，同向各自旋转，在和氢原子结合的 过程中,2S亚层的2个电子分离开来，和2P亚层上的2个电子完全一样了。（氧 原子结合两个氢原子达到8电子稳定结构，即成为水H20,但水不是有机物。） 乙烷。碳原子和碳原子也能结合，于是就形成其他化合物
5、，乙烷就是最简 单的碳原子和碳原子的结合物：ch3ch3,可以理解为两个甲烷分子个失去一 个氢原子后的结合。以上两个属于烷烃。乙烯：乙烯中只有4个氢原子，碳和碳再互相结合，也是形成了 8电子稳 定结构。那么，得到双键： CH2=CH2乙炔：只有2个氢原子，形成三键。C戸CH环戊烷：为环烷烃。3.2复杂的有机化合物 种类很多，可能已经超过100万种。前述两个碳原子结合，叫“乙”，照此类推，就有丙、丁、戊、己、庚，等 等，超过癸之后，就有一、十二等等，分子式如：CH3-CH2-CH2n-CH3而环烷烃和芳香烃也已有很复杂的结合形式。其中R为烷烃去掉一个氢原子剩余的部分。4变压器油化学组成4.1 石
6、油的成分石油天然气C1C4常温下是气体；汽油C5C12馏程40200C；煤油C11C16馏程200270C；柴油C15C18馏程270340C； 润滑油C18C24馏程340400C以上。4.2 变压器油的成分 变压器油就是由润滑油精制而成的。它的主要成分和石油一样有以下三类物质,也就是上面给出结构式的三大类物质（当然微量杂志是必然会有的）：（1）烷烃 变压器油中的烷烃碳原子数大约在1824之间。烷烃含量大约占25%60% 值得说明：上述像乙烯那样的双键化合物和像乙炔那样的三键化合物，也有含十几个碳的，但变压器油里不含长链烯烃和炔烃。（2）环烷烃 当烷烃的分子链比较长时，会形成环烷烃。五、六元
7、环是最为常见的，因 为容易成环并且稳定。但是，仅仅有一个五、六元环，还够不上变压器油（例 如环己烷就是一种溶剂）。而是在环上还有其他基团，比如一R基，“R”里可能 有十几个碳原子。环烷烃含量大约占 30%60%。（3）芳香烃 最简单的芳香烃是苯。设想一下环己烷少了 6 个氢原子，那么，每个碳原 子只有一个氢原子，另外3 个电子都要和相邻的碳原子共用，这就是苯的结构。 和环烷烃类似，简单的苯成不了变压器油，它身上也接有各种基团，或者几个 苯环连接起来。芳香烃含量大约占 3%15%。4.3 全部化合物数量 美国的化学机构研究过变压器油的化学组成，报道说含有2900多种化合物。4.4 石蜡基油和环烷
8、基油烷烃又叫“石蜡烃”，所以含烷烃多的油被称为“石蜡基油”。一般说来， 含环烷烃40%以上、烷烃50%以下的油常被称为环烷基油，而其他的油则称为石 蜡基油。二者的主要区别：石蜡基油容易凝固；石蜡基油易于吸潮。环烷基油则不 然。小知识：其他油类都是什么物质？ 可食用的动植物油和不可食用的植物油都是甘油酸酯。可食用的是很常见的。不可食用的例如蓖麻油（非干性油）、桐油（干性油）。 人工合成的酯类例如磷酸酯、邻苯二甲酸酯（网上批评的用于儿童玩具的 塑料或橡胶增塑剂、也被称为油类。4.5分子的极性 像前述各种原子和甲烷正负电荷中心重合，分子没有极性的。而好多原子结合成分子，虽然正负电荷数量相等，但正负电
9、荷中心就有可 能不重叠了，总体上虽然没有带电，但已经有极性了，比如分子的一端显出正 电、一端显出负电。5.变压器油标准和牌号5.1 标准IEC296:1982GB2536-1990IEC60296:2003GB2536-20055.2牌号各国的编号方法不统一。GB2536-1990是以凝点为基础的，如凝点低于-10C 的变压器油牌号为DB-10,低于-25C的变压器油牌号为DB-25,低于-45C的变 压器油牌号为DB-45，其中“D”代表“电力用油”，“B”代表“变压器油”。而在IEC60296:2003中，“凝点”一项不再采用，只保留了“倾点”。并且， IEC60296 : 2003对变压
10、器油的编号办法作了规定，要求编号中体现是否含有阻 化剂并标明最低冷起动温度，用“ U”（uninhibited）表示未阻化变压器油，用“T (traceinhibited)表示微阻化变压器油，用“I” (inhibited)表示阻化 变压器油，标准建议倾点比最低冷起动温度至少低10C。由于倾点一般比凝点 高3C,那么，对于我国的阻化变压器油来说：DB-10DB-25B-45对应的倾点-7-22-42最低冷起动温度 3-12-32 所以三种油的新编号应分别为I3C、I12C和I-32C。6.变压器油在变压器中的作用6.1 绝缘怎么反映它的绝缘性能好呢？4 个参数都比较好。电阻率比较大，高达 IO
11、13Q cm；相对介电系数不算大，2.2；介质损耗系数比较小，小于0.5%；击穿 电压比较高，6万伏以上。相对介电系数：两个带电点在绝缘材料中的相互作用力，比在真空中小 (静r 电单位制)倍；装有绝缘材料的电容器的电容，比真空电容大 (米千克秒制)倍。说明绝缘材料在电场下的极化特性。(乙醇的为25.7；水的为81.5)。r作为绝缘材料，不能太大，作为储能元件的电容器，不能太小。rr6.2散热 较历史上绝缘液体不差。 二、变压器油技术指标 未使用过的变压器油技术要求及试验方法(IEC60296:2003)性能试验方法单位要求1功能特性粘度(40 C)GB/T265mm2/sW12粘度(-30C)
12、GB/T265mm2/sW1800倾点GB/T3535CW-40水含量IEC60814mg/kgW 30(2)/40(3)击穿电压GB/T507kV230/70(4)密度(20C)GB/T1884 或 ISO12185g/mLW0.895介质损耗因数(90 C)GB/T5654 或 IEC61620W0.0052精炼/稳定性外观清澈透明，无沉淀物和悬 浮物酸度IEC62021-1mgKOH/gW0.01表面张力GB/T6541mN/m无通用要求总硫含量BS2000第373部分 或 ISO14596无通用要求腐蚀性硫DIN51353无腐蚀性抗氧 添加剂(U)未阻化油IEC60666%检测不出(T
13、 )微阻化油W0.08(I)阻化油0.08 0.402-咲喃甲醛含量IEC61198mg/kgW0.13运行性能氧化 稳定性总酸度IEC61125 (方法 C) 试验时间：(U)未阻化油：164h (T)微阻化油：332h(I)阻化油：500hmgKOH/gW1.2油泥%W0.8介质损耗因 数(90 C)GB/T5654W0.500析气性IEC60628 （方法 A）1 L/min无通用要求4健康、安全和环境性能(HSE)闪点GB/T261cN135稠环芳烃含量BS2000第346部分%W3多氯联苯含量IEC61619%检测不出(1)把倾点定为_40c的原因是:-30r是变压器的最低冷起动温度
14、，可根据每个国家的气 候条件进行调整，倾点应当比最低冷起动温度低至少10C。1.运动粘度 液体受外力作用移动时，分子间会产生内摩擦，表现出具有粘度。从化学上讲 这种内摩擦力就是分子间的相互作用力。变压器油是一种液体，因而也具有粘 度这一性质。变压器油粘度的表示方法有多种，现国标规定的是运动粘度。国外尚有采用赛 氏、雷氏和巴氏等粘度的，这些粘度也都是条件粘度，可按公式换算为运动粘 度4。运动粘度又称动粘度或内摩擦系数，是液体的动力粘度n与同温度下液体密度 p的比值，用符号v表示。由于粘度受温度影响明显，故提到粘度时必须指明 温度。温度t(C)的运动粘度以vt表示。IEC60296:2003规定4
15、0C下的运动黏 度 W 12mm2/s2倾点尽管IEC60296 : 2003取消了“凝点”而只保留了“倾点”，但要想对倾点 进行说明，却不能不涉及变压器油的凝固。如前所述，变压器油是一种复杂的 混合物，因而它不可能有确定的凝点。但若给变压器油降温，它必然逐渐变粘 稠，流动性逐渐降低，最后完全不能流动，成为固体。为了表征油品的这一性 质，人们提出了倾点的概念。所谓油品的倾点是指油品在规定的试验条件下， 凝结为固体后，在室温下放置5s,又熔为液体，发生流动的最低温度。倾点又 称流动点，二者均译自英文“ pour poin t”。IEC60296:2003规定倾点W-40C (因为最低冷起动温度推荐为-30C)。 3.含水量水分影响绝缘材料的老化速度和绝缘性能，对于变压器油来说也是如此。在 温度高达30多度、湿度高达70%以上的
