变压器油,工业白油,抗磨液压油专业厂家—淄博勤润

1 引言
IEC 60296《电工流体电气设备用矿物绝缘油》是全世界电工行业使用最为广泛的变压器及断路器（开关）等电气设备用矿物绝缘油标准。国际电工委员会（IEC）完成了对IEC 60296标准的第四次修订并在2020年6月正式发布了该标准的第五版——IEC60296:2020《电工流体电气设备用矿物绝缘油》。我国现行国家标准GB 2536-2011《电工流体变压器和开关用的未使用过的矿物绝缘油》是由第三版的IEC 60296:2003修改制定的。
目前，我国变压器制造企业有2000多家，已成为世界上电力变压器生产大国和供应大国。随着我国国民经济的发展和西部大开发战略的实施，电力需求快速增长，为了满足大容量、长距离的电力输送，采用高压直流输电和更高电压等级的交流输电已成为输变电技术的主要发展方向。为了适应市场需求的新变化，近年来各大变压器油生产企业相继升级了生产工艺，使产品质量也有了较大提升。此外，国际电工委员会分别在2012年和2020年两次修订了IEC 60296标准，按照GB 2536-2011生产的产品，由于添加了金属钝化剂和基础油精制深度不足，导致低热条件下氢气超标和抗氧化性能不能满足新IEC国际标准，不能满足变压器出口以及替代进口产品的需要。这些新变化对变压器油的生产开发和产品标准都有较大影响。
本文中笔者通过研究IEC 60296:2020标准的新修订内容，比较IEC 60296:2020新标准与现行国标GB 2536-2011的主要差异，如表1所示，分析了新标准对产品质量的新要求和对产品发展趋势的影响。
2 IEC 60296:2020标准的新修订内容
IEC 60296:2020与上一版IEC 60296:2012相比，标准的覆盖范围新增了适用于循环矿物绝缘油；将产品分为A型和B型两类，A型是含抗氧化添加剂的矿物绝缘油，并比B型具有更好的氧化安定性；增加了色号项目和指标；提高了界面张力等项目的指标要求；对A型油的产气特性提出了指标限值；除了析气性和带电倾向等，增加了另外的附加项目，如作为设备设计参数的导热系数、比热容和热膨胀系数等，与稳定性有关的芳烃含量、多环芳烃分布和折射率等，分接开关等设备要求的润滑性能，以及硅酮、邻苯二甲酸盐或其他表面活性化学物质等。其差异详见表1。
3 IEC 60296:2020标准与现行国标GB2536-2011的主要差异
国家标准GB 2536于1990年首次发布，2011年修订为现行的GB 2536-2011《电工流体变压器和开关用的未使用过的矿物绝缘油》，该标准修改基本采用国际电工委员会IEC 60296:2003标准，部分指标设置与IEC 60296:2003不同，针对国内广泛使用的25号变压器油，变压器油最低冷态投运温度（LCSET）增加-10℃一挡；考虑到我国地域辽阔，影响油品水含量的气候条件（湿度）差别较大，且用户在使用前还需进一步处理，所以微水含量适当放宽；变压器油（特殊）2-糠醛含量指标修改为不大于0.05mg/kg，增加苯胺点为报告项目；低温开关油由于国内只有加剂油，仅保留含抗氧化添加剂一个品种。
原有行业标准SH/T 0351-1992(2007）《断路器油》和SH/T 0040-1991(2007）《超高压变压器油》，因GB 2536-2011标准范围包括变压器油、超高压变压器油和断路器油（即低温开关油）产品，SH/T0351-1992(2007）已经于2017年废止，SH/T 0040-1991(2007）也不再使用，将申报废止。
IEC 60296:2020标准与现行国标GB 2536-2011的主要差异详见表2。
3.1 范围和产品品种分类
3.1.1 范围
IEC 60296:2020标准的范围新增了循环矿物绝缘油，循环矿物绝缘油指曾在电气设备中用作矿物绝缘油的油，经过现场外进行的再精炼或回收（再生）生产的，现场处理过的油不在该标准的范围内；GB 2536-2011制定时国内仍有几台前苏联引进的发电机组使用变压器油来冷却和绝缘，因此相比IEC 60296:2020，在范围中增加了“发电机用油可参考本标准”。
3.1.2 产品品种分类
IEC 60296:2020将矿物绝缘油分为A型和B型，A型绝缘油为含抗氧化添加剂油，B型绝缘油可以是不含抗氧化添加剂油、含微量抗氧化添加剂油或含抗氧化添加剂油，A型具有比B型油更好的氧化安定性。
3.2 功能特性
3.2.1 颗粒含量
矿物绝缘油中杂质颗粒是指油中侵入不溶于油的颗粒状物质，主要是纤维、碳和各种金属杂质。在矿物绝缘油炼制、灌装、运输和使用过程中都可能产生，会影响绝缘油的击穿电压等。IEC60296:2020的附加性质中也提出了颗粒含量项目为附加性能，没有规定指标。随着我国电力行业的不断发展，变压器不断向超高压、大容量方向发展，绝缘油颗粒含量越来越被重视。
3.2.2 热性能
油的热性能，如导热系数、比热容、热膨胀系数等是充油电气设备要求了解的设计参数，并不作为验收参数。IEC 60296:2020中增加了热性能为附加性质，包括导热系数、比热容和热膨胀系数等项目。
3.2.3 苯胺点
与IEC 60296:2020标准不同，GB2536-2011标准要求变压器油（特殊）测试苯胺点项目，但未规定具体指标，报告即可。苯胺点项目反映的是油品的组成特点，芳烃含量的高低，能大致反映油品的石油原料基属（石蜡基、中间基和环烷基）。
3.3 精制/稳定特性
3.3.1 色号
色号是变压器油的常规检测项目之一。在使用期间，色号的增加是矿物绝缘油变质的一个表征。新变压器油一般是无色或淡黄色，运行中颜色会逐渐加深，但正常情况下这种变化趋势比较缓慢。若油品颜色急剧加深，应调查设备是否存在过负荷现象或过热情况。IEC60296:2020在油品外观要求清澈透明，无沉淀物和悬浮物的基础上，增加了色号指标要求，A型要求小于0.5,B型要求不大于1.5。增加色号指标，是为了更好地监测变压器油的运行使用情况，及时排查变压器故障。
3.3.2 界面张力
界面张力反映新油在精炼时的纯净程度和运行中油的氧化程度。当油中存在表面活性物质和氧化产物时，界面张力会降低。GB 2536-2011中规定变压器油（通用）、变压器油（特殊）和低温开关油的界面张力均为不小于40m N/m。由于运行安全的考虑，IEC60296:2020提高了对界面张力的要求，要求B型油为不小于40mN/m,A型油为不小于43mN/m。
3.3.3 总硫含量
近年来，国内外电力行业发生的多起因变压器绝缘油中含有腐蚀性硫导致的变压器绝缘击穿事故，导致新标准对总硫、腐蚀性硫、潜在腐蚀性硫和含硫抗氧剂DBDS（二苄基二硫醚）都提出了含量限制要求。变压器油中的硫化物与变压器绕组铜线发生反应，生成Cu2S沉积在变压器绝缘纸上，造成绝缘纸的绝缘电阻下降，最后导致击穿。其中，DBDS是造成绝缘纸上Cu2S沉积的主要腐蚀性硫。
变压器油中的硫含量与原油的来源以及精制深度有关。GB 2536-2011中规定变压器油（通用）和低温开关油的总硫含量为无通用要求，变压器油（特殊）总硫含量不大于0.15wt%,IEC 60296:2020要求A型油的总硫含量不大于0.05wt%。
3.3.4 潜在腐蚀性硫
通常情况下，非活性硫化物不与金属反应，但特定条件下一些非活性硫化物如二苄基二硫醚（DBDS）也可能会转化为活性硫化物，与金属发生反应，称为潜在腐蚀性硫化物。国内外对绝缘油中发生硫腐蚀的现象都高度关注，IEC 60296:2020对A型油和B型油均规定了潜在腐蚀性硫项目指标，要求为非腐蚀性。
3.3.5 二苄基二硫醚（DBDS）含量
DBDS在变压器正常运行温度下具有潜在腐蚀性，能引起变压器运行中产生Cu2S，因此不应存在于矿物绝缘油中。IEC 60296:2020中规定A型油和B型油的DBDS为检测不出，即要求DBDS含量小于5mg/kg。
3.3.6 抗氧化添加剂含量
IEC 60296:2020中将抗氧化添加剂指标限值进行了修改，将含微量抗氧化添加剂油（T）的抗氧化添加剂含量由不大于0.08 wt%修改为0.01wt%～<0.08wt%。
3.3.7 金属钝化剂和其他添加剂
部分矿物绝缘油通过添加金属钝化剂以抑制腐蚀性硫的问题，但添加金属钝化剂并没有从根本上消除或降低腐蚀性硫的含量。在变压器运行过程中，金属钝化剂会逐渐消耗掉。在生产制造过程中，常出现不同品种、不同批次制造残留而造成金属钝化剂含量不能满足指标要求；在使用过程中，大量添加的金属钝化剂掩盖了劣质基础油对潜在腐蚀性硫的影响，导致有害酸类物质的形成及对金属的腐蚀，威胁电气设备的安全运行。因此，跟踪监测新油和在用油中的金属钝化剂含量都显得十分重要。IEC 60296:2020中矿物绝缘油中苯并三氮唑及其衍生物类金属钝化剂，如N-2 (2-乙基己基)-氨甲基-甲基苯并三氮唑（TTAA）、苯并三氮唑（BTA）和5-甲基苯并三氮唑（TTA）含量使用IEC 60666测定，规定A型油和B型油中以上类型的金属钝化剂含量为检测不出（<5mg/kg）或供需双方协商确定。
其他添加剂，如带电倾向抑制剂、析气性改进剂、降凝剂等，IEC 60296:2020规定为无通用要求，但供应商应报告所有添加剂的类型，及抗氧化添加剂、钝化剂的浓度。
3.3.8 2-糠醛及相关组分
矿物绝缘油中的2-糠醛及相关组分的存在，可能是油品的生产过程中溶剂精制再蒸馏操作不当或者是被用过的矿物绝缘油所污染导致的。矿物绝缘油在使用过程中，糠醛和呋喃衍生物是评估运行设备固体绝缘老化程度的依据，因此应控制矿物油绝缘油中2-糠醛及相关组分含量，以排除对设备运行过程中检测的干扰，相关组分包括5-羟甲基-2-糠醛（5HMF）、2-糠醇（2FOL）、2-乙酰基呋喃（2ACF）和5-甲基-2-糠醛（5MEF）等。IEC 60296:2020中规定A型油和B型油中每一种2-糠醛及相关组分含量均为检测不出，即每个组分含量都小于0.05mg/kg。供需双方协商一致时，若不影响应用，糠醛含量可高于指标限值。
3.3.9 产气特性
分析变压器油中溶解的气体成分可以作为检测变压器内部发生故障的依据。一些新油在没有电气设备绝缘材料或电场下，同样能产生大量的气体（如氢气、甲烷、乙烷或这些气体的混合物），称为热氧化应力下的产气特性，与电气设备内部故障无关。这一现象会导致产生大量气体，造成油中溶解气体分析（DGA）结果失效，因此有必要提供产气特性信息，以帮助用户区分电气设备的真实故障和由热氧化应力引起的气体产生。IEC 60296:2020中对A型油规定了产气特性项目要求，指标为无产生气体，即氢气、甲烷和乙烷气体含量均小于50μL/L；对B型油没有规定指标，原因是没有充分的数据确定指标限值。
3.3.1 0 与稳定性有关的性质（芳烃含量、多环芳烃组成、折射率）
矿物油含有不同种类的芳烃，包括单环芳烃、双环芳烃、三环芳烃等。芳烃含量以及它们的组成是特定石油产品的特征，反映了其结构稳定性的信息。折射率也同样，它与油的成分和精炼过程有关。IEC 60296:2020中增加了组成性质为附加性质，包括芳烃含量、多环芳烃组成和折射率项目，规定为无通用要求。
3.4 运行特性
3.4.1 带电倾向（ECT)
带电倾向是表征变压器在一定外界条件下流过固体绝缘表面时产生电荷的能力。这种电荷会导致能量放电，从而导致变压器故障。对于高压（HV）和超高压（EHV）变压器，油品的带电倾向是其某些设计重要指标。IEC 60296:2020中将带电倾向列为附加性质，没有规定项目指标。
3.4.2 润滑性能
浸入并运行在绝缘液体中的分接开关等机械设备要求液体具有足够良好的润滑性能。IEC60296:2020中增加润滑性能为附加的性质，没有规定项目指标。
3.4.3 泡沫特性
硅酮、邻苯二甲酸盐、其他表面活性化学物质等，这些化合物可以在变压器脱气时产生泡沫，导致矿物绝缘油难以或不能充分脱气。IEC 60296:2020中增加泡沫特性为附加的性质，没有规定项目指标。
3.5 健康、安全和环保特性（HSE)
某些稠环芳烃属于致癌物质，需要控制其在矿物绝缘油中的含量，确保其浓度维持在可接受的水平。IEC 60296:2020中将稠环芳烃（PCA）含量的指标由不大于3 wt%修改为小于3 wt%。
4 IEC 60296:2020标准的新修订对产品发展趋势的影响
从IEC 60296:2020的修订内容及其与现行国标GB 2536-2011的比较来看，IEC 60296:2020标准提高了对油品的总硫含量、界面张力、2-糠醛及相关化合物项目的指标要求、新增了潜在腐蚀性硫、二苄基二硫醚（DBDS）、色号、金属钝化剂和其他添加剂、产气特性等项目的指标要求，附加性质项目包括油品对颗粒含量、热性能（导热系数、比热容和热膨胀系数）、组成性质（芳烃含量、多环芳烃组成和折射率）、带电倾向（ECT）、泡沫特性和润滑性能等项目，无具体指标要求。IEC 60296:2020标准对矿物绝缘油不允许或在供需双方协商一致的情况下严格控制金属钝化剂的添加量、不允许添加含硫抗氧剂DBDS，不允许存在潜在腐蚀性硫化物，甚至附加性质中对热性能、组成性质、泡沫特性和润滑性能等方面的要求，一致表明，矿物绝缘油的性能将更多地依赖于基础油的性能，需要通过加氢工艺技术来加深基础油的精制深度，进一步提高变压器油基础油的质量。
基于以上分析，可以判断变压器油产品的发展趋势为：
1）不添加或在供需双方协商一致的情况下严格控制金属钝化剂的添加量。
2）进一步降低硫含量，不添加含硫抗氧剂二苄基二硫醚（DBDS）、腐蚀性硫和潜在腐蚀性硫化物。
3）更广泛、更深程度地采用各种加氢工艺技术，加强基础油的精制深度，提高基础油的质量。
4）在产品生产过程中的质量控制和出厂检验方面，新增质量控制项目或加严质量控制指标，排除因新油质量问题对油品运行状态监测的干扰，保证变压器的运行安全性。
5 结论
1）针对IEC 60296:2020国际标准的新变化，在标准修订跟进方面，现行国标GB 2536-2011也应新增质量控制项目和质量控制指标，排除因新油质量问题对油品运行状态监测的干扰，保证变压器的运行安全性。
2）针对IEC 60296:2020国际标准的新变化，在产品生产开发方面，应更多地采用加氢工艺技术，加强基础油精制深度，提高基础油自身的氧化安定性、抗腐蚀性、低硫性及其他性能，进一步降低有害物质的含量，并避免添加含硫抗氧剂二苄基二硫醚（DBDS），不添加或在供需双方协商一致的情况下严格控制金属钝化剂的添加量。