变压器油结构组成对其氧化安定性与析气性的影响|淄博市临淄勤润油脂化工厂

变压器油的氧化安定性是保证变压器长周期安全运行的重要指标，不同结构组成及其在基础油中质量分数的差别，对基础油的氧化安定性的影响差异很大。析气性是变压器油在高压电场下，烃分子发生化学变化时放出或吸收气体的性能，取决于变压器油的结构组成。由于变压器油需要长期在高压电场下工作，不允许经常换油，因此，以上２项性能的好坏，直接决定变压器油的使用寿命和维护成本。变压器油基础油是由不同烃类化合物组成的混合物。其中，链烷烃低温性能差，对氧化产物的溶解度低，在变压器导管中容易形成沉积沉淀，分子结构呈直线或分枝型；环烷烃具有优异的低温特性，溶解能力较链烷烃高，环结构中通常有5-7个碳原子；变压器油中的芳烃都是烷基化的，一般有良好的电气特性和吸气特性，其中单环芳烃在氧化过程中比较稳定。为了获得最佳运行特性，变压器油必须含有适当比例的烃类组分，而该组分取决于原油性质与制备工艺。本工作以中海油环烷基常二线馏分油为原料，LH-23和RJW-2为加氢催化剂，采用不同加氢工艺制备变压器油基础油，分析了油品结构组成对其氧化安定性与析气性的影响，为变压器油基础油的加工提供借鉴。
1 实验部分
1.1原材料
环烷基常二线馏分油，由中海石油炼化有限责任公司提供。LH-23催化剂，由荷兰壳牌公司生产。RJW-2催化剂，由中国石化石油化工科学研究院提供。烷基苯、双环芳烃（萘）、三环芳烃（菲），分析纯，由国药集团化学试剂有限公司提供。
1.2 样品制备
采用环烷基常二线馏分油，以LH-23和RJW-2为加氢催化剂，在操作压力15MPa、空速0.5H 、氢油比（体积比）1000:1、加氢处理温度依次为208,290,300,310,320℃的条件下，制备不同碳型结构的变压器油基础油样品，依次标记为JZ1-JZ5。
1.3 仪器与测试
采用法国Normlab公司制造的LT/OXS-198000/M型测试仪测定绝缘油氧化安定性。采用美国Mettler公司制造的T700型全自动测定仪测定石油产品酸值。采用瑞士Haefely公司制造的2821型测定仪测定介质损耗因数。采用北京先华科技有限公司制造的TYS-3672A 型测试仪测定绝缘油析气性。
变压器油基础油的质谱组成委托中国石化石油化工科学研究院分析。
测定油品的密度、运动黏度、碳型分布、结构组成（质谱）、闭口闪点、氧化安定性、析气性、介质损耗因数、酸值。
2 结果与讨论
2.1 变压器油结构组成对氧化安定性的影响变压器油与氧气有较强的亲和作用，在水分、铜铁等导线材料的催化剂作用下，氧化是必然的过程。随着油品氧化程度的加深，会生成酸及酸性物质，提高油品的导电性，降低油品的绝缘性，腐蚀设备构件中的铜、铁等金属材料，所生成的金属盐是油品进一步氧化的催化剂，加速油品的氧化过程。由表 1可知：随着变压器油加氢反应温度升高，精制程度加深，油品中的芳烃总碳原子质量分数（CA值）逐渐减少，饱和烃（环烷烃和链烷烃）总碳原子质量分数（CN和CP值）逐渐增大，油品氧化后的酸值、油泥质量分数、介质损耗因数均减小，氧化安定性变好；在工艺条件范围内，CA值在13.9％时，油品的氧化安定性已符合GB 2536-2011，但是其中油泥的质量分数已接近标准的上限；CA值在5.0％时，基础油的氧化安定性最佳。
反应温度升高，精制程度加深，基础油中饱和烃（总链烷烃和总环烷烃）的质量分数由64.2％增至80.6％，增幅仅为 25.5％；而芳烃的质量分数由35.8％降至19.4％，降幅为45.8％，油品氧化后的酸值逐渐降低。这说明芳烃对油品的氧化安定性影响最大；多环芳烃质量分数由1.7％降至0，降幅为100％；双环芳烃质量分数由12.0％降至2.6％，降幅为78％；单环芳烃质量分数由22.1％降至16.8％，降幅为23％，基础油氧化后的酸值逐渐降低。这说明多环芳烃较单、双环芳烃对基础油氧化安定性的影响更大。
2.2 变压器油结构组成对析气性的影响
析气试验是将具有较高温度的油品置于高压电场下，当油气界面发生电离时，测量规定时间内油品的放气量或吸气量。由表1还可知，随着变压器油加氢精制程度加深，基础油的析气值逐渐增大，析气性变差。这说明芳烃质量分数越少，在高压电场的作用下，油品越趋向于放出气体。当CA值为8.5％时，基础油的析气值已经超过5.0mm/min；当CA值为5.0％时，基础油的析气值增至18.8mm/min，析气性急剧变差，已不能满足正常使用另外，以JZ4作为变压器油基础油样品，分别向其中添加单环芳烃（烷基苯）、双环芳烃（萘）、三环芳烃（菲），添加质量分数为0-3％，考察不同环数的芳烃对变压器油析气性的影响。
由图1可见，当萘的加入质量分数仅为1％时，基础油析气值已由5.3mm/min降至-3.5mm/min，而单环和三环芳烃对改善油品析气性的效果均不明显。这说明双环芳烃对变压器油析气性的影响最显著。因此，基础油中应尽可能保留双环芳烃综上所述，为保证变压器油基础油的氧化安定性符合GB 2536-2011并具有良好的析气性，同时对油泥、抗氧剂等具有良好的溶解性，基础油中的CA值应保持在9％-13％。
3 结论
3.1 随着加氢反应温度升高，精制程度加深，变压器油基础油中饱和烃（总链烷烃和总环烷烃）的质量分数由64.2％增至80.6％，芳烃的质量分数由35.8％降至19.4％，油品氧化后的酸值逐渐降低，油品的氧化安定性变好，但同时析气值逐渐增大，析气性变差。
3.2 随着加氢精制程度加深，变压器油基础油中多环芳烃由1.7％降至0，双环芳烃由12.0％降至2.6％，单环芳烃由22.1％降至16.8％，说明多环芳烃较单、双环芳烃对基础油氧化安定性的影响更大。
3.3 在CA值为8.5％的变压器油基础油中加入萘的质量分数仅为1％时，油品的析气值由5.3mm/min降至-3.5mm/min，说明双环芳烃更适合改善基础油的析气性。

变压器油,工业白油,抗磨液压油专业厂家—淄博勤润

变压器油

工业白油

抗磨液压油

联系方式

最新文章

变压器油,工业白油,抗磨液压油专业厂家—淄博勤润

变压器油

工业白油

抗磨液压油

联系方式

相关文章

最新文章