作为油浸式设备的绝缘和散热介质,变压器油的性能对设备运行可靠性至关重要。随着能源结构调整,煤基变压器油因原料可控、电气绝缘性能优异等优势逐步应用,针对变压器运行油量不足的补油需求,规范要求优先添加合格的同类型新油 (油基、牌号、添加剂相同且性能达标), 特殊情况下允许混用不同牌号新油,但需预先试验 [1‑2]。为填补煤基绝缘油混用技术空白,通过混油模拟试验,研究了煤基变压器油 (FI45X) 与某石油基变压器油不同配比混合后的性质,揭示了其性能演变规律,为优化设备用油资源、实现油品多元化供应提供了重要技术支撑。
1 试验材料与方法1.1 试验油样
煤基变压器油 (神木富油 FI45X): 原料为陕北煤炭干馏后中低温煤焦油的全馏分,通过加氢处理、异构降凝、加氢补充精制,深度脱除不饱和组分,沥青脱除率 98.24%, 胶质脱除率 99.13%, 产物以环烷烃、异构烷烃为主,含少量单、双环芳烃 [3], 产自神木富油 50 万 t/a 中低温煤焦油全馏分加氢制环烷基特种油品工业示范化装置。
石油基变压器油:选用国内主流厂商生产的环烷基变压器油。
1.2 测试项目及方法
此次试验采用的主要测试项目、分析方法均按照 GB 2536—2011 标准要求的分析方法进行相应产品性质分析。
1.3 试验流程
煤基变压器油 (FI45X, 煤基变压器油) 与石油基变压器油 (石油基变压器油) 进行理化性质对比。混油试验依据 DL/T 429.6《电力系统油质实验方法‑运行油开口杯老化测定法》及 GB/T 7594—2017《运行中变压器油质量》标准 [4‑5], 评估油品混用可行性。将两种油按体积比 1∶0,9∶1,1∶1,1∶9,0∶1 混合并搅拌均匀,测定混合油样的介损、酸值、油泥、色度及倾点。剩余混合油样按标准装入含铜丝的三角锥形瓶,于 115 ℃烘箱中恒温老化 72 h。冷却至室温后,再次测定上述五项指标。
1.4 试验结果与分析
1.4.1 介质损耗因数
老化前后的油样均测定介质损耗因数。通过介质损耗因数测试结果,可以看出,煤基变压器油与石油基变压器油按不同比例混油老化后的介损较老化前,数值略有增大,但变化幅度较小,在合理范围内,满足 DL/T 429.6 标准要求。
1.4.2 酸值
老化前后的油样均测定酸值。通过酸值测试结果,可以看出不同比例混油老化后,煤基变压器油与石油基变压器油老化前后,酸值互有增减;但变化幅度较小,仍在要求范围内,满足 DL/T 429.6 标准要求。
1.4.3 色度测试
混合均匀后的油样老化前、后均进行色度测试。通过色度测试结果,可以看出煤基变压器油与石油基变压器油按不同比例混油老化前后油品色度没有变化,满足 DL/T 429.6 标准要求。
1.4.4 倾点
混合均匀后的油样老化前、后均进行倾点测试。通过倾点测试结果,可以看出按不同比例混油老化后倾点较老化前略微升高,但满足 DL/T 429.6 标准要求。
1.4.5 油泥
混合均匀后的油样老化前、后均参照 DL/T 429.6《电力系统油质实验方法‑运行油开口杯老化测定法》进行油泥检测,检测结果为所有油样无油泥。
从老化后性能分析结果看,煤基变压器油 (FI45X) 老化后介质损耗因数、酸值比石油基变压器油的性能优异。混油老化后的酸值、介损、色度以及沉淀均没有异常。分析原因主要有两个,一方面,富油 FI45X 煤基变压器油原料虽然是中低温煤焦油,但生产工艺也为高压加氢,2 种变压器油通过加氢反应均实现了原料不饱和组分的深度加氢,脱除了油品中的有害杂质,主成分均为环烷烃和异构烷烃,适量单、双芳烃存在,所以两种变压器油按不同比例混合无化学反应发生,更无产生有害物质。另一方面,两种变压器油抗氧剂均为 T501, 只不过是生产厂家不同,因此两种绝缘油按不同比例混合后不会发生反应。
2 结论
1. 神木富油 FI45X 煤基变压器油可与国内主流石油基变压器油按任意比例混合。
2. 两种变压器油按不同比例混合老化前后介损、酸值、倾点互有增减,酸值、油泥、色度无变化,混油后以上性能均满足 DL/T 429.6 标准要求。