概述
为使变压器油的性能更加完备,延长油的运行寿命,人为地向油中加入了各种添加剂,如降凝剂、阻化剂、抗吸水剂、抗析气剂、油流带电消除剂、抗氧化剂等。目前应用的各种变压器油均易滋生微生物,因此油中还应添加抗菌剂。诸多的添加剂暂且不谈,这里着重讲一下油中的抗氧化剂,简称抗氧剂。
天然抗氧剂
目前广泛应用的变压器油,均以白土做最后的补充精制,但不宜精制过度。其原因是有意保留油中的酚类和树脂成分,因为当其含量甚微时,对油的电气性能无大影响,而对油品又可起到自然抗氧化的作用。
变压器油是从石油中分馏出的。在同一馏程内,沸点相同的各种成分均可汽化成为馏分油。因此,馏分油的成分十分复杂,需精制后方可成为纯净的变压器油。精制的工艺方法很多,但目的是一个,即清除掉馏分油中的不良成分,使油成为纯正的、非极性分子的烃类结构。
应注意的是,无论采用何种工艺方法进行精制都要适度。若精制不足,油中的不良成分含量过高,会影响油的低频性能;若精制过度,油中的芳烃、酚类、树脂质等成分将被除尽,则会影响油的高频性能。因此,在保证油的绝缘性能的前提下,应微量地保留油中的酚类和树脂质成分,借以消除油被氧化时产生的游离基(R)。这些被有意识地保留下来的微量成分被称之为油本身自存的天然抗氧剂。变压器油是比较纯正的烃类混合物。
油自炼油厂诞生后,即受到空气中氧的威胁。油被氧化的作用每时每刻都在进行,作用程度则与条件有关。新油之所以能够较长时间保持其特性,就是因为油中存在自身的天然抗氧剂、可及时消灭油中产生的R基,从而保持油的本色基本不变。
油中的人工抗氧剂
油中的天然抗氧剂数量有限。为了进一步保护油的特性,延缓油的氧化、劣化进程,可在新变压器油中加入人工抗氧剂。当油中的天然抗氧剂耗尽后,人工抗氧剂将继续对油起抗氧化保护作用。人工抗氧剂品种繁多,主要可分为如下三类:
第一类,如对羟基二苯胺、苯基胡•萘胺等,主要功能是消灭油氧化时产生的R基,而对烃类氧化时产生的烷基过氧化氢( ROOH)的分解则无控制作用;
第二类,如二乙基对位苯二胺、4. 4-=胺基二硫化物等,主要功能是既能消灭油氧化时产生的fi基,又能控制油中ROOH的分解,其作用比较全面。
第三类,如2.6二叔丁基对甲酚,又称T501,其作用介于前二者之间,即对油中的R基有一定的消灭功能,但对油中ROOH分解的控制作用不大。T501抗氧剂呈白色粉状晶体,熔点68~70C,抗氧化作用是中断油液的连锁反应,延长其使用寿命,对油的适应性良好。目前,在石蜡基变压器油中,多数是加入T501抗氧剂。
实际经验表明,油中加入的T501,在油品净化中易被吸附和分解。故在油务管理中应及时检测油中T501的含量,以便调整。另外,在油品管理中,油若被金属成分所污染,油中的铜、铁等成分含量增高,油将在组合金属催化作用下急剧地劣化。在这种情况下,油中的T501抗氧剂是无效的,因为T501不能有效地阻止ROOH的分解。此类被污染油,应在净化后加入第二类抗氧剂较为合适。
在电力变压器运行条件下,油必然会被氧化,因此,石蜡基油品中加入抗氧剂成分是对油自身的保护措施,可以延长油的使用寿命。当油中的人工抗氧剂耗尽后,其氧化速度急剧加快,并迅速劣化,此时的油应退出运行,对其进行净化处理,待补充加入新的抗氧剂后,再重新投入运行。
目前变压器油中加入的T501,即2.6二叔位丁基对甲酚,是属第3类抗氧剂,其加入量为油重的0. 3%~0.5%。正常油中的抗氧剂对油品有一定的保护作用,可使油在相当长(几年)的时间内不出现异常问题。油品中加入人工抗氧剂的缺点是,当油品中抗氧剂耗尽后,油的氧化速度将加快,使油品在短期内迅速劣化。但油经净化处理后,可再补充抗氧剂,再度使油投入运行。