变压器油,工业白油,抗磨液压油专业厂家—淄博勤润

0 引言
    变压器油的抗氧化和抗老化性能是变压器油非常重要的指标，是变压器油使用等级划分的重要基础[1-2]，也是变压器制造商选择变压器油的主要依据。变压器运行过程中产生的故障除自身绝缘问题外，均与变压器油的抗氧化和抗老化差有着直接的关系。变压器油在运行温度条件下，因受溶解在油中的氧气、电场、电弧及水分、杂质和金属催化剂等影响，会发生氧化、裂解等化学反应而不断变质，生成过氧化物及醇、醛、酮、酸等氧化产物，再经过缩合反应生成油泥等不溶物，这些氧化产物会降低油的绝缘性能，对变压器的绝缘结构和散热性能造成致命的影响，因此变压器油的氧化安定性是保证变压器长期安全运行的一项重要指标。
1 试验方法概述
    经典的氧化或老化试验周期长，且试验过程操作繁琐，一直以来人们都希望能有快速的替代方法。目前国内外普遍采用的评价变压器油氧化安定性的试验方法按检测原理可分3类：一类是经典的氧化/老化试验；另一类是氧化诱导期快速试验方法，即旋转氧弹法；第三类是高压差示扫描量热快速试验方法。
1.1 氧化/老化试验法
    国内氧化安定性评价方法主要有SH/T 0206《变压器油氧化安定性测定法》、GB/T12580《加抑制剂矿物绝缘油氧化安定性测定法》及NB/SH/T0811—2010《未使用过的烃类绝缘油氧化安定性测定法》；国外有ASTM D2440《矿物绝缘油氧化安定性测定法》、IEC 61125《未使用烃类绝缘油氧化安定性评价法》。这类方法的试验原理是：规定量的绝缘油样品在一定长度的铜线催化剂存在下，保持在100℃、110℃或120℃以恒速通入一定量的空气或氧气。氧化安定性的程度由测得的氧化一定周期（164h或500h）后的挥发性酸、油溶性酸和沉淀来确定。
    老化试验法有DL/T429.6、ASTM D1934和DIN51554（Baader老化），其试验原理是：规定量的绝缘油样品在一定长度的铜线催化剂存在下，保持在110℃或115℃进行开口杯老化试验，老化程度由测得的老化一定周期（72h或96h）后的油溶性酸、沉淀和介质损耗因数等来确定。
1.2 旋转氧弹法
    ASTM D 2112（SH/T 0193）旋 转 氧 弹 法(RBOT)的试验原理是：将试样、蒸馏水和铜线圈放入一个玻璃盛样器内，然后把它放入氧弹中，氧弹内最初的氧气压力为620kPa，再放入140℃的油浴中，以100r/min的速度轴向旋转。当压力下降到低于最高压力172kPa时，结束试验，记录油与氧气的反应时间。试验方法可用来检测加抗氧剂矿物绝缘油的氧化安定性。
1.3 高压差示扫描量热法
    由于油品的氧化是放热反应，在差示扫描量热(DSC)曲线上会呈现一个明显的放热峰，因此可利用DSC研究油品的氧化安定性。为更好、更客观地评价油的氧化安定性，可在高压氧气条件下加速油品的氧化速度进行DSC试验，即采用加压差示扫描量热法（PDSC），它具有微量、快速等优点[3]。PDSC法常通过程序升温来测定起始氧化温度(IOT)，是评价基础油抗氧化稳定性优劣的一种十分有效的方法[4]。IEC TR 62036可用于绝缘油（变压器油）氧化安定性的快速评定，其试验方法是在300b/inch2（绝对压力）的氧气气氛中，使4mg样品以20℃/min的速率从30℃升至130℃，以2℃/min的速率从130℃升至180℃，然后以1℃/min的速率从180℃升至210℃，测定试样的起始氧化时间和温度，起始氧化时间越长和温度越高，表明样品的氧化安定性越好。
2 试验
2.1 主要试验材料
    试验材料主要选择国内用于生产变压器油的典型基础油：不同芳烃含量的环烷基基础油Oil1、Oil2和Oil3，低芳烃含量的石蜡基基础油Oil4。加剂变压器油以4种基础油为原料，分别加入适量的抗氧剂T1、T2、T3和T4而成。其中，抗氧剂T1为酚型抗氧剂，工业品，兰州三叶石油化工厂生产；抗氧剂T2为硫醚酚型高温抗氧剂；抗氧剂T3为硫醚酚型高温抗氧剂；抗氧剂T4为硫酯酚型高温抗氧剂，T2～T4均为工业品，CIBA公司生产。基础油样品的典型性质见表1。
2.2 试验方法及仪器
    经典的氧化试验采用NB/SH/T0811和IEC61125C来评定变压器油的氧化安定性，氧化安定性测定仪型号为K56190，美国KOEHL公司生产。氧化诱导期的快速试验方法即旋转氧弹法采用ASTMD2112评定，旋转氧弹仪(RBOT)型号为K70490，美国KOEHLER生产；差示量热扫描快速试验方法采用IEC 61125C评定，高压差示扫描量热仪（PDSC）型号为DSC204HP，德国耐弛公司生产。
3 结果与讨论
3.1 采用3类方法对比考察变压器油基础油氧化安定性
    以4种变压器油基础油为试验原料，分别采用3类氧化安定性评定方法进行试验，并对试验结果进行对比分析。
图1是采用经典的氧化试验检测得到的结果。由图1可知，由于氧化后的产物越少越好，4种基础油氧化安定性的顺序是Oil2>Oil4>Oil3>Oil1。
    图2是采用旋转氧弹仪测试得到的结果。氧气压力下降得越慢，样品的氧化安定性越好，由图2可知，4种基础油的氧化安定性依次为Oil4>Oil3>Oil2>Oil1。图3是采用PDSC仪器测试得到的结果。初始氧化时间越长和初始氧化温度越高，样品的氧化安定性越好，由图3可知，4种基础油的氧化安定性大小依次为Oil4>Oil3>Oil 2>Oil1。
    采用PDSC仪器测试得到的结果与采用旋转氧弹仪测试得到的结果一致，但与采用经典氧化试验得到的结果相差甚远，说明这两类快速评定方法不适于替代经典氧化试验法用于基础油氧化安定性能的评价。
3.2 采用3类方法对比考察含抗氧剂变压器油的氧化安定性
    以4种变压器油基础油为试验原料，分别加入0.3%的抗氧剂T1，样品名称依次为T1 Oil1、T1Oil2、T1 Oil3和T1 Oil4，分别采用3类氧化安定性评定方法进行试验，并对试验结果进行对比分析。图4是采用经典氧化试验测试得到的结果。由图4可知，4种基础油加入相同含量抗氧剂后其氧化安定性的顺序是T1 Oil4=T1 Oil3>T1 Oil2>
T1Oil1。
    图5是采用旋转氧弹仪（RBOT）测得的结果，由图5可知，4种基础油加入相同含量抗氧剂后的氧化安定性依次为T1 Oil4>T1 Oil3>T1 Oil2>T1Oil1。图6是采用PDSC仪器测得的结果。由图6可知，4种基础油加入相同含量抗氧剂后的氧化安定性大小依次为T1 Oil4>T1 Oil3>T1 Oil2>T1Oil1。
对比图4～图6的结果，对于不同类型基础油中加入同一类型抗氧剂后的氧化安定性能评定试验，经典氧化试验与旋转氧弹法（RBOT）和高压差示量热扫描法（PDSC）的试验结果基本一致，这两类快速评定方法适用于同一类型抗氧剂在不同类型基础油中抗氧化效果的评价。这是由于加剂变压器油的氧化安定性主要依靠抗氧剂的抑制作用和消耗速率，而旋转氧弹法（RBOT）和高压差示量热扫描法（PDSC）能够很好地反应出抗氧剂消耗速率，因此，与经典氧化法的评定结果具有很好的一致性。
3.3 采用3类方法对比考察不同类型抗氧剂对变压器油氧化安定性的改善作用
    基础油Oil2是国内生产变压器油用量最大及性质最典型的样品，以Oil2为试验原料，分别加入0.3%的抗氧剂T1、T2、T3和T4，依次命名为T1 Oil、T2 Oil、T3 Oil和T4 Oil，分别采用3种方法考察4种类型抗氧剂的作用效果，试验结果见图7～图9。
    图7是采用经典氧化法测得的结果。由图7可知，加入不同类型抗氧剂后变压器油的氧化安定性顺序是T2 Oil>T1 Oil >T3 Oil>T4 Oil，T2 Oil油的氧化生成物最少，T2对油的氧化安定性能改善效果最好，T4 Oil油的氧化生成物最多，T4对油的氧化安定性能的改善效果最差。图8是采用旋转氧弹仪（RBOT）测得的结果。
    由图8可知，T2 Oil油的氧气压力下降最慢，T2对油的氧化安定性能改善效果最好，T4 Oil油的氧气压力下降最快，T4对油的氧化安定性能的改善效果最差。图9是采用PDSC仪器测得的结果。由图9可知，4种油样的氧化初始氧化时间和温度非常接近，差异非常小，不能明显区分T1、T2和T3的抗氧化效果；4种油样的氧化安定性依次为T2 Oil>T3 Oil>T1 Oil>T4 Oil。总结3类氧化安定性评定方法对4类抗氧剂对氧化安定性的改善效果，T2对提高油氧化安定性的效果最好，T4对提高油的氧化安定性的效果最差。但是，3类氧化安定性评定方法在对T1 Oil和T3 Oil的氧化安定性的提高效果上有不同的结论。因此，对于在同一类型基础油中考察不同类型抗氧剂的作用效果时，采用PDSC仪器评定法不能明显区分T1、T2和T3的抗氧化效果，其得到的结论需要慎重考虑，不能作为主要的试验手段。采用旋转氧弹仪（RBOT）的评定结果与经典氧化法的评定结果一致性略好，可以作为评定的前期辅助方法。
4 结论及建议
    （1）在变压器油基础油氧化安定性能的评定上，旋转氧弹法（RBOT）和高压差示量热扫描法（PDSC）的评定结果与经典氧化试验结果相差较大，这两类快速评定方法不适用基础油的氧化安定性能评价；
    （2）旋转氧弹法（RBOT）和高压差示量热扫描法（PDSC）能够很好地反应出抗氧剂消耗速率，在考察一种抗氧剂在不同类型基础油中的抗氧化效果时，其评定结果与经典氧化法的评定结果具有很好的一致性，适用于产品配方方案的初期评价；
    （3）旋转氧弹法（RBOT）和高压差示量热扫描法（PDSC）在考察不同类型抗氧剂的作用效果时，其评定结果与经典氧化法的评定结果有一定偏差，高压差示量热扫描法（PDSC）评定的结果不好区分，不适用于产品配方方案的初期评价，而旋转氧弹法（RBOT）的评定结果与经典氧化法的评定结果一致性略好，适用于产品配方方案的初期评价。