0 引言
国际电工委员会(IEC)于2020年6月26日发布了最新的第5版《电工液体—电力设备用矿物绝缘油》:IEC60296—2020标准,新标准在2012年第4版的基础上对绝缘油的技术指标进行了修订,以推动和引导绝缘油技术发展。
需要说明的是IEC60296—2020标准中包含了变压器油和开关油,这里所说的最新变压器油IEC标准仅指IEC60296—2020标准中的变压器油部分。
作为国际上采标率最高的标准,准确理解和掌握IEC60296—2020新标准对国内变压器油的技术进步,变压器油的出口市场和变压器油的质量控制具有积极的指导作用。
1 IEC60296—2020标准主要修订内容
与2012年第4版相比,2020年发布的第5版IEC60296标准有重大的技术变更,更加符合变压器的技术进步。IEC60296—2020标准主要的技术变更有:(1)适用于在交付状态下未使用的变压器油和回收变压器油规范和测试方法,即未使用的新变压器油和回收变压器油(电气设备上取下重新加工或回收再生)都采用此标准;(2)标准名称由“变压器和开关设备用的未使用过的矿物绝缘油”修订为“电力设备用矿物绝缘油”;(3)根据性能定义了A型变压器油和B型变压器油。A型变压器油为含抗氧剂的高级变压器油,相当于IEC60296—2012标准中的特殊变压器油;B型变压器油为标准变压器油,相当于IEC60296—2012标准中的通用变压器油,分为含抗氧剂的通用变压器油(以I表示),不含抗氧剂的通用变压器油(以U表示)和含微量抗氧剂的通用变压器油(以T表示)3个品种;(4)规定了字母代码,变压器油以字母T表示,未使用的变压器油以字母V表示,回收变压器油以字母R表示等,含抗氧剂的变压器油以字母I表示,不含抗氧剂的变压器油以字母U表示,含微量抗氧剂的变压器油以T表示。这样从变压器油的字母组合中就能读懂变压器所属类别、级别和相关性能,如TVAI变压器油就表示含抗氧剂的未使用的高级变压器油、TRAI表示含抗氧剂的回收的高级变压器油、TVBU表示不含抗氧剂的未使用的标准变压器油,方便了对变压器油的识别。其修订的主要内容见表1(特别说明,IEC60296标准中包含了变压器油和开关油,在此仅讨论变压器油)。
从表1中可以看出,IEC60296—2020标准中增加了变压器油色号,界面张力和产气特性技术指标;对变压器油中微量抗氧剂的含量及稠环芳烃(PCAs)的含量控制更为严格。
2 IEC60296—2020标准与GB2536—2011标准
中国《电工流体变压器和开关用的未使用过的矿物绝缘油》:GB2536—2011国家标准是依据《电工液体—变压器和开关设备用的未使用过的矿物绝缘油》:IEC60296—2003标准制定的,相对于最新的IEC60296—2020标准版本而言,GB2536—2011标准落后了17年,IEC60296—2020标准与我国GB2536—2011标准的主要差异见表2(见下页)(特别说明,GB2536—2011标准中包含了变压器油和开关油,在此仅讨论变压器油)。
从表2的主要差异中可以看出,与IEC60296—2020标准相比,GB2536—2011标准缺少变压器油色号,界面张力,潜在腐蚀性硫,二苄基二硫(DBDS)含量,金属钝化剂和产气特性技术指标;对糠醛及相关组分,稠环芳烃(PCAs)含量和特殊变压器油(A型变压器油)不如IEC60296—2020标准严格。两者最大的差异是腐蚀性硫问题,IEC60296—2020标准中不仅增加了潜在腐蚀性硫项目,而且对具有抑制腐蚀性硫的金属钝化剂进行控制,不允许添加金属抑制剂和二苄基二硫(DBDS)。
从IEC60296标准修订来看,2020年版本(第5版)提高了变压器油抗氧化性能、抗腐蚀性及高温稳定性等要求,目的是减少因变压器油质量造成变压器故障、减少因添加剂存在造成的对变压器油腐蚀性硫的误判、减少变压器油自身气体含量对变压器运行情况的误判。这些都是GB2536—2011标准欠缺的地方。
3 从标准修订看变压器油的发展趋势
从IEC60296—2020标准看,矿物变压器油的发展趋势为:(1)非加氢精制的基础油不适合作变压器油,主要体现在非加氢精制基础油中的活性硫或非活性硫对腐蚀性硫和潜在腐蚀硫有较大的影响。这是因为变压器局部过热容易造成油中非活性硫活化转为活性硫,形成硫化亚铜等腐蚀产物,加剧了变压器油的腐蚀性,降低了变压器油绝缘强度,最终导致变压器绝缘损伤;(2)非环烷基加氢基础油更加符合IEC60296—2020标准的质量要求,适宜生产高质量高性能的变压器油;(3)未来变压器油中不允许添加金属钝化剂,要靠基础油本身的结构和性能来提高变压器油的抗腐蚀性、降低因添加剂高温下不稳定导致溶解性气体产生而影响变压器油的运行;(4)IEC60296—2020标准直接取消了原变压器油的析气性和油流静电两项技术指标,因此对变压器油中的抗氧剂需要权衡;(5)更加关注变压器油的热应力产气特性;(6)对变压器油中的稠环芳烃致癌物含量的限制将日趋严格。
4 标准修订对变压器油市场的影响
在国际上,Nynas公司于2020年12月28日完成了变压器油的更新,推出了Nytro 10XN变压器油、Nytro 4000X变压器油、Nytro Gemini X变压器油、Nytro Lyra X变压器油等符合IEC60296—2020标准的变压器油,这些变压器油均为TVAI变压器油(含抗氧剂的未使用的高级变压器油);还推出了符合IEC60296—2020标准的不添加抗氧剂的Nytro Libra变压器油、Nytro Taurus变压器油和有微量抗氧剂的NYTRO 4000A变压器油,均为TVBU变压器(不含抗氧剂的未使用的标准变压器油)和TVBT变压器油(含微量抗氧剂的标准变压器油)。
壳牌公司和ERGON公司都推出了符合IEC60296—2020标准的变压器油。
在国内变压器油市场上呈现出国际公司,国有企业和民营企业三分天下的态势,国际公司采用IEC60296—2020标准,而国有企业和民营企业大多还在执行GB2536—2011标准。与国际接轨,执行新的EC60296—2020标准是必然的趋势。
目前困扰国产变压器油发展的问题有:(1)急需修订GB2536—2011标准,与国际标准接轨,目前这项工作正在展开;(2)提高变压器油基础油的质量,对基础油中的活性硫和非活性硫要严格控制:(3)不允许在变压器油中添加金属钝化剂[1-2]。
随着我国经济的发展和西部大开发战略的实施,电力需求快速增长,为满足大容量、长距离的电力输送,采用高压直流输电和超高电压交流输电已成为输变电技术的主要发展方向,对变压器油的质量也提出了更高的要求。中国石化润滑油公司紧跟变压器油的发展,同步开发了符合IEC60296—2020标准的TVBI-10变压器油(未使用过的含抗氧剂的B型变压器油),TVBI-40变压器油(未使用过的含抗氧剂的B型变压器油),TVAI-10变压器油(未使用过的含抗氧剂的A型变压器油)和TVAI-40变压器油(未使用过的含抗氧剂的A型变压器油),其主要的典型技术参数见表3。
从表3典型的技术参数中可以看到,中国石化润滑油公司用加氢基础油生产的变压器油的击穿电压高,介质损耗因数低,具有优良的电气性能。
5 结束语
第5版《电工液体—电力设备用矿物绝缘油》:IEC60296—2020标准对变压器油(基础油)的质量提出了更高的要求。
我国《电工流体变压器和开关用的未使用过的矿物绝缘油》:GB2536—2011国家标准滞后国际最新标准17年,IEC60296—2020新标准的实施对修订我国变压器油标准并与国际标准接轨,促进国内变压器油技术与国际变压器油技术同步发展具有积极的推动和引导作用。