国内外矿物型变压器油产品标准及产品性能分析

摘要：文章介绍了国内外现行的变压器油标准（如IEC标准、ASTM标准、GB 2536标准）和国内外知名品牌（Nynas、Shell、昆仑）变压器油产品现状，并对国内市场上的国际知名品牌（Nynas、Shell、昆仑）变压器油性质进行了对比分析。从国际变压器油标准对比情况看，IEC 60296和ASTM D3487是国际上最通用的标准，大部分国家标准都是在此基础上修改采用的。国内外知名品牌（Nynas、Shell、昆仑）变压器油性质对比分析表明：变压器油仍以环烷基变压器油为主，除了要具有优良的电气性能、低温性能及环保性等，更为重视变压器油运行安全性，保证产品不含腐蚀性硫化物、不存在潜在腐蚀性硫，同时要具有优良的抗氧化性能。

关键词：变压器油；变压器油标准；变压器油产品

中图分类号：TE626.35文献标识码：A

0引言

随着全球能源消耗不断增长，电能已达到无可替代的位置，在大的经济背景下，电力需求持续增长，尤其在我国，电网建设速度加快，规模不断扩大，体现在高压电网的技术日趋成熟和工程建设。而在这些电网输送技术与工程中，变压器是极其重要的输变电设备，其行业发展与电力工业的整体发展密切相关，我国变压器行业通过引进国外先进技术，使变压器产品品种、水平及高电压变压器容量都有了大幅度提高，那么，作为变压器中主要绝缘材料的矿物型变压器油，也就提出更高的技术标准和质量要求。

对于矿物型变压器油技术标准，国际上通用的有IEC 60296《Fluids for electrotechnical applications-Unused mineral insulating oils for transformers and switchgear 》和ASTM D3487《Standard Specification for Mineral Insulating Oil Used in Electrical Apparatus》标准，其中国际电工委员会IEC是世界上成立最早的、最具权威的国际性电工标准化机构。ASTM（美国试验材料学会）是美国最有权威的标准学术团体。因此，全球大多数国家以及变压器知名品牌制造商都是在IEC 60296和ASTM D3487标准的基础上，根据各自的性能要求和产品特点制定相应的国家标准和购油标准。

1变压器油标准体系

1.1国外变压器油标准

国际电工委员会（IEC）于2012年2月20日正式和实施了IEC 60296-2012标准第四版[1]。IEC 60296-2012标准仍保留2003版产品的分类模式，规定了变压器油和低温开关油性能要求（见表1），变压器油根据抗氧剂的含量划分为U、T、Ⅰ三类，同时又根据最低冷启动温度规定了低温性能。对于特殊应用场合的加剂油（Ⅰ类），在抗氧化性能和硫含量性能上提出了更高的要求。

从表1可以看出，IEC 60296-2012标准与2003版相比主要修改了以下内容：（1）增加了DBDS检测项目，要求检测不出；（2）增加了潜在硫腐蚀检测项目，IEC 62535；（3）增加金属钝化剂检测，要求检测不出或与采购商协商是否可以添加；（4）氧化安定性，要求含金属钝化剂的变压器油（采购商同意添加），氧化安定性试验在添加金属钝化剂前测定；（5）糠醛含量，由不高于0.1 mg/kg至不高于0.05 mg/kg；（6）增加产气趋势项目（ASTM D7150），采购商要求时提供；（7）对于特殊应用场合的加剂油，硫含量由不大于0.15%修改为不大于0.05%。以上这些修改内容严格控制了产生腐蚀性硫和产气趋势的现象，并要求不含金属钝化剂氧化安定性能满足指标要求。

ASTM D3487-2009标准[2]（见表2），根据抗氧剂含量分为I类（抗氧剂含量≯0.08%）和Ⅱ类（抗氧剂含量≯0.3%），该标准提出了苯胺点不小于63 ℃和析气性不能高于+30 mm3/min的要求，以保证变压器油具有适当的溶解性能和析气性能。而IEC 60296-2012标准对析气性指标未作通用规定，是交由变压器油使用者和生产商协商。ASTM D3487-2009标准与前一版（2000版及2006确认版）相比，主要变化是苯胺点指标取消了上限值84 ℃，从而使深度加氢精制的石蜡基变压器油也满足ASTM D3487-2009指标要求。

1.2国内变压器油标准

2012年6月1日以前，我国变压器油标准按电压等级分为普通变压器油（GB 2536-90）和超高压变压器油（SH 0040-91），是分别参照IEC 60296-82和ASTM D3487-82标准制定的。普通变压器油按低温性能分为10号、25号和45号3个牌号；超高压变压器油按低温性能分为25号和45号2个牌号。2012年6月1日，修订后的GB 2536-2011标准（见表3）在正式颁布实施后，原有变压器油标准及断路器油标准都作废。

GB 2536-2011与GB 2536-90相比，其牌号分类较为复杂，GB 2536-2011标准按抗氧剂的含量划分为U、T、I三类，同时又根据最低冷态投运温度分为5个牌号，以上牌号依据氧化安定性的优劣分为通用变压器油和特殊变压器油。从检测项目看，GB 2536-2011标准增加了“苯胺点”、“水溶性酸碱”、“2-糠醛含量”、“带电倾向”、“稠环芳烃（PCA）含量”和“多氯联苯（PCB）含量”等诸多项目；“酸值”的检测方法由老标准的GB/T 264（颜色指示剂法）修改为NB/SH/T 0836（电位滴定法），指标由≤0.03 mgKOH/g修订为≤0.01 mgKOH/g，并且氧化安定性采用了更为苛刻的NB/SH/T 0811进行评定。对于特殊变压器油，该标准规定氧化试验后酸值不大于0.3 mgKOH/g、油泥不大于0.05%、介损不大于0.050；要求总硫含量不大于0.15%，同时对带电倾向和析气提出了报告值。

GB 2536-2011标准修改采用IEC 60296-2003，与IEC 60296-2003的主要差异是：增加了“水溶性酸或碱”检测项目；同时对于特殊用途变压器油 “2-糠醛含量”要求更严格（≯0.05 mg/kg）。GB 2536-2011标准与IEC 60296-2012第四版标准相比有较大差距，没有DBDS、IEC 62535（DL/T 285-2012）潜在硫腐蚀、金属钝化剂含量和颗粒度检测项目及指标要求，因此该标准技术要求不如IEC 60296-2012标准严格。

2国内外变压器油产品现状

2.1国内外变压器油产品介绍

国际上变压器油知名品牌制造商Nynas和Shell公司，在2005年全球腐蚀性造成变压器事故调查中发现一些产品，如：Nytro10GBN、Nytro10GBX、Shell Diala B、Shell Diala DX因含有DBDS都存在硫腐蚀问题，因此这两家公司迅速对其产品进行调整更新。Nynas和Shell产品更新后，其产品分类见表4、表5。

全美最大的环烷基油生产商ERGON采用加氢技术生产的变压器油有4个牌号（见表6）：HyvoltⅠ、HyvoltⅡ、Hyvolt Ⅲ和Hyvolt ⅡC50B，其中，HyvoltⅡ和Hyvolt ⅡC50B满足ASTM D3487标准， HyvoltⅠ满足IEC 60296-12不加抑制剂油标准，Hyvolt Ⅲ满足IEC 60296-12加抑制剂油标准[6]。

目前国内的变压器油产品主要有中国石油的昆仑系列变压器油和中国石化的长城变压器油，均符合国家标准GB 2536-2011（和IEC 60296-2003）。长城变压器油（见表7）是由深度精制的石蜡基基础油和精选的抗氧剂组成，按照低温性能分为10、25、40、45共4个牌号[7]。昆仑系列变压器油（见表8）是由适度精制的低倾点环烷基基础油加入优质抗氧添加剂调制而成的高级别和普通级别变压器油，具有传热迅速、氧化安定性好、溶解性能好、电气性能优异等特点，按产品使用性能和氧化性能分为6个牌号，其中加抑制剂变压器油5个产品（4个特殊级别，1个通用级别），不加抑制剂变压器油1个产品（通用级别）。

2.2昆仑变压器油产品与进口变压器油产品性能分析

昆仑系列变压器油广泛应用在国内外主要变压器制造行业和国家重大工程建设项目。如KI25X变压器油应用于世界上首条投入商业运行的特高压输电工程-晋东南-南阳-荆门1000 kV特高压交流试验示范工程。KI45X变压器油应用于西北和新疆750 kV交流输变工程。KI50X和KI50GX变压器油应用于世界上最高电压等级的直流输电线路云-广±800 kV特高压直流输电线路和向家坝-上海、锦屏-苏南±800 kV特高压直流输电工程、宁东-山东±600 kV特高压直流输电线路及德阳-宝鸡、灵-宝背靠背、呼-辽等±500 kV高压直流输电工程。

在我国电网工程中，进口变压器油主要是Nynas公司、Shell公司及美国ERGON的产品，国内市场上的主要产品有Nytro 10XN、S3 ZX-IG和Hyvolt Ⅲ，这些产品匀为环烷基变压器油，符合IEC 60296-2012标准中变压器油质量要求。KI50X与Nytro 10XN性能对比见表9，表10为KI50GX与Diala S3 ZX-IG性能对比，表11为KI45X与Hyvolt Ⅲ性能对比。

从表9可以看出，KI50X变压器油的散热性能、常规性能、电气绝缘性能及氧化安定与Nytro 10XN在同一水平。从碳型分析看，KI50X的芳烃含量较高，溶解性能更好。但是KI50X变压器油含有少量金属钝化剂，而目前对于变压器出口配套用油，用户常常不允许添加。

从表10数据看，KI50GX的密度较大、芳烃含量较高，但两种油样都具有较好的析气性，从氧化安定性试验结果看，KI50GX要明显优于（Diala）S3 ZX-IG，但仍含有金属钝化剂。

从表11数据看，KI45X的倾点较高、密度较大、芳烃含量较高；从电气绝缘性能、环保性能及氧化安定性看，KI45X与Hyvolt Ⅲ相当；从精制稳定特性看，KI45X抗氧剂含量较低，但含有少量的金属钝化剂。

综上所述，目前“昆仑”牌变压器油产品与国际知名品牌产品存在一定的差距，主要在添加剂配方及氧化安定性方面。IEC 60296的修订主要是因为变压器油腐蚀性硫引起电力设备事故的全球调查，其事故变压器所充装的变压器油都含有腐蚀性硫化物二苄基二硫醚（DBDS），因此，IEC 60296新标准严格控制了腐蚀性硫，并增加了DBDS和金属钝化剂控制指标。“昆仑”牌变压器油虽然不含DBDS，不存在腐蚀性硫，但为了提高氧化安定性添加了金属钝化剂，因此目前的大生产产品还不能满足IEC 60296-2012标准。

为了与国际变压器油产品接轨，使国内变压器油产品能够按国际标准升级换代，实验室进行了符合IEC 60296-2012标准高级别变压器油产品研制工作，并将该实验室小样送往美国DOBLE公司进行评定，其性能完全满足IEC 60296-2012标准高级别变压器油指标要求。实验室小样产品与国际产品典型性质对比见表12。

3结论

（1）目前国际上常用的矿物型变压器油技术标准有IEC 60296《电工流体：变压器和开关用未使用矿物绝缘油规格》和ASTM D3487《电器设备用矿物绝缘油规格》，其中IEC 60296标准最具权威性、规定的产品范围最广，全球大多数国家以及变压器知名品牌制造商都是依据该标准制定相应的国家标准和购油标准。

（2）国际电工委员会于2012年修订的IEC 60296标准，严格控制了产生腐蚀性硫和产气趋势的现象，对变压器油产品提出了更高的要求。国内变压器油国家标准GB 2536-2011是修改采用IEC 60296-2003，对照IEC 60296-2012标准较为落后，今后还将需要进一步推进国家标准的修订工作。

（3）从国外知名品牌变压器油产品看，Nynas、Shell和ERGON的产品均为采用加氢技术生产的环烷变压器油，产品质量满足IEC 60296-2012标准。目前国内中国石油和中国石化生产的变压器油大宗产品只能满足GB 2635-2011标准和IEC 60296-2003标准，中国石油油重点实验室新研制的KI45X-1可以满足IEC 60296-2012标准要求，达到国际产品水平。

（4）从国际变压器油标准及产品发展现状看，在保持环烷基变压器油基础上，除具有优良的电气性能、环保性等，更重视变压器油运行安全性，即保证产品不含硫化物、不存在潜在腐蚀性硫，同时要具有优良的抗氧化性。

参考文献：

[1] IEC 60296 Fluids for Electrotechnical Applications-Unused Mineral Insulating Oils for Transformers and Switchgear＼[S＼]，2012.

＼[2＼] ASTM D3487 Standard Specification for Mineral Insulating Oil Used in Electrical Apparatus＼[S＼]，2009.

＼[3＼] GB 2536，电工流体 变压器和开关用的未使用过的矿物绝缘油＼[S＼]，2011.

＼[4＼] NYNAS，Transformer oils＼[EB/OL＼]，http：///en/Segment/Transformer-oils/ .2013.

＼[5＼] SHELL，壳牌大雅纳（Diala）产品手册＼[EB/OL＼]，http：//.cn/ .2013.

＼[6＼] Ergon North & South America，Hyvolt Insulating Oil＼[EB/OL＼]，http：///products/hyvolt .2013.

＼[7＼]中国石化集团，长城变压器油＼[EB/OL＼]，http：///products_services/ .2013.