CN103013633A

CN103013633A - 一种冷却散热和防潮性能优良的变压器油及其制备方法

Info

Publication number: CN103013633A
Application number: CN2012105450509A
Authority: CN
Inventors: 钱艺华; 黄溢彬; 苏伟; 钟振声; 陈天生; 张丽; 卢国华; 付强; 林永平; 邱嘉艳
Original assignee: South China University of Technology SCUT; Electric Power Research Institute of Guangdong Power Grid Co Ltd
Current assignee: South China University of Technology SCUT; Electric Power Research Institute of Guangdong Power Grid Co Ltd
Priority date: 2012-12-17
Filing date: 2012-12-17
Publication date: 2013-04-03
Anticipated expiration: 2032-12-17
Also published as: CN103013633B

Abstract

本发明公开了一种冷却散热和防潮性能优良的变压器油，主要由以下原料制备获得：加氢基础油、环烷基稠油、抗氧化剂和金属钝化剂，其中加氢基础油和环烷基稠油的重量份比为72~82:18~28，抗氧化剂的用量占加氢基础油和环烷基稠油总重量的0.3%-0.5%，金属钝化剂的用量占加氢基础油和环烷基稠油总重量的0.1%-0.2%。还公开了上述变压器油的制备方法，该种变压器油由于具有优良冷却散热和防潮性能，非常适用于作为我国南方地区的变压器油。

Description

一种冷却散热和防潮性能优良的变压器油及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种变压器油，具体涉及一种冷却散热和防潮性能优良的变压器油。

背景技术

冷却散热作用是变压器油的主要功能之一。变压器在带电运行过程中，线圈有电流通过，因电阻引起功率损耗，这部分损耗称为“铜耗”；磁场通过铁芯时，由于铁芯磁通发生作用，引起功率损耗，这部分损耗称为“铁芯损耗”，这两部分损耗均以发热的形式表现出来。如果不将线圈内的这些热量散发出去，会使线圈和铁芯内积蓄的热量越积越多，而使铁芯内部温度过高会损坏线圈外部包覆的固体绝缘甚至烧毁线圈。使用变压器油，就是让线圈内部产生的这部分热量，先被油吸收，然后通过油的自然或强制循环而散发出去，保证电气设备的长期安全运行。

变压器油的冷却散热性能要求变压器油在正常工作温度下具有较低的运动黏度，这种要求在南方地区尤为突出。在夏天，南方地区的室外温度最高超过40℃，而变压器长期暴露在室外，高温的工作环境将降低变压器油的冷却散热性能，如果变压器油没有适宜的运动粘度加速循环，将使其愈积愈多的热量无法有效散发出去，最终导致变压器无法正常运行。

多湿是我国南方地区另一个显著的气候特征。多湿的外界环境容易使变压器油在运输、贮存或运行过程中引入水分，而水分对变压器油的电气性能、理化性能及用油设备的寿命都有极大的危害。它会降低油品击穿电压，使介质损耗因数升高，促使绝缘纤维老化。水分也会助长有机酸的腐蚀能力，加速了对金属部件的腐蚀，而金属腐蚀产物又会促使油质迅速老化。总之，油中含水量愈多，则油本身老化、设备绝缘老化以及金属部件的腐蚀速度就愈快，它将影响设备的安全运行，缩短设备的使用寿命。

目前，变压器油生产商的产品面向全国乃至国外的客户，由于客户地理分布广泛，运行环境千差万别，生产商为了兼顾各方面的需求，只能在产品指标中寻求平衡，但求指标全面合格，不能做到指标全面优异。而南方地区高温多湿的特殊运行环境决定了其对变压器油的某些指标有特别的要求。因此，研制一种专门适用于我国南方地区的变压器油就显得极为重要。

发明内容

本发明的第一个目的在于提供一种冷却散热和防潮性能优良的变压器油，该种变压器油由于冷却散热和防潮性能优良，非常适用于作为我国南方地区的变压器油。

本发明的第二个目的在于提供上述冷却散热和防潮性能优良的变压器油的制备方法，该制备方法对环境污染低，运行安全，成本低。

本发明的上述第一个目的是通过如下技术手段来实现的：一种冷却散热和防潮性能优良的变压器油，主要由以下原料制备获得：加氢基础油、环烷基稠油、抗氧化剂和金属钝化剂，其中加氢基础油和环烷基稠油的重量份比为72~82:18~28，抗氧化剂的用量占加氢基础油和环烷基稠油总重量的0.3%-0.5%，金属钝化剂的用量占加氢基础油和环烷基稠油总重量的0.1%-0.2%。

本发明所述加氢基础油的馏程为253℃~433℃，该加氢基础油中链烷烃组分含量为50%~60%，芳烃组分含量小于1%。通过控制馏程，可使所述加氢基础油具有最佳的运动粘度，通过控制适宜的链烷烃组分和芳烃组分，可使所述加氢基础油具有最佳的电气性能和防潮性能。

本发明所述加氢基础油是通过将馏程为253℃~433℃的中间基原油采用加氢催化剂加氢精制获得。

本发明所述加氢催化剂的活性组分为钨-镍、钴-镍、钼-镍、钨-钼-镍或钴-钼-镍，载体为氧化硅和氧化铝，其中活性组分为钨-镍时，钨占催化剂总质量的1~8%，镍占催化剂总质量的8~30%；其中活性组分为钴~镍时，钴占催化剂总质量的1~8%，镍占催化剂总质量的8~30%；其中活性组分为钼-镍时，钼占催化剂总质量的1~8%，镍占催化剂总质量的8~30%；其中活性组分为钨-钼-镍时，钨占催化剂总质量的1~8%，钼占催化剂总质量的1~8%，镍占催化剂总质量的8~30%；其中活性组分为钴-钼-镍时，钴占催化剂总质量的1~8%，钼占催化剂总质量的1~8%，镍占催化剂总质量的8-30%，氧化硅的含量占催化剂总质量的10~20%，其余的为氧化铝。

本发明所述环烷基稠油的馏程为246℃~408℃，该环烷基稠油的环烷烃组分含量为55%~60%，芳烃组分含量小于5%。通过控制馏程，可使所述加氢基础油具有最佳的运动粘度，通过控制适宜的环烷烃组分和芳烃组分，可使所述加氢基础油具有最佳的电气性能和防潮性能。

本发明所述的抗氧剂至少包含2,6-二叔丁基对甲酚和烷基化苯基-α-萘胺，其中烷基化苯基-α-萘胺的质量占抗氧化剂的总质量的30% ~40%。通过复配酚型和胺型抗氧剂，目的是使本发明一种具有优良冷却散热和防潮性能的变压器油具有最佳的抗氧化效果。

本发明所述的抗氧剂还含有2,6-二叔丁基苯酚和特丁基对苯二酚中的一种或两种。

本发明所述的金属钝化剂为苯并三氮唑或苯三唑衍生物的一种。采用这样的金属钝化剂可有效抑制油品中铜等金属离子的催化作用，延长变压器油的使用寿命。

本发明的上述第一个目的是通过如下技术手段来实现的：本发明上述冷却散热和防潮性能优良的变压器油的制备方法，含以下步骤：将加氢基础油和环烷基稠油在60~65℃下调和2~3小时形成基础油，加入抗氧化剂和金属钝化剂，在60~65℃下继续调和2~3小时，即可得到冷却散热和防潮性能优良的变压器油。

本发明通过上述制备方法得到冷却散热和防潮性能优良的变压器油的闪点为153~160℃，运动粘度为8.0~8.3 mm²·s^-1，工频击穿电压为72~85kV，介质损失角正切值为0.2%~0.5%。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

(1) 本发明制备获得的冷却散热和防潮性能优良的变压器油具有较低的运动粘度，其冷却散热性能比普通的变压器油优越；

(2) 本发明制备获得的冷却散热和防潮性能优良的变压器油中芳烃含量小于1%，防潮性能比普通的变压器油优越；

(3) 本发明没有采用常规的糠醛-硫酸-氢氧化钠精制工艺来制备加氢基础油，减少了对环境的污染和对设备的腐蚀；采用加氢工艺制备加氢基础油，可以去除中间基原油中化学稳定性不好的含氮化合物、多环芳烃和胶质等，具有更高的安全运行性；

(4) 本发明制备获得的冷却散热和防潮性能优良的变压器油，其具有良好的电气和理化性能，酸值低于0.01 mg KOH/g，凝点低于-30℃，工频击穿电压超过70kV，90℃介质损失角正切值低于0.005，体积电阻率高于7×10¹¹Ω·m，介电常数为2.08，性能常数能达到或高于作为电气设备内绝缘液体的标准；其它性能指标也完全符合矿物变压器油的质量标准GB 2536-90。

附图说明

图1是实施例1-3和对比样的变压器油的吸湿速率变化图。

具体实施方式

本发明的一种冷却散热和防潮性能优良的变压器油，可通过如下方法制备：

1）将馏程为253℃-433℃的中间基稠油馏分，采用钨-镍、钴-镍、钼-镍、钨-钼-镍或钴-钼-镍中的任意一种催化剂进行加氢精制得到组分A，使其链烷烃组分含量为50%-60%，芳烃组分含量小于1%。按钨-镍、钴-镍、钼-镍、钨-钼-镍或钴-钼-镍催化剂总质量100%计各组分含量为：镍8-30%，和/或钨1-8%，和/或钼1-8%，和/或钴1-8%，和/或氧化硅1-20%和余量氧化铝。

2）将组分A和一种馏程为246℃-408℃的环烷基稠油馏分在60-65℃下调和2小时形成基础油，控制组分A占基础油质量的72%-82%。

3）添加占基础油质量为0.3%-0.5%的抗氧化剂和占基础油质量为0.1% - 0.2%的金属钝化剂，在60-65℃下继续调和2小时，制得一种冷却散热和防潮性能优良的变压器油。所述抗氧化剂为2,6-二叔丁基对甲酚、2,6-二叔丁基苯酚、烷基化苯基-α-萘胺、特丁基对苯二酚中的两种或多种，其中至少包含2,6-二叔丁基对甲酚和烷基化苯基-α-萘胺。烷基化苯基-α-萘胺的质量占总的加入的抗氧化剂的质量的30%-40%。所述金属钝化剂为苯并三氮唑或苯三唑衍生物的一种。

实施例1

本实施例提供的冷却散热和防潮性能优良的变压器油，主要由以下原料制备获得：加氢基础油、环烷基稠油、抗氧化剂和金属钝化剂，其中加氢基础油和环烷基稠油的重量份比为72: 28，抗氧化剂的用量占加氢基础油和环烷基稠油总重量的0.5%，金属钝化剂的用量占加氢基础油和环烷基稠油总重量的0.2%。

其中加氢基础油通过如下方法制备获得：将馏程为253℃-433℃的中间基稠油馏分，采用钨-钼-镍/（氧化铝+氧化硅）作为催化剂进行加氢精制得到加氢基础油，并使加氢基础油中链烷烃组分含量为50%-60%，芳烃组分含量小于1%。按钨-钼-镍/（氧化铝+氧化硅）催化剂总质量100%计，各组分含量为：镍15%，钨5%，钼5%，氧化硅10%和余量氧化铝。

环烷基稠油采用馏程为246℃~408℃的环烷基稠油，该环烷基稠油中烷烃组分含量为55%~60%，芳烃组分含量小于5%。

抗氧化剂采用2,6-二叔丁基对甲酚和烷基化苯基-α-萘胺，其中烷基化苯基-α-萘胺的质量占抗氧化剂的总质量的30%。

金属钝化剂采用苯并三氮唑。

上述冷却散热和防潮性能优良的变压器油的制备方法，含以下步骤：将加氢基础油和环烷基稠油按上述力量比在60~65℃下调和2小时形成基础油，并按计量比加入抗氧化剂和金属钝化剂，在60~65℃下继续调和2小时，即可得到冷却散热和防潮性能优良的变压器油。

实施例2

本实施例提供的冷却散热和防潮性能优良的变压器油，主要由以下原料制备获得：加氢基础油、环烷基稠油、抗氧化剂和金属钝化剂，其中加氢基础油和环烷基稠油的重量份比为75: 25，抗氧化剂的用量占加氢基础油和环烷基稠油总重量的0.5%，金属钝化剂的用量占加氢基础油和环烷基稠油总重量的0.1%。

抗氧化剂采用2,6-二叔丁基对甲酚、2,6-二叔丁基苯酚和烷基化苯基-α-萘胺，其中2,6-二叔丁基对甲酚占抗氧化剂的总质量的50%，烷基化苯基-α-萘胺的质量占抗氧化剂总质量的35%，

金属钝化剂采用苯三唑衍生物T551剂。

实施例3

本实施例提供的冷却散热和防潮性能优良的变压器油，主要由以下原料制备获得：加氢基础油、环烷基稠油、抗氧化剂和金属钝化剂，其中加氢基础油和环烷基稠油的重量份比为82: 18，抗氧化剂的用量占加氢基础油和环烷基稠油总重量的0.4%，金属钝化剂的用量占加氢基础油和环烷基稠油总重量的0.1%。

抗氧化剂采用2,6-二叔丁基对甲酚和烷基化苯基-α-萘胺，其中烷基化苯基-α-萘胺的质量占抗氧化剂总质量的30%；

金属钝化剂采用苯三唑衍生物 Irgamet 39 剂。

实施例4

本实施例提供的冷却散热和防潮性能优良的变压器油，主要由以下原料制备获得：加氢基础油、环烷基稠油、抗氧化剂和金属钝化剂，其中加氢基础油和环烷基稠油的重量份比为74: 26，抗氧化剂的用量占加氢基础油和环烷基稠油总重量的0.3%，金属钝化剂的用量占加氢基础油和环烷基稠油总重量的0.15%。

其中加氢基础油通过如下方法制备获得：将馏程为253℃-433℃的中间基稠油馏分，采用钨-镍/（氧化铝+氧化硅）作为催化剂进行加氢精制得到加氢基础油，并使加氢基础油中链烷烃组分含量为50%-60%，芳烃组分含量小于1%。按钨-镍/（氧化铝+氧化硅）催化剂总质量100%计，各组分含量为：镍8%，钨8%，氧化硅20%和余量氧化铝。

抗氧化剂采用2,6-二叔丁基对甲酚、烷基化苯基-α-萘胺、2,6-二叔丁基苯酚和特丁基对苯二酚，其中烷基化苯基-α-萘胺的质量占抗氧化剂总质量的35%。

金属钝化剂采用苯并三氮唑。

上述冷却散热和防潮性能优良的变压器油的制备方法，含以下步骤：将加氢基础油和环烷基稠油按上述力量比在60~65℃下调和3小时形成基础油，并按计量比加入抗氧化剂和金属钝化剂，在60~65℃下继续调和2.5小时，即可得到冷却散热和防潮性能优良的变压器油。

实施例5

本实施例提供的冷却散热和防潮性能优良的变压器油，主要由以下原料制备获得：加氢基础油、环烷基稠油、抗氧化剂和金属钝化剂，其中加氢基础油和环烷基稠油的重量份比为80: 20，抗氧化剂的用量占加氢基础油和环烷基稠油总重量的0.5%，金属钝化剂的用量占加氢基础油和环烷基稠油总重量的0.15%。

其中加氢基础油通过如下方法制备获得：将馏程为253℃-433℃的中间基稠油馏分，采用钴-钼-镍/（氧化铝+氧化硅）作为催化剂进行加氢精制得到加氢基础油，并使加氢基础油中链烷烃组分含量为50%-60%，芳烃组分含量小于1%。按钴-钼-镍/（氧化铝+氧化硅）催化剂总质量100%计，各组分含量为：钴6%，钼6%，镍30%，氧化硅15%和余量氧化铝。

金属钝化剂采用苯三唑衍生物T551剂。

上述冷却散热和防潮性能优良的变压器油的制备方法，含以下步骤：将加氢基础油和环烷基稠油按上述力量比在60~65℃下调和2.5小时形成基础油，并按计量比加入抗氧化剂和金属钝化剂，在60~65℃下继续调和3小时，即可得到冷却散热和防潮性能优良的变压器油。

实施例6

本实施例提供的冷却散热和防潮性能优良的变压器油，主要由以下原料制备获得：加氢基础油、环烷基稠油、抗氧化剂和金属钝化剂，其中加氢基础油和环烷基稠油的重量份比为81: 29，抗氧化剂的用量占加氢基础油和环烷基稠油总重量的0.3%，金属钝化剂的用量占加氢基础油和环烷基稠油总重量的0.2%。

其中加氢基础油通过如下方法制备获得：将馏程为253℃-433℃的中间基稠油馏分，采用钼-镍/（氧化铝+氧化硅）作为催化剂进行加氢精制得到加氢基础油，并使加氢基础油中链烷烃组分含量为50%-60%，芳烃组分含量小于1%。按钼-镍/（氧化铝+氧化硅）催化剂总质量100%计，各组分含量为：钼1%，镍30%，氧化硅20%和余量氧化铝。

抗氧化剂采用2,6-二叔丁基对甲酚、烷基化苯基-α-萘胺和特丁基对苯二酚，其中烷基化苯基-α-萘胺的质量占抗氧化剂总质量的38%。

金属钝化剂采用苯三唑衍生物Irgamet 39剂。

上述冷却散热和防潮性能优良的变压器油的制备方法，含以下步骤：将加氢基础油和环烷基稠油按上述力量比在60~65℃下调和2.5小时形成基础油，并按计量比加入抗氧化剂和金属钝化剂，在60~65℃下继续调和2.5小时，即可得到冷却散热和防潮性能优良的变压器油。

本发明实施例1-3制备的冷却散热和防潮性能优良的变压器油，其主要指标如表1所示。由表1可知，由实施例1-3制备的变压器油，均符合国标GB 2536-90规定的要求。

表1 本发明制备的冷却散热和防潮性能优良的变压器油

对比实施例

将实施例1-3制得的变压器油与市售的产自国内的一种典型环烷基变压器油进行冷却散热和防潮性能方面的比较研究。

实施例1-3制得的变压器油、对比样(25号环烷基变压器油，产自中国)的运动粘度如表2所示。由表2可知，实施例1-3制得的变压器油的平均运动粘度为8.15 mm²·s^-1。它是对比样运动粘度的83%，具有更好的冷却散热性能。

表2 实施例1-3和样品1-2制得的变压器油的运动粘度

油样	实施例1	实施例2	实施例3	对比样
					运动粘度40℃/mm²·s^-1	8.03	8.16	8.25	9.82

将实施例1-3制得的变压器油、对比样置于如表3所示的试验环境中，每隔半小时测定它们的微水含量。试验结果如表4和图1所示。由表4和图1可知，实施例1-3制得的变压器油的吸湿速率明显低于对比样。

水分饱和度试验：将实施例1-3制得的变压器油、对比样放入同一密闭的容器中，其中放置一敞口烧杯的纯净水，湿度、温度、均在恒定条件下(温度为25℃，湿度为70%)，每天(相隔24 h)测定一次油品含水量，直到油品中含微水量不再增加时，停止试验。

表3 吸湿速率试验的试验条件

试验条件	方案
		温度/℃	65
湿度(RH)/%	75
		是否敞口	是
试验压力/Pa	1.01×10⁵

表4 吸湿速率试验结果

表5 实施例1-3和样品1-2制得的变压器油的水分饱和度试验结果

实施例1-3和对比样的水分饱和度试验如表5所示，由表5可知，实施例1-3制得的变压器油的水分饱和度明显低于对比样。

由上述吸湿速率试验和水分饱和度试验可知，本发明制得的变压器油具有优良的防潮性能。

以上列举具体实施例对本发明进行说明。需要指出的是，以上实施例只用于对本发明作进一步说明，不代表本发明的保护范围，其他人根据本发明的提示做出的非本质的修改和调整，仍属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种冷却散热和防潮性能优良的变压器油，其特征是主要由以下原料制备获得：加氢基础油、环烷基稠油、抗氧化剂和金属钝化剂，其中加氢基础油和环烷基稠油的重量份比为72~82:18~28，抗氧化剂的用量占加氢基础油和环烷基稠油总重量的0.3%-0.5%，金属钝化剂的用量占加氢基础油和环烷基稠油总重量的0.1%-0.2%。

2.根据权利要求1所述的冷却散热和防潮性能优良的变压器油，其特征是：所述加氢基础油的馏程为253℃~433℃，该加氢基础油中链烷烃组分含量为50%~60%，芳烃组分含量小于1%。

3.根据权利要求2所述的冷却散热和防潮性能优良的变压器油，其特征是：所述加氢基础油是通过将馏程为253℃~433℃的中间基原油采用加氢催化剂加氢精制获得。

4.根据权利要求3所述的冷却散热和防潮性能优良的变压器油，其特征是：所述加氢催化剂的活性组分为钨-镍、钴-镍、钼-镍、钨-钼-镍或钴-钼-镍，载体为氧化硅和氧化铝，其中活性组分为钨-镍时，钨占催化剂总质量的1~8%，镍占催化剂总质量的8~30%；其中活性组分为钴~镍时，钴占催化剂总质量的1~8%，镍占催化剂总质量的8~30%；其中活性组分为钼-镍时，钼占催化剂总质量的1~8%，镍占催化剂总质量的8~30%；其中活性组分为钨-钼-镍时，钨占催化剂总质量的1~8%，钼占催化剂总质量的1~8%，镍占催化剂总质量的8~30%；其中活性组分为钴-钼-镍时，钴占催化剂总质量的1~8%，钼占催化剂总质量的1~8%，镍占催化剂总质量的8-30%，氧化硅的含量占催化剂总质量的10~20%，其余的为氧化铝。

5.根据权利要求1所述的冷却散热和防潮性能优良的变压器油，其特征是：所述环烷基稠油的馏程为246℃~408℃，该环烷基稠油的环烷烃组分含量为55%~60%，芳烃组分含量小于5%。

6.根据权利要求1所述的冷却散热和防潮性能优良的变压器油，其特征是：所述的抗氧剂至少包含2,6-二叔丁基对甲酚和烷基化苯基-α-萘胺，其中烷基化苯基-α-萘胺的质量占抗氧化剂的总质量的30% ~40%。

7.根据权利要求6所述的冷却散热和防潮性能优良的变压器油，其特征是：所述的抗氧剂还含有2,6-二叔丁基苯酚和特丁基对苯二酚中的一种或两种。

8.根据权利要求1所述的冷却散热和防潮性能优良的变压器油，其特征是：所述的金属钝化剂为苯并三氮唑或苯三唑衍生物中的一种。

9.权利要求1-8任一项所述的冷却散热和防潮性能优良的变压器油的制备方法，其特征是含以下步骤：将加氢基础油和环烷基稠油在60~65℃下调和2~3小时形成基础油，加入抗氧化剂和金属钝化剂，在60~65℃下继续调和2~3小时，即可得到冷却散热和防潮性能优良的变压器油。

10.根据权利要求9所述的冷却散热和防潮性能优良的变压器油的制备方法，其特征是：得到冷却散热和防潮性能优良的变压器油的闪点为153~160℃，运动粘度为8.0~8.3 mm²·s^-1，工频击穿电压为72~85kV，介质损失角正切值为0.2%~0.5%。