JP4698922B2 - 電気絶縁油組成物 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気絶縁油組成物に関し、さらに詳しくは、油入り変圧器などに使用される酸化安定性など実用性能に優れた酸化防止剤が添加された電気絶縁油組成物に関する。
【0002】
【従来の技術】
電気絶縁の用途の中で、油入り変圧器、特にポールトランスに代表される開放型小型変圧器においては、大型変圧器と比べ油劣化防止方式やメンテナンス状況が異なっており、一般的に大型変圧器に比べて絶縁油の劣化環境は厳しく、その劣化度合いは大きい。
一般に、電気絶縁油としては、市販の1種2号絶縁油に酸化防止剤を添加することで耐酸化寿命を延長することは知られている(例えば、特許文献1、特許文献2及び特許文献3参照)。
しかし、従来絶縁油を用いても、厳しい酸化安定性が要求される開放型小型変圧器などに適用する場合には、未だ耐候性は不十分であり、使用中にスラッジの発生は避けられず、また油面計の汚れにより現場の維持管理が困難となるなどの問題がある。
また、電気絶縁油の鉱油精製工程において、活性白土処理することが有効なことは知られているが(例えば、特許文献4,特許文献5及び特許文献6参照)、この場合、環境保護の観点からは、廃白土処理の問題が生じる。
さらに、最近では、精製鉱油中のクレーゲル分析による極性物質の含有量を特定範囲にした電気絶縁油鉱油も提案されている(例えば、特許文献7参照)。しかし、この場合にも、耐候性は未だ不十分であり、酸化安定性の一層の向上が望まれるのが実状である。
【0003】
【特許文献1】
特開平9−272891号公報
【特許文献2】
特開平11−329079号公報
【特許文献3】
特開2000−306430号公報
【特許文献4】
特開平6−325622号公報
【特許文献5】
特開平9−279160号公報
【特許文献6】
特開2000−345177号公報
【特許文献7】
特開2002−260445号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような状況下で、従来の電気絶縁油組成物における酸化防止剤の添加効果をさらに向上させ、耐候性に優れると共に、長期間使用してもスラッジの発生がない実用性能に優れた電気絶縁油組成物を得ることを目的とするものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは鋭意研究の結果、電界イオン化質量分析法により測定されたパラフィン類を一定比率以上にした特定性状の精製鉱油にフェノール系酸化防止剤を添加することが有効なことを見出し、本発明を完成したものである。
すなわち、本発明は、耐候性に優れた電気絶縁油組成物であって、ASTM D−2007(クレーゲル分析)により測定された飽和化合物分が97質量%以上で、かつ電界イオン化質量分析法により測定された全組成分に対するパラフィン類の比率が30質量%以上、硫黄分が5質量ppm以下、全窒素分の含有量が5質量ppm以下であり、かつ40℃における動粘度が5〜15mm 2 /sであるように調整された精製鉱油に、組成物全量基準で、0.1〜0.5質量%のフェノール系酸化防止剤を配合することを特徴とする電気絶縁油組成物を提供するものである。
【0006】
【発明の実施の形態】
本発明の電気絶縁油組成物は、その製造方法に応じて多種多様な所望の組成や性状を有するものを得ることができるが、基油としては、ASTM D−2007のいわゆるクレーゲル分析による飽和化合物分が97質量%以上で、かつ電界イオン化質量分析による全組成分に対するパラフィン類の比率が30質量%以上である精製鉱油を用いることが必要である。
【0007】
本発明における精製鉱油の製造に用いられる原料原油としては、パラフィン基系原油,ナフテン基系原油,および混合基系原油いずれも使用できるが、パラフィン基系原油が好ましい。
このような精製鉱油は、例えば上記の原油を蒸留して得られた留出油及び/又はワックスを含む留出油(常圧換算で250〜500℃)を水素化改質、水素化精製、溶剤精製、水素化脱蝋、溶剤脱蝋等の各公知の精製プロセスを適宜組み合わせて製造したものを適宜混合することにより精製鉱油を得ることができる。また、所望によりさらに白土処理を行ってもよい。ここで、留出油とは原油を常圧蒸留するか、あるいは常圧蒸留の残渣油を減圧蒸留して得られたものを意味する。
上記公知のプロセスを適宜選定し、又は得られた精製鉱油を適宜ブレンドすることによって、本発明におけるASTM D−2007(クレーゲル分析)による飽和化合物分が97質量%以上で、かつ電界イオン化質量分析(FieldIonization質量分析)による全組成分に対するパラフィン類の比率が30質量%以上である精製鉱油を得ることができる。
【0008】
本発明において用いる精製鉱油は、ASTM D−2007(クレーゲル分析)による飽和化合物分が97質量%以上とする必要があり、そのことにより優れた酸化安定性を得ることができる。クレーゲル分析による飽和化合物分が97質量%未満であると、芳香族分や極性物質は多くなり、酸化安定性が悪くなる場合がある。
また、この精製鉱油は、電界イオン化質量分析で測定された全組成分に対するパラフィン類の比率が30質量%以上であることが必要である。全組成分に対するパラフィン類の比率が30質量%未満であると、充分な耐候性が得られず、絶縁油は変色しスラッジが発生する場合がある。この観点から、さらにパラフィン類の比率は35質量%以上、特に40質量%以上が好ましい。
【0009】
次に、上記の精製鉱油に配合されるフェノール系酸化防止剤としては、例えば2,6−ジ−tert−p−クレゾール;2,6−ジ−tert−ブチル−4−エチルフェノールなどのモノフェノール系、4,4’−メチレンビス(2,6−ジ−tert−ブチルフェノール);2,2’−メチレンビス(4−エチル−6−tert−ブチルフェノール)などのジフェノール系を挙げることができる。該フェノール系酸化防止剤は一種又は二種以上を組み合わせて使用してもよい。
上記のフェノール系酸化防止剤の配合量は、組成物全量基準で、0.1〜0.5質量%である。0.1質量%未満では酸化安定性が悪く、耐候性も低下し、使用中に絶縁油は変色しスラッジが発生する場合がある。また、0.5質量%を超えると電気特性が劣る場合がある。この点から、さらに0.1〜0.3質量%が好ましい。
【0010】
また、上記により得られる本発明の電気絶縁油組成物は、硫黄分が10質量ppm以下、全窒素分の含有量が5質量ppm以下であり、かつ40℃における動粘度が5〜15mm2/sであることが好ましい。
電気絶縁油組成物中の硫黄分が10質量ppmを超えると、酸化安定性、耐候性が低下し、油の変色やスラッジの発生がみられる場合がある。
全窒素分の含有量が5質量ppmを超えると色相劣化を引き起こし、また誘電正接(tan δ)を悪化させる場合がある。この点から、全窒素分の含有量は3質量ppm以下がさらに好ましい。
また、40℃における動粘度については、5mm2/s未満では、揮発性が高くなり引火点が低下し、取扱いにおいて安全上問題がある場合があり、15mm2/sを超えると、流動性が低く取扱いに難点がある場合がある。この観点から、さらに好ましくは6〜13mm2 /sである。なお、特に粘度指数が高く、低流動点の電気絶縁油を得るためには、ワックスを水素化脱蝋装置で、おだやかに処理した異性化油を添加することが好ましい。
【0011】
本発明の電気絶縁油組成物には、必要に応じて、ベンゾトリアゾールなどの金属不活化剤を、組成物全量基準で0〜40質量ppm、及び/又はポリアルキルメタクリレートなどの流動点降下剤を0〜0.5質量%を本発明の目的を阻害しない範囲で配合することができる。
なお、本発明の電気絶縁油組成物に用いられる精製鉱油は、日本工業規格(JIS C 2320−1993)のうち、電気絶縁油1種2号の規格に合格するものである。
【0012】
【実施例】
次に、本発明を実施例により具体的に説明するが、これらの実施例になんら制限されるものではない。
なお、本発明における各種精製鉱油、及び電気絶縁油についての試験法は下記によるものである。
A.精製鉱油の評価法
(1)クレーゲル分析
ASTM D−2007により、精製鉱油中の飽和化合物分、芳香族分、極性物質の組成分析を行い、質量割合(%)として求めた。
(2)電界イオン化質量分析法(FI−MS分析法)
前記クレーゲル分析により、芳香族分及び極性物質を除いた飽和化合物分のみを実測試料とし、該試料中のパラフィン類、ナフテン類についてのタイプ分析を行い、全組成分に対する質量割合(%)として求めた。
本分析装置には、二重収束型質量分析計〔日本電子(株)製,SX−102A型〕を用い、直接導入−電界イオン化(Field Ionization)−質量分析(MS)法により測定した。この場合のイオン化条件は、加速電圧8kV,カソード電圧2kVとした。
【0013】
(3)動粘度(40℃);JIS K−2283に準拠して測定した。
(4)硫黄分 ;JIS K−2541に準拠して測定した。
(5)全窒素分 ;JIS K−2609に準拠して測定した。
(6)流動点 ;JIS K−2269に準拠して測定した。
B.電気絶縁油組成物の評価法
(7)電気特性 ;JIS C−2101に準拠して測定した。
(8)酸化安定性;JIS C−2101に準拠し、120℃で150時間後のスラッジ量(質量%)と全酸価(mgKOH/g)を測定した。
(9)耐候試験 ;室内窓際での保管を4カ月間行った後で、油外観及びスラッジ発生の程度を評価した。
【0014】
実施例1
パラフィン基系原油を常圧蒸留し、その常圧残渣油を減圧蒸留して得た減圧留出油を水素化改質精製、水素化脱蝋、水素化仕上げの順に処理した後、さらに減圧蒸留により所定粘度に調整して軽質留分の精製鉱油Aを得た。分析の結果、精製鉱油Aは、クレーゲル分析による飽和化合物分は97.07質量%であり、FI−MS法(タイプ分析)による全組成分に対するパラフィン類の比率は41.8質量%であった。分析結果を第1表に示す。
この精製鉱油Aに、組成物全量基準で0.3質量%の2,6−ジ−tert−ブチル−p−クレゾール(DBPC)を配合して電気絶縁油組成物Aを調製し、電気特性、酸化安定性及び耐候試験について評価した。結果を第2表に示す。
比較例1
パラフィン基系原油を常圧蒸留し、その常圧残渣油を減圧蒸留して得た減圧留出油を水素化改質精製油、水素化仕上げ、水素化脱蝋の順に処理し、所定粘度に調整して精製鉱油Cを得た。分析の結果、精製鉱油Cは、クレーゲル分析による飽和化合物分97.84質量%を含有し、FI−MS法による全組成分に対するパラフィン類の比率が18.8質量%であった。分析結果を第1表に示す。
この精製鉱油Cに、組成物全量基準で0.3質量%のDBPCを配合して電気絶縁油組成物Cを調製し、前記項目の評価を行った。結果を第2表に示す。
【0015】
実施例2
前記の精製鉱油Aと精製鉱油Cを等質量割合でブレンドして、クレーゲル分析による飽和化合物分97.45質量%を含有し、FI−MS法による全組成分に対するパラフィン類の比率が30.3質量%である精製鉱油Bを得た。分析結果を第1表に示す。
この精製鉱油Bに、組成物全量基準で0.3質量%のDBPCを配合して電気絶縁油組成物Bを調製し、前記項目の評価を行った。結果を第2表に示す。
比較例2
パラフィン基系原油を常圧蒸留し、その常圧残渣油を減圧蒸留して得た減圧留出油を水素化改質精製、溶剤脱蝋の順に処理し、所定粘度に調整して精製鉱油Dを得た。分析の結果、精製鉱油Dは、クレーゲル分析による飽和化合物分82.71質量%を含有し、FI−MS法による全組成分に対するパラフィン類の比率が13.6質量%であった。分析結果を第1表に示す。
この精製鉱油Dに、組成物全量基準で0.3質量%のDBPCを配合し、次いで組成物全量基準で1.5質量%の活性白土処理を行って電気絶縁油組成物Dを調製し、前記項目の評価を行った。結果を第2表に示す。
【0016】
比較例3
オーストラリア産ナフテン系原油を常圧蒸留し、その常圧残渣油を減圧蒸留して得た減圧蒸留油を溶剤精製、水素化精製の順に処理して、クレーゲル分析による飽和化合物分71.91質量%を含有し、FI−MS法による全組成分に対するパラフィン類の比率が5.8質量%である精製鉱油Eを得た。分析結果を第1表に示す。
この精製鉱油Eに、組成物全量基準で0.3質量%のDBPCを配合し、次いで組成物全量基準で1.5質量%の活性白土処理を行って電気絶縁油組成物Eを調製し、前記項目の評価を行った。結果を第2表に示す。
実施例3
前記精製鉱油Aに、組成物全量基準で0.1質量%のDBPCを配合し、電気絶縁油組成物Fを調製し、前記項目の評価を行った。結果を第2表に示す。
比較例4
前記精製鉱油Aに、組成物全量基準で0.05質量%のDBPCを配合し、電気絶縁油組成物Gを調製し、前記項目の評価を行った。結果を第2表に示す。
【0017】
【表1】
【0018】
【表2】
【0019】
【表3】
【0020】
上記の結果より、本発明における実施例1〜3の電気絶縁油組成物は、良好な電気特性と酸化安定性に優れると共に、耐候性にも優れていることが分かる。しかも、本発明においては、用いる精製鉱油の白土処理を行うことなく、優れた性能の電気絶縁油組成物を得ることができる。
【0021】
【発明の効果】
本発明の電気絶縁油組成物は、従来品よりも、酸化防止剤の添加効果が著しく向上し、酸化安定性に優れると共に、耐候性にも優れているので、長期間使用してもスラッジの発生がない実用性能に優れた電気絶縁油組成物を得ることができる。また、本発明の電気絶縁油組成物は、必ずしも白土処理を必要としないので、環境上の面からも好ましい。
したがって、本発明の電気絶縁油組成物は、油入り変圧器、油入り遮断器、油入りケーブル、油入りコンデンサ等、特に小型の開放式変圧器などの用途に好適に使用することができる。
Claims (1)
- 耐候性に優れた電気絶縁油組成物であって、ASTM D−2007(クレーゲル分析)により測定された飽和化合物分が97質量%以上で、かつ電界イオン化質量分析法により測定された全組成分に対するパラフィン類の比率が30質量%以上、硫黄分が5質量ppm以下、全窒素分の含有量が5質量ppm以下であり、かつ40℃における動粘度が5〜15mm2 /sであるように調整された精製鉱油に、組成物全量基準で、0.1〜0.5質量%のフェノール系酸化防止剤を配合することを特徴とする開放型小型変圧器用電気絶縁油組成物。
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