鐵路電力機車牽引變壓器油質量標準研究

于正凱

摘 要：變壓器油屬于礦物油范疇，是由天然石油經過蒸餾等處理得到的，具有冷卻性強、純凈穩定度高以及粘度小等方面的優勢，是較為理想的鐵路電力機車牽引變壓器用油。本文將以質量標準分析為切入點，對鐵路電力機車用變壓器油質量標準展開深度分析，旨在保證牽引變壓器安全可靠運行，實現理想化鐵路電力機車運行模式。

關鍵詞：質量標準;油酸值;變壓器油;電力機車;鐵路

目前國內鐵路電力機車牽引變壓器（以下簡稱變壓器）采用油浸式變壓器，主要分為充氮密封、開放式兩種類型。根據變壓器類型以及使用環境，各變壓器所使用變壓器油并不相同。變壓器油質量是影響變壓器運行質量的關鍵因素，如果其質量變差或出現衰變，都會對變壓器工作構成潛在隱患，嚴重者危及電力機車行車安全。鑒于此，對變壓器油質量實施控制，對油質量標準展開研究是極為必要的。

1.質量標準分析

在此將以GB/T 7595-2008技術要求為例，對變壓器油質量標準展開分析。為滿足機務系統電力機車發展總體需求，國內開始按照國家標準對技術標準展開設置，變壓器油質量標準也是如此。目前鐵路電力機車變壓器油所適用的技術標準，是參照國家標準GB/T 7595-2008進行設置的。由于電力機車運用環境較為特殊，具有運行范圍廣、工作環境氣溫氣壓差異大、開啟頻繁以及可靠性要求較高等方面的特征，變壓器油質量要求相對較高，所以需要做好質量標準分析，以通過分析與討論，積累更多經驗，保證電力機車變壓器穩定運行。

2.具體標準研究

2.1油酸酯

酸值是指對1克油進行中和，全部游離酸所需氫氧化鉀毫克數。其數值會將油精制深度、老化程度客觀反映出來，是變壓器油質量衡量重要指標。電力機車變壓器工作時，因存在鐵耗和捅耗其溫度會上升。為保證變壓器溫升不超過允許的水平，需要變壓器油強迫循環冷卻。變壓器油在循環冷卻過程中與循環系統及空氣（開放式變壓器）接觸，使油中產生酸性產物，進而造成油導電性能提升，絕緣性能降低狀況，而酸值是對油是否還可繼續使用的重要評估指標。按照標準規定，變壓器油酸數值如果超過0.1mgKOH/g，則需及時對變壓器油進行循環過濾處理甚至更換，不可繼續進行使用。

2.2運動粘度

變壓器油是變壓器熱量傳遞介質以及絕緣介質，做好油的運動粘度選擇與管控，會為油品長期使用提供更多有利條件，能夠達到良好的冷卻效果。如果低溫粘度選擇合理，可保證變壓器在停止運行再進行啟動時的工作安全性。但若選擇油品運動粘度過大，不僅會對熱量傳遞質量形成直接影響，同時也會影響變壓器運行安全性。按照變壓器設計標準要求，最低冷態投運溫度是對絕緣油類進行區分的重要指標。在進行油品選擇時，需要按照變壓器使用環境溫度，對LCSET值展開選擇，以防對有載調壓開關以及油泵啟動形成影響。在LCSET中，變壓器油最大粘度、原標準牌號以及最高傾點是存在一定關系的，例如10號原標準牌號，在最低冷態投運溫度為0℃環境中，其最高傾點是-10℃，最大粘度是1800mm2/s。

2.3 pH值

pH值即水溶性酸，是變壓器油質量評定的又一重要指標。通常沒有進行使用的變壓器油內部并不會產生酸性物質，整體酸值相對較低，pH值大概在6左右。使用一段時間之后，油開始出現老化問題，其在運行過程中所產生的酸性物質含有量會呈現出明顯上升的趨勢，酸值多數都會超過0.1mgKOH/g，pH值會在4或以下范圍內，油在使用過程中的出泥概率會得到明顯提升，但變壓器仍然可以保持穩定運行狀態，不會出現重大事故;但在酸值超過0.2mgKOH/g時，pH值會再次下降，達到3.8以下，此時油劣質化狀況極為明顯，會產生大量油泥，會對變壓器運行形成嚴重干擾。因此，建議將油pH值規定在大于4.2的標準。

2.4 沉淀物、油泥

在對油中油泥進行檢查時，需要在油泥處于膠體或溶解狀態時，向其中添加正庚烷，進而將油中油泥沉積物沉析出來，用于后續檢驗。因為油泥在老化油以及新油中的溶解程度并不相同，所以在老化油中加入新油，便會產生一定量的油泥，而油泥的沉積會對設備散熱性能形成直接影響，且會使金屬以及固體絕緣材料受到干擾，出現腐蝕問題，致使絕緣性能出現嚴重下降問題，會對變壓器運用產生極為不利的影響。鑒于此，在比例混油超過5%時，就需要展開油泥析出測試，以防造成重大安全事故。

2.5 溶解氣體

通過對變壓器絕緣油內部氣體組成成分及其含量的定量分析，判斷變壓器內部運行狀態。作為機車核心設備，變壓器在正常進行運行時，內部也會因為氧氣、高溫熱以及其他因素影響，出現變質、老化等問題，會分解出一定量的氣體，像二氧化碳、氫氣等，這些氣體會溶于油中，并對油品質量形成影響。為保證變壓器設備使用質量，確保其不會對機車運行產生干擾，國內外一直在對各種氣體檢測方式進行著研究，其中以氣相色譜技術（以下簡稱GC）應用最為廣泛。通過氣相色譜技術對變壓器油樣中特征氣體（氫氣、甲烷、乙烷、乙烯、乙炔、一氧化碳、二氧化碳）含量的定量分析，為確保變壓器可靠運行和狀態維修提供數據支撐。

依據DL/T 722-2014《變壓器油中溶解氣體分析和判定導則》關于溶解氣體含量及其產生速率的注意值的推薦標準，綜合運用特征氣體法、氣體含量比值法綜合推定變壓器運行狀態，及時發現變壓器存在的潛在隱患，視具體情況采取不同的維修維護策略。

2.6介電強度

介電強度，即擊穿電壓，主要用于判斷油懸浮物污染程度以及絕緣油含水量。通過對擊穿電壓的分析，對絕緣油電氣性能展開評定，并對注入設備前的油品過濾程度以及干燥程度展開檢驗，屬于常規試驗范疇。在具體進行檢驗過程中，會將試驗油樣本放置在專門設備之中，會通過對勻速升壓交變電場的運用，對樣本展開作用，直至其被擊穿位置。如果在運行過程中，油擊穿電壓數值較低，則表明油品使用存在危險，需要及時進行更換。按照標準規定，機車變壓器用油的擊穿電壓數值應控制在45kV左右，甚至在60kV左右。

結束語：

鑒于變壓器油質量對變壓器以及電力機車運行所產生的重要影響，鐵路部門需要進一步加強對變壓器油質量標準的研究力度，應以國家出臺相關技術標準為依據，做好質量標準設置與調整，實現對變壓器油酸酯、介電強度以及運動粘度等數值的合理判斷，確定變壓器油質量是否與相應要求相符，是否適合繼續進行使用，及時發現油的質量問題，消除各項潛在風險，從而實現對潛在問題的有效預防，達到最佳機車運行模式。

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