铁路电力机车牵引变压器油质量标准研究

于正凯

摘 要：变压器油属于矿物油范畴，是由天然石油经过蒸馏等处理得到的，具有冷却性强、纯净稳定度高以及粘度小等方面的优势，是较为理想的铁路电力机车牵引变压器用油。本文将以质量标准分析为切入点，对铁路電力机车用变压器油质量标准展开深度分析，旨在保证牵引变压器安全可靠运行，实现理想化铁路电力机车运行模式。

关键词：质量标准;油酸值;变压器油;电力机车;铁路

目前国内铁路电力机车牵引变压器（以下简称变压器）采用油浸式变压器，主要分为充氮密封、开放式两种类型。根据变压器类型以及使用环境，各变压器所使用变压器油并不相同。变压器油质量是影响变压器运行质量的关键因素，如果其质量变差或出现衰变，都会对变压器工作构成潜在隐患，严重者危及电力机车行车安全。鉴于此，对变压器油质量实施控制，对油质量标准展开研究是极为必要的。

1.质量标准分析

在此将以GB/T 7595-2008技术要求为例，对变压器油质量标准展开分析。为满足机务系统电力机车发展总体需求，国内开始按照国家标准对技术标准展开设置，变压器油质量标准也是如此。目前铁路电力机车变压器油所适用的技术标准，是参照国家标准GB/T 7595-2008进行设置的。由于电力机车运用环境较为特殊，具有运行范围广、工作环境气温气压差异大、开启频繁以及可靠性要求较高等方面的特征，变压器油质量要求相对较高，所以需要做好质量标准分析，以通过分析与讨论，积累更多经验，保证电力机车变压器稳定运行。

2.具体标准研究

2.1油酸酯

酸值是指对1克油进行中和，全部游离酸所需氢氧化钾毫克数。其数值会将油精制深度、老化程度客观反映出来，是变压器油质量衡量重要指标。电力机车变压器工作时，因存在铁耗和捅耗其温度会上升。为保证变压器温升不超过允许的水平，需要变压器油强迫循环冷却。变压器油在循环冷却过程中与循环系统及空气（开放式变压器）接触，使油中产生酸性产物，进而造成油导电性能提升，绝缘性能降低状况，而酸值是对油是否还可继续使用的重要评估指标。按照标准规定，变压器油酸数值如果超过0.1mgKOH/g，则需及时对变压器油进行循环过滤处理甚至更换，不可继续进行使用。

2.2运动粘度

变压器油是变压器热量传递介质以及绝缘介质，做好油的运动粘度选择与管控，会为油品长期使用提供更多有利条件，能够达到良好的冷却效果。如果低温粘度选择合理，可保证变压器在停止运行再进行启动时的工作安全性。但若选择油品运动粘度过大，不仅会对热量传递质量形成直接影响，同时也会影响变压器运行安全性。按照变压器设计标准要求，最低冷态投运温度是对绝缘油类进行区分的重要指标。在进行油品选择时，需要按照变压器使用环境温度，对LCSET值展开选择，以防对有载调压开关以及油泵启动形成影响。在LCSET中，变压器油最大粘度、原标准牌号以及最高倾点是存在一定关系的，例如10号原标准牌号，在最低冷态投运温度为0℃环境中，其最高倾点是-10℃，最大粘度是1800mm2/s。

2.3 pH值

pH值即水溶性酸，是变压器油质量评定的又一重要指标。通常没有进行使用的变压器油内部并不会产生酸性物质，整体酸值相对较低，pH值大概在6左右。使用一段时间之后，油开始出现老化问题，其在运行过程中所产生的酸性物质含有量会呈现出明显上升的趋势，酸值多数都会超过0.1mgKOH/g，pH值会在4或以下范围内，油在使用过程中的出泥概率会得到明显提升，但变压器仍然可以保持稳定运行状态，不会出现重大事故;但在酸值超过0.2mgKOH/g时，pH值会再次下降，达到3.8以下，此时油劣质化状况极为明显，会产生大量油泥，会对变压器运行形成严重干扰。因此，建议将油pH值规定在大于4.2的标准。

2.4 沉淀物、油泥

在对油中油泥进行检查时，需要在油泥处于胶体或溶解状态时，向其中添加正庚烷，进而将油中油泥沉积物沉析出来，用于后续检验。因为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，便会产生一定量的油泥，而油泥的沉积会对设备散热性能形成直接影响，且会使金属以及固体绝缘材料受到干扰，出现腐蚀问题，致使绝缘性能出现严重下降问题，会对变压器运用产生极为不利的影响。鉴于此，在比例混油超过5%时，就需要展开油泥析出测试，以防造成重大安全事故。

2.5 溶解气体

通过对变压器绝缘油内部气体组成成分及其含量的定量分析，判断变压器内部运行状态。作为机车核心设备，变压器在正常进行运行时，内部也会因为氧气、高温热以及其他因素影响，出现变质、老化等问题，会分解出一定量的气体，像二氧化碳、氢气等，这些气体会溶于油中，并对油品质量形成影响。为保证变压器设备使用质量，确保其不会对机车运行产生干扰，国内外一直在对各种气体检测方式进行着研究，其中以气相色谱技术（以下简称GC）应用最为广泛。通过气相色谱技术对变压器油样中特征气体（氢气、甲烷、乙烷、乙烯、乙炔、一氧化碳、二氧化碳）含量的定量分析，为确保变压器可靠运行和状态维修提供数据支撑。

依据DL/T 722-2014《变压器油中溶解气体分析和判定导则》关于溶解气体含量及其产生速率的注意值的推荐标准，综合运用特征气体法、气体含量比值法综合推定变压器运行状态，及时发现变压器存在的潜在隐患，视具体情况采取不同的维修维护策略。

2.6介电强度

介电强度，即击穿电压，主要用于判断油悬浮物污染程度以及绝缘油含水量。通过对击穿电压的分析，对绝缘油电气性能展开评定，并对注入设备前的油品过滤程度以及干燥程度展开检验，属于常规试验范畴。在具体进行检验过程中，会将试验油样本放置在专门设备之中，会通过对匀速升压交变电场的运用，对样本展开作用，直至其被击穿位置。如果在运行过程中，油击穿电压数值较低，则表明油品使用存在危险，需要及时进行更换。按照标准规定，机车变压器用油的击穿电压数值应控制在45kV左右，甚至在60kV左右。

结束语：

鉴于变压器油质量对变压器以及电力机车运行所产生的重要影响，铁路部门需要进一步加强对变压器油质量标准的研究力度，应以国家出台相关技术标准为依据，做好质量标准设置与调整，实现对变压器油酸酯、介电强度以及运动粘度等数值的合理判断，确定变压器油质量是否与相应要求相符，是否适合继续进行使用，及时发现油的质量问题，消除各项潜在风险，从而实现对潜在问题的有效预防，达到最佳机车运行模式。

参考文献：

[1]茹更生，肖秀媛，孟玉婵.GB/T7595—2017《运行中变压器油质量》在电力机车上应用的研究（下）[J].铁道技术监督，2018，v.46;No.379（05）：12-15+20.

[2]安岸斐.合成齿轮油在“和谐号”电力机车上的应用考察[J].合成润滑材料，2018（2）.

[3]王福山.电气化铁道壁挂式牵引变压器油中溶解气体在线监测系统的研究[J].通信电源技术，2018，v.35;No.175（07）：213-214.

[4]张铁竹，张筱蔚.HXD3系列电力机车主变压器充氮保护的研究[J].电工技术，2018，No.476（14）：137-138+140.