电气绝缘用国内外二甲基硅油性能对比研究

1、电气绝缘用国内外二甲基硅油性能对比研究摘要：对ki50si二甲基硅油的常规性能、粘度-温 度特性、热稳定性等进行了研究，并与国外某同类产品 kf96d-50cs二甲基硅油进行了比较。研究结果表明，ki50s1 二甲基硅油有良好的热稳定性能，总体性能与进口二甲基绝 缘硅油相当，适用于牵引变压器绝缘。关键词：牵引变压器；二甲基硅油；电气性能；理化性 能；热稳定性引言硅油用作高等级变压器合成绝缘油，除了具有优良的电 绝缘性能外，还具有燃点高、凝固点低、粘度随温度变化很 小等优点1。相对于矿物变压器油，硅油变压器油具有以 下比较优势：优异的热安定性，其闪点和燃点约为矿物变 压器油的2倍，难以着火；自燃

2、温度高迗360°c，且具有自 熄灭性能；硅油可燃性较低，燃烧热仅为矿物变压器油的一 半，且热释放率也很低2-3。硅油惰性极强，具有很好 的抗氧化性能。硅油几乎无毒，环保性能优异，不会污染 环境4。我国首次在crh2系列高速动车组牵引变压器上使用硅 油作为绝缘介质，采用的是某进口二甲基硅油，硅油牌号为kf96d-50cs，但考虑进口原材料综合应用成本较高，有必要 对其实施国产化。本文采用横向对比方法对国内自主合成生产某型号为 ki50si的二甲基硅油与进口二甲基硅油（以下简称硅油）的 常规理化和电气性能、粘度-温度特性、挥发分以及氧化安 定性等进行了试验研究。1. 试验1. 1原材料技

3、术指标k150s i和kf96d-50cs硅油常规理化与电气性能对比（见 表1）表1指标名称技术指标iec60836 kf96d-50cs ki50si 试验标准外观无色透明无色透明无色透明目测密度（20°c） g/cm3 0.9550.970 0. 9640 0.9649 iso3675运动粘度，mm2/s （40°c） 40±4 37. 28 37. 32 iso 3104闪点（开 口），°c 彡240 312 333 iso 2592燃点，°c 彡340 344 365 iso 2592折光率，20°c 1.404±0

4、. 002 1.404 1.404 iso 5661倾点，°c 1011 2. 82x 1012 2.89x 1012 iec 60247介电常数（9（tc） 2. 55±0. 05 2. 527 2. 529 iec 60247介质损耗因数（9ctc）彡0.001 0.00022 0.00011 iec 602471.2粘度-温度特性按 iso 3104，检测硅油在-40°c、-20°c, 0°c、25°c、 40°c, 60°c、80°c. 100°c. 125°c, 150

5、76;c 时的运动粘度， 识别硅油运动粘度随温度变化特性。1.3挥发性按astm d4559,分别在150°c和180°c下处理24h后检 测硅油的低分子挥发性物质的含量。1. 4氧化热稳定性按iec 61125方法进行试验，对硅油取样，重量为25g (±0. lg),硅油中放入铜片，置于180°c(±l°c)处理500ho 试验结束后，测试硅油运动粘度(40°c)、介质损耗变化 (90°c)及酸值变化。1.5无氧热稳定性模拟变压器运行硅油的实际工况(密闭、无氧、热)， 硅油试样(750ml)中放入铜丝充氮气保护置

6、于180°c下处理 336h,老化后测试硅油运动粘度(40°c)、介质损耗(90°c)、 击穿电压和酸值的变化。2. 试验结果与分析2. 1粘度-温度特性硅油不仅是电气绝缘介质，同时也是变压器线圈的冷却剂。硅油的运动粘度对冷却效果尤为重要6，两种硅油在 -40°c , -20°c、0°c、25°c、40°c、60°c、80°c、100°c、125°c、 150°c时的运动粘度变化曲线见图2，由图可见，两种硅油的 运动粘度-温度特性相当，且粘度随温度变化小，特别适合

7、像牵引变压器这种油品粘度指数要求高的使用场合。1硅油运动粘度随温度变化曲线2.2挥发性挥发性表征硅油内部低分子物质的含量，挥发份的含量 直接影响硅油的闪点，表征产品的精馏水平。从表2数据可 见，国产ki50si硅油挥发份含量更低。表2挥发份含量处理温度 kf96d-50cs ki50si150°c 0. 12 0.06180°c 0. 38 0. 062.3氧化热稳定性氧化热稳定性是评价变压器用绝缘油的抗老化能力的 重要指标。两种硅油180°c下处理500h后性能指标见表3。(1) 粘度：两种硅油老化后的运动粘度比老化前均略 有增长，且增长水平相当，其诱因是硅油在

8、高温时被空气氧 化，si-c键断裂，引起硅油分子间的交联。(2) 介质损耗：经过180°c、500h老化后，kf96d-50cs 和ki50s1硅油的介质损耗与老化前相比均有较大增长，处于10-3数量级同级水平。(3) 酸值：两种硅油老化后酸值均有增长，且增长水 平相当。以上结果表明，两种硅油的氧化热稳定性水平相当。 表3 180°c下老化500h后两种硅油的性能对比检测项点 kf96d-50cs ki50si运动粘度(40°c), mm2/s 试验前 37.28 37.32 试验后 38. 36 38. 23 变化率 +2.89% +2.44%介质损耗(90&#

9、176;c)试验前 0. 022% 0.011%试验后 0. 39% 0. 47%总酸值，mgkoh/g试验前0.008 0.009 试验后0.05 0. 042. 4无氧热稳定性无氧热稳定性试验模拟变压器运行硅油的实际工况(密 闭、无氧、热)，体现产品使用稳定性，两种硅油充氮气保 护置于180°c下处理336h，试验前后性能指标见表4。在无 氧环境下，硅油受热裂解使粘度略有降低；老化后介质损耗 因数有所增加，都为10-4级；老化后两种硅油的酸值都略 有增长；老化后两种硅油击穿电压水平相当。以上结果表明，两种硅油均具有良好的无氧热稳定性。表4无氧180°c老化336h后两种

10、硅油性能对比检测项点 kf96d-50cs ki50si运动粘度(4(tc)，mm2/s 试验前 37.28 37.32试验后 37.22 37.25变化率-0. 16% -0. 18%介质损耗(9(tc)试验前0.022% 0.011%试验后 0. 06% 0.04%总酸值，mgkoh/g试验前0.008 0.009试验后0.009 0.01击穿电压(2.5mm), kv试验后60 613. 结论通过对硅油常规性能、粘度-温度特性、热挥发性、氧 化稳定性和无氧热稳定性的检测与分析，结果表明国产 ki50s1电气绝缘用硅油具有与国际上有成熟应用业绩的 kf96d-50cs硅油产品相当的综合性能。ki50s1硅油具有本 土化(成本)技术优势，可以取代进口用于牵引变压器领域， 并向高安全性的硅油变压器领域推广。参考文献：1 蒋国柱，赵玉贞等.高燃点变压器油的性能与应用 j.合成润滑材料，2010 (02)2 韩进贤，孙挚.硅油