高海拔条件下变压器油的闭口闪点大气压修正系数的研究

黄波1石桂丽2何阳3

(国网西藏电力有限公司电力科学研究院西藏拉萨市850000)

摘要：变压器油的闭口闪点是表征电力设备着火危险点的重要指标，其检测对于电力设备的安全稳定运行意义重大。本文对高海拔条件下变压器油闭口闪点的大气压修正系数进行了研究，通过新型的快速微量闭口闪点测试仪进行各海拔条件下的闭口闪点测试，从而得到各海拔条件下的闭口闪点大气压的修正系数，用于指导高海拔条件下变压器油的闭口闪点测试工作。

关键词：变压器油；闪点；高海拔；气压修正

1引言

变压器油是石油的一种分馏产物，属低黏度油品，在变压器等电气设备中起冷却、绝缘和散热作用。可以用闭口闪点来表征变压器油的着火危险性，闭口闪点愈低，愈易燃，火灾的危险性愈大；反之亦然。按闭口闪点的高低，可确定变压器油的运送、储存和使用时的防火措施。在变压器油中，闪点的下降表示油中产生了挥发性的可燃物，这些低分子碳氢化合物通常是在高温下油热解产生的，因此可通过闪点检测及时发现电气设备是否存在过热性故障。

目前闭口闪点测定仪基本是根据GB/T261-2008标准制造生产的，其对于闭口闪点的大气压修正适用范围是98.0kPa-104.7kPa，在其气压修正范围内，油品闭口闪点值是随着气压降低时闪点值亦降低。标准上面的气压修正公式不适用于高海拔地区，根据标准上面的修正公式修正后的闭口闪点的检测结果误差较大，这给我们的油品检测带来了很大的困扰。

通过新型的快速微量闭口闪点测试仪进行各海拔条件下的闭口闪点测试，从而得到各海拔条件下的闭口闪点大气压的修正系数，用于指导高海拔条件下变压器油的闭口闪点测试工作。

2影响闪点测定的主要因素[1]

影响闪点测定的主要因素有大气压力、含水量、加热速度、点火间隔、油量多少。闪点是以标准大气压力作为基准压力，气压低,油品易挥发,闪点有所降低;反之,闪点升高。因此,必须对测试结果进行正确的压力修正；闭口杯法规定试样含水不大于0.05%,含水试样加热时,分散在油中的水会汽化形成水蒸气,有时形成气泡覆盖在液面上,影响油品的正常汽化,推迟闪火时间,使测定结果偏高；加热速度是闪点测试的关键控制指标,对闪点测试结果影响很大。加热速度快,试样蒸发迅速,会使混合物局部浓度达到爆炸下限,提前闪火,导致测定结果偏低;加热速度过慢,测定时间长,点火次数多,损耗了部分油蒸气,使测定结果偏高。因此,必须严格按标准控制加热速度；在闭口杯闪点测试中,每打开一次杯盖,都会影响试杯内蒸气量及其温度。点火次数多,将使测定结果偏高,相反测定结果偏低。所以闪点测试应保证一定的点火次数；在闭口闪点测定器的杯内如果油量过多，则液面以上的空间容积小，混合气浓度容易达到爆炸下限，故测得闪点偏低；如果杯内油量过少，则液面以上的空间容积大，混合气浓度达到爆炸下限慢，测得闪点偏高。

3实验设计及测量装置

3.1实验介绍

闪点是指可燃液体挥发出的可燃蒸气与空气的混合物同明火（或电火花）接触时发生闪燃的最低温度。美国材料与试验协会（ASTM）在其闪点测量标准手册中对闪点的定义［2］为“在规定的实验条件下，试验火焰引起试样蒸汽着火，并蔓延至液体表面的最低温度，修正到101.3kPa大气压下。

本文采用ZHWB3202微量快速闪点全自动测定仪，可以满足30kPa-260kPa压力下的测量要求。

仪器主要性能参数：

温度范围：40℃~300℃

温度分辨率：0.1℃

样品量：1mL±0.1mL

重复性：1.9℃

再现性：3.1℃

点火间隔：1℃~5℃（可调节）

大气压力测量范围：30kPa~260kPa

闪点检测压力临界值：20kPa±0.1kPa(可调节)

闪点值：自动修正，屏幕闪点读数为最后修正值

实验装置实物图

3.2实验方法[3]

本次实验主要研究不同气压下正十二烷、变压器油闭口闪点的变化规律。

3.2.1首先设置仪器参数：点火间隔1℃；加热速度5.5℃/min;空气导入量：1.5L；3.2.2将1mL试样注入样品杯，将样品杯放在样品杯托上，仪器自动控制设备升温，温度达到初始点火温度时，仪器自动抬升样品杯，与盖子形成持续闭合但不密封的测试室；

3.2.3当试样的温度和盖子的温度差小于1℃时，按一定的速率加热。一定能量的电弧按设置的间隔在测试室内点火。每次点火后，仪器自动将设置的空气量引入测试室内，为下次点火测试提供需要的氧气；

3.2.4仪器自动在每次电弧点火后，检测测试室内瞬间增压，当增压超过20kPa时，将温度记录下来，自动气压修正后在屏幕上显示出来，并自动存储结果；

3.2.5本文只记录未修正到标准大气压下的数据。

4实验结果

本次实验分别在海拔35m、3000m、3500m、3650m、4300m、4500m、4700m、4880m对正十二烷（标准物质）、变压器油（南木林新油）做了闭口闪点的测试。依次得出各海拔高度的实际闭口闪点值，作为分析数据（以下数据均为未进行气压修正的数据）。

图二

从图一可以看出大气压力有随着海拔的上升而减小的趋势，且到一定海拔后下降趋势减缓。海拔在3500m以下时，有每隔500m下降5kPa左右的规律，在3500m—4880m之间，下降趋势渐缓。

由图二可以看出变压器油闪点随大气压下降而降低，并有一定规律。根据GB/T261-2008气压修正公式：C修正=C+0.25*（101.3-P）；[98.0kPa-104.7kPa]

C------观察到的闪点，°CP------环境大气压，kPa

设修正系数为X,则可以得出一下方程：

153=X*（101.3-P）+C

可以得到153=X1*（101.3-57.6）+137.8X1=0.34;

153=X2*(101.3-57.8)+138X2=0.34;

153=X3*(101.3-58.9)+138.5X3=0.34；

153=X4*(101.3-60.5)+140.1X4=0.32；

153=X5*(101.3-65.1)+141.0X5=0.32；

153=X6*(101.3-66.1)+143.4X6=0.27；

153=X7*(101.3-71.2)+144.8X7=0.27；

初步认为

1、在大气压57.6~58.9kPa条件下，

变压器油闭口闪点C修正=0.34*（101.3-P）+C

2、在大气压58.9~65.1kPa条件下，

变压器油闭口闪点C修正=0.32*（101.3-P）+C

3、在大气压65.1~71.2kPa条件下，

变压器油闭口闪点C修正=0.27*（101.3-P）+C

C----观察到的闪点，°CP---环境大气压，kPa

4、实验验证：

对同一油样分别在拉萨（65.1kPa）、林芝（71.2kPa)测试其闭口闪点（未修正），数据如下：

从实验结果来看，基本符合上述修正公式。

6结束语

本文采用不同海拔下测定变压器油的闭口闪点。由于条件有限，可能会引起实验误差的有：

某些测试在变电站内，环境温度和湿度达不到实验要求，数据准确度会受影响；

测试均在不同含氧量条件下测量，无法监测，数据准确度会受影响；

测定标准大气压下的闪点值，油样运输过程中密封、保质等情况无法保证，数据准确度会受影响。

从以上这些因素考虑,闪点测定的只是一个近似值，数据和修正系数仅供参考。根据具体的情况和实践经验，选择最佳的测定参数，同时进行实验环境控制，减少环境因素的干扰，可以提高自动闭口闪点仪器检验数据的准确性和可靠性。

参考文献]:

[1]周山舟《对石油产品闪点测定的讨论科技信息》2009年第21期.

[2]GB/T261-2008闪点的测定宾斯基-马丁闭口杯法.

[3]SH/T0768-2005闪点测定法（常闭式闭口杯法）.

[4]电力行业标准《DL/T1354-2014》电力用油闭口闪电测定微量常闭法.