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十二烷基苯人工合成绝缘油用于750kV套管的安全性分析

文档作者：陈刚许广虎赵举文档来源：国网新疆电力有限公司电力科学研究院，		点击数：	更新时间： 2022年04月11日
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新疆电力技术2017 年第4 期总第135 期
摘要：目前新疆地区投运的750kV 高压
电抗器部分进口套管，采用的是十二烷基苯
（DDB）人工合成绝缘油。结合故障案例，本
文对十二烷基苯（DDB）人工合成绝缘油进行
了综合分析和评估，认为750kV 及以上高压
套管应慎用十二烷基苯（DDB）人工合成绝
缘油。
关键词：十二烷基苯；人工合成绝缘油；
高压套管
0 前言
新疆电网某750kV 线路电抗器突发轻瓦
斯告警故障，紧急停运后，对该套管油样进行
色谱分析，发现乙烷含量异常。随后，对即将
更换的套管的油样进行色谱分析，发现乙烷含
量也超出国内外相关标准。有鉴于此，又对该
种型号备用及在运的全部套管进行取油色谱
分析，发现大部分套管的油中乙烷含量异常。
据套管生产厂家介绍，套管采用的是进口
十二烷基苯DDB 合成绝缘油。而国内外目前
尚无十二烷基苯(DDB) 人工合成绝缘油用于
750kV 电容式套管的相关安全性评估研究。
经向国内相关专家及新疆独山子炼油厂、
独山子石化研究院及克拉玛依炼油厂、克拉玛
依石化研究院油品所等单位咨询，均没有十二
烷基苯(DDB) 人工合成绝缘油相关试验数据
及评估方法。结合国内外有关试验数据及实
际运行情况，现针对十二烷基苯(DDB) 人工合
成绝缘油用于750kV 电容式充油套管进行安
全性评估。
1 十二烷基苯（DDB）油的理化性能
1.1 十二烷基苯(DDB) 人工合成绝缘油的
理化性能
十二烷基苯(DDB) 人工合成绝缘油
，烷基侧链含9～15 个碳原子
的混合物。是由烷烃或烯烃与苯直接合成得
到，是毒性最低的合成油之一。几种合成绝缘
油的理化、电气性能见表1。
表1 几种合成绝缘油的理化电气性能
名称
十二烷基苯（DDB）
苯基乙苯基乙烷（PEPE）
单苄基甲苯/二苄基甲苯
（MBT/DBT）
闪点
℃
135
145
134
凝点
℃
-60
-65
-66
运动粘度
(m2/s)×10-6
7.0
6.3
2.3
介电常数
80℃
2.17
2.5
2.54
tgδ%
90℃
0.02
0.025
0.014
ρv
Ωm
2.5×1013
1.8×1013
2.3×1013
EB(2.5mm)kV
60
65
70
析气性
μL/min
-75
-130
-140
从性能概览可知，十二烷基苯油属于弱极
性材料，具有粘度低、介质损耗低、击穿场强高
等特点。但苯基乙苯基乙烷（PEPE）新型人工
合成绝缘油性能更好，330kV 以上电容器和电
十二烷基苯人工合成绝缘油用于750kV套管的安全性分析
陈刚许广虎赵举
国网新疆电力有限公司电力科学研究院，新疆乌鲁木齐，830011
·65·
新疆电力技术2017 年第4 期总第135 期
容式电压互感器普遍采用PEPE 合成绝缘油，
低温环境运行多采用MBT/DBT 混合合成绝
缘油而不使用十二烷基苯（DDB）油。
1.2 进口十二烷基苯DDB 合成绝缘油组
分：癸烷基－苯系，11.08%，十一烷基－苯系，
30.41%，十二烷基－苯系，33.3%，十三烷基－
苯系，24.86%。上述烷基苯具有吸潮性，并且
该油对材料相溶性能较矿物油差。
1.3 十二烷基苯(DDB)人工合成绝缘油
，烷基侧链含9～15 个碳原子
的混合物。因此DDB 油既有单环芳烃的良好
的吸气性和较差的安定性，也具有烷烃的较差
的热稳定性和氧化安定性。温度在70-80℃
时，直链十二烷基苯（DDB）就会产生乙烷。
1.4 十二烷基苯(DDB)与有机材料的相容
性不好，十二烷基苯可以溶胀电气设备中的橡
胶，与电气设备中的聚丙烯材料（高电压等级
全膜电容器）相容性差，因此国内外的十二烷
基苯（合成绝缘油）产量在20 年前已经急剧下
降。目前我国基本上不使用和生产十二烷基
苯（合成绝缘油）。
2 十二烷基苯（DDB）油的老化试验
2.1 热老化试验后对十二烷基苯(DDB)合
成绝缘油电气性能影响：
取进口的十二烷基苯(DDB)合成绝缘油
1000 mL 置于烘箱中，经115℃、96 h 的老化处
理后，取出样品并进行理化电气性能测试分
析，其结果见表2。
表2 热老化试验后的理化电气性能
时间
试验前
试验后
闪点
℃
152
148
运动粘度
(m2/s)×10-6
4.331
4.129
酸值
mgKOH·g-1
0.002
0.012
tgδ%
90℃
0.03
0.04
EB
kV·mm-1
50
43
析气性
μL/min
-61.1
-81
老化后的进口DDB 绝缘油，运动粘度也
略有减低，油的流动性提高；闪点有所下降，说
明经热老化处理油中有溶解可燃气体；酸值明
显增大；击穿电压下降；介损损耗增大且电气
性能降低。
2.2 热老化试验后对十二烷基苯(DDB)合
成绝缘油中溶解气体的影响：
取进口的十二烷基苯(DDB)合成绝缘油
2000 mL 置于烘箱中，经90℃、288 h 的老化处
理后，取出样品，进行色谱分析，其乙烷随时间
变化情况如表3。
表3 热老化试验中乙烷的含量变化
时间（h）
乙烷（μL/L）
0
0
24
25
144
720
168
490
192
740
216
1180
240
1182
264
1210
288
1310
可以看出，随着老化时间的延长，十二烷
基苯(DDB)合成绝缘油热分解产生乙烷的量
也随之增长。
2.3 进口420kV 充DDB 油套管的带电热
老化试验
表4 进口420kV 充DDB 油套管带电热老化试验
时间（h）
乙烷
（μL/L）
A 套管
B 套管
0
140
185
24
185
310
48
230
490
72
388
820
96
390
820
120
475
925
从表4 可以看出，带电热老化试验，随着
老化时间的延长，十二烷基苯(DDB)合成绝缘
油热分解产生乙烷的量也随之增长。
3 十二烷基苯（DDB）油的运行性能
3.1 湖北电网已有投运三年的集合式电容
器，其外壳与内部单元之间充十二烷基苯
（DDB）油。其中B 站5000kvar、Z 站6000kvar
集合式电容器的色谱普查数据，如表5 所示。
表5 B 站集合式电容器色谱数据
设备
名称
#1
#2
#3
#4
组分含量（μL/L）
H2
943.6
1985.5
1277.9
335.8
CO
203.2
254.4
357.7
118.8
CO2
5694.4
5168.0
4580.5
3976.0
C2H4
70.7
98.1
14.9
17.6
C2H6
1843.4
2172.0
224.9
374.0
CH4
194.2
257.8
14.4
50.1
C2H2
0.0
0.0
0.0
0.0
总烃
2180.3
2528.1
254.2
441.7
·66·
新疆电力技术2017 年第4 期总第135 期
正常情况下，#1 和#2 集合式电容器投运
时间长，#3 和#4 集合式电容器投运时间短。
#1 和#2 集合式电容器内部连接件长期过
热引起绝缘油劣化，乙烷都占总烃的84%
以上。
B 站集合式电容器微水、耐压数据见表6
所示。
表6 B 站集合式电容器其它数据
项目
微水mg/L
油耐压kV
#1
85.2
28.5
#2
84.4
29.8
#3
53.2
38.2
#4
54.8
38.7
运行时间越长，油中乙烷越高，微水含量
越高，电气性能（油耐压）下降越明显。
Z 站负荷高时，6 组集合式电容器均投入
运行。横向比较可知#3 集合式电容器存在异
常。且其余5 组集合式电容器乙烷和总烃均
不大，色谱数据见表7。
表7 Z 站集合式电容器色谱数据
设备名称
#1
#2
#3
#4
#5
#6
组分含量（μL/L）
H2
16
14
354
0
10
9
CO
43
59
117
132
51
56
CO2
2242
1098
659
1647
1997
2965
C2H
4
0
2
4152
35
3
0
C2H
6
0
9
642
12
0
2
CH4
1
3
1263
15
1
1
C2H
2
0
0
0
0
0
0
总烃
1
14
6057
62
4
3
3.2 华能岳阳电厂2 号主变由英国GEC
ALTHOM 变压器有限公司制造，绝缘油为进
口的Mobilect 35,经检测其中添加了14.33%十
二烷基苯。变压器存在低温过热故障，自投运
以来，色谱数据如表8所示。
表8 2 号主变DDB 油色谱数据
1990.1.24（1）
1992.5.28
0.14
7
0.04
18
0.05
3
0.02
0
1.30
8
2.0
85
15.0
593
0.25
28
时间
组分含量（μL/L）
CH4 C2H6 C2H4 C2H2 H2 CO CO2 总烃
1992.8.25
1992.11.23
1993.3.26
1993.10.12
1994.6.2
1995.7.4（2）
1995.7.11
1995.12.7
1996.6.27
1996.12.10
1997.5.27
1997.8.26
40
53
50
78
83
13
25
86
97
90
106
129
102
156
206
335
413
77
134
254
289
329
374
452
3
9
8
12
16
3
11
14
12
16
17
20
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
17
11
15
9
11
12
18
8
8
21
8
50
122
161
83
139
120
91
105
193
150
187
199
249
1018
1090
762
808
804
553
562
869
1194
1272
805
1262
145
218
264
425
512
93
170
354
398
435
497
601
时间
组分含量（μL/L）
CH4 C2H6 C2H4 C2H2 H2 CO CO2 总烃
（1）1990.1.24 数据英国厂商提供；
（2）1995.7.4 数据为变压器油真空脱气后
首次色谱数据。
油色谱数据中CO 含量在100-250μL/L，
含量不高判断固体绝缘并未老化，液相色谱分
析糠醛含量为0.01mg/L，固体绝缘没有老化。
十二烷基苯在低温过热的情况下可分解产生
乙烷。
开始投运的两年内，各种溶解气体含量，
包括乙烷在内均未发现异常，随着运行时间变
长，油中乙烷含量也在不停增长。虽经真空脱
气，故障也未消除，且随投运时间增长，乙烷依
旧不断增长。
3.3 新疆某750kV 高压电抗器充十二烷基
苯DDB 油故障套管色谱数据如表9 所示。
表9 某750kV 线路高压电抗器B 相轻瓦斯动
作后套管色谱数据
套管
气样
18075.67 86.578 261.90 12.417 680.58 1468.79 16.369 2178.16
设备
名称
组分含量（μL/L）
H2 CO CO2 C2H4 C2H6 CH4 C2H2 总烃
·67·
新疆电力技术2017 年第4 期总第135 期
油中
理论
值
套管
油样
10845.22
6669.697
10.39
8.446
240.95
317.314
18.13
18.934
1565.34
1747.396
572.829
675.339
16.696
16.045
2172.99
2457.74
设备
名称
组分含量（μL/L）
H2 CO CO2 C2H4 C2H6 CH4 C2H2 总烃
注：产气总量为各组分气相浓度与油中浓
度之和。
存在过热兼局部放电的故障时，十二烷基
苯DDB 油的主要分解产物为氢气、乙烷和甲
烷。不符合导GB/T722-2014《油中溶解气体
分析判断导则》判定；不符合GB/T24624-2009
《浸渍介质套管中溶解气体分析（DGA）的判
断导则》判定；也不符合IEC60599-2015
《Guide to the interpretation of dissolved and
free gases analysis》判定，给故障定性带来了
很大困难。
4 充十二烷基苯DDB 油750kV 套管安全性
评估
经对在运和备用共计12 只750kV 充十二
烷基苯DDB 合成绝缘油套管进行取样化验，
色谱分析结果如表10所示。
表10 750kV 的12 支在运套管色谱数据
设备名称
沈变存放套管1
沈变存放套管2
巴库一线A 相
巴库一线B 相
巴库一线C 相
巴吐二线A 相
巴吐二线B 相
巴吐二线C 相
凤凰变1 号主变A 相
凤凰变2 号主变A 相
凤凰变2 号主变B 相
凤凰变2 号主变C 相
组分含量（μL/L）
H2
72.37
15.35
6.373
9.022
9.529
10.753
13.044
22.04
12
10
11
12
CO
69.24
54.11
39.024
33.97
52.364
66.155
68.998
60.987
58
61
58
118
CO2
280.44
237.27
166.484
151.342
162.163
195.308
205.333
207.217
125
93
124
173
C2H4
0.49
0.54
0.577
0.983
1.3241
2.761
2.333
1.96
0.5
0.2
0.1
0.1
C2H6
370.71
400.54
194.017
190.594
207.155
483.414
513.605
505.416
672.1
452.9
443.1
355.0
CH4
36.29
37.98
28.892
29.73
31.973
76.962
87.827
86.801
79.7
49.1
57.3
44.7
C2H2
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
总烃
407.49
439.6
223.486
221.307
240.452
563.307
612.211
593.447
752.3
502.2
500.5
399.8
4.1 除了沈变存放的两只备用套管外，其
余十支在运套管油色谱乙烷均有异常，根据十
二烷基苯DDB 油的老化特性及老化后的电气
性能特点，长期运行会导致油中乙烷含量持续
增长，且DDB 油的击穿电压会下降、介质损耗
增加。
对国内外相关标准进一步查询，如GB/
T24624-2009《浸渍介质套管中溶解气体分析
（DGA）的判断导则》：在取得进一步经验之
前，本法用于符合GB/T21221-2007 的其他材
料时应慎重，如十二烷基苯为基础的碳氢化合
物。IEC60599 - 2015《Guide to the interpreta⁃
tion of dissolved and free gases analysis》：
NOTE Some modern bushing contain mixtures
of mineral oil and dodecylbenzene (DDB) , in
proportions not know. Gas compositions
evolved from DDB are not the same as from
mineral oil, and DDB absorbs more gas than
mineral oil.
采用十二烷基苯合成绝缘油的充油套管
等少油电气设备出现故障时，没有有效的判定
依据或导则。
4.2 国内外均没有相关数据显示，在低温
过热运行情况下，油中乙烷会达到一个稳定
值，且国内外近三十年来均没有相关导则或标
准针对充十二烷基苯DDB 油套管相关色谱数
·68·
新疆电力技术2017 年第4 期总第135 期
据有效判断充DDB 油套管是正常还是非正常
故障运行。
4.3 沈变存放的两只套管常温保存，在没
有受热情况下，油中存在较高乙烷，可能是由
于十二烷基苯DDB 油在注入设备前净化处理
工艺不当，加热温度控制不当或高真空（十二
烷基苯170℃饱和蒸汽压为800Pa）导致注油
后，油中乙烷浓度较高。同时也说明，十二烷
基苯DDB 油污染后（水分、溶解气体）不易净
化、注油工艺要求更严格。
4.4 十二烷基苯DDB 合成绝缘油与其他
材料相容性不佳，DDB 油可溶胀橡胶密封材
料，与聚丙烯材料（全膜电容器用PP 膜）相容
性（在电场、运行油温下作为弱溶剂溶解、浸渍
缺陷的能力）不好，易溶解绝缘纸中微小纤维，
导致设备介质损耗增高。
4.5 十二烷基苯DDB 合成绝缘油与矿物
油组成都是烃类化合物，在电、热作用下分解
气体种类相同，可以采用油色谱仪对油中溶解
气体进行分析。
4.6 750kV 套管导流装置在运行过程中局
部轻微发热故障就会导致与气相接触的十二
烷基苯DDB 油分解产生大量乙烷。另外，设
备正常运行时，由于套管尾部插在电抗器或变
压器上部本体油中，其底部温度与电抗器或变
压器运行顶层油温相同，也会导致与之间接接
触的十二烷基苯DDB 油受热分解。
5 结论
电力系统绝缘油色谱分析方法可以用来
对十二烷基苯DDB 油进行色谱分析，但不能
采用国内外相关标准对色谱数据进行故障诊
断。对于750kV 套管及其他充油电气设备，应
慎用十二烷基苯DDB 油。如必须使用，则套
管在运行期间，应定期由运维检修人员取样进
行油色谱分析，确保750kV 变压器（电抗器）可
靠运行。
参考文献：
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电缆.2014.2
[2] J.A. 迪安. 兰氏化学手册13 版.1991
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电力电容器. 2002.2
[4] 电力电容器浸渍剂应用概况与预测. 工业电
气.2002.7
[5]绝缘油的析气性. 绝缘材料.2004.1
[6]进口443MVA 主变压器低温过热故障探讨. 华中
电力. 1998.10
[7] 绝缘油产生气体的组分含量探讨. 电力电容
器.2004.3
[8]GB/T24624-2009《浸渍介质套管中溶解气体分析
（DGA）的判断导则》
[9]IEC60599-2015《Guide to the interpretation of dis⁃
solved and free gases analysis》
[10]GB/T722-2014《油中溶解气体分析判断导则》
作者简介：
陈刚（1975-），男，高级工程
师，主要从事电气设备的绝缘
介质理化技术检测、技术监督
方面的工作。
·69·

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