Đánh giá chất lượng dầu cách điện thông qua phân tích khả năng kháng oxy hóa

 BẢN TIN HỘI ĐIỆN LỰC MIỀN NAM - THÁNG 10 / 201912
.63+n00,1++2j1*
.61*8<„148’&3+21*
Công ty Thí nghiệm điện miền Nam
ċ‚1+*,‚&+ˆ7/²½1*'‡8&‚&+ċ,œ1
7+§1*48$3+†17ž&+.+ƒ1Œ1*
.+‚1*2;<+£$
7Œ07w7
Hiện nay trên thị trường có nhiều loại dầu cách điện được sử dụng cho máy biến áp (MBA). 
Nhưng vấn đề kiểm soát chất lượng đầu vào của dầu cách điện cho MBA vẫn chưa được quan tâm 
nhiều lắm. 0ông qua việc đánh giá khả năng kháng oxy hóa của dầu sẽ giúp chúng ta kiểm soát được 
chất lượng ban đầu của dầu cách điện trước khi được sử dụng cho MBA. Khả năng kháng oxy hóa là 
một đặc tính quan trọng của dầu cách điện. Khả năng kháng oxy hóa cao sẽ giúp dầu cách điện, MBA 
kéo dài thời gian sử dụng, tiết kiệm tối đa chi phí bảo dưỡng và giúp đảm bảo vận hành MBA không 
gặp sự cố. Khả năng kháng oxy hóa này phụ thuộc nhiều vào dầu cách điện có chứa chất ức chế hay 
không chứa chất ức chế. Những lợi ích của dầu cách điện có chứa chất ức chế so với dầu không chứa 
chất ức chế đã phần nào được thể hiện khá rõ trong thực tế và trong phòng thử nghiệm. 
Hiện tại, có nhiều phương pháp thử nghiệm khả năng kháng oxy hóa của dầu cách điện và phương 
pháp ASTM D2112 mà phòng 0í nghiệm Hóa Dầu-Công ty 0í nghiệm điện miền Nam đang áp 
dụng là một trong những phương pháp thử nghiệm đó.
 Bài báo này nhằm mục đích giúp cho những nhà sản xuất, nhà quản lý và vận hành MBA hiểu 
biết thêm về chất lượng, các phương pháp phân tích kháng oxy hóa của các loại dầu cách điện đang 
được sử dụng hiện nay. Từ đó, có phương án lựa chọn loại dầu cách điện, phương pháp phân tích, vận 
hành và bảo dưỡng thích hợp đối với dầu cách điện, MBA.
Hình 1- Máy thử kháng oxy hóa dầu K70290 Koehler/USA tại phòng Thí nghiệm Hóa Dầu-Công ty Thí nghiệm điện miền Nam.
 BẢN TIN HỘI ĐIỆN LỰC MIỀN NAM - THÁNG 10 / 2019 13
,, &k& /2n, 'p8 &k&+ ô,…1 6ž
'š1*+,…11$<
Do điều kiện làm việc khá khắc nghiệt của 
dầu cách điện phải chịu cường độ điện trường 
và nhiệt độ cao trong một khoảng thời gian dài 
và liên tục nên dầu trong MBA phải có khả năng 
kháng oxy hóa cao để có thể kéo dài tuổi thọ của 
dầu, tiết kiệm tối đa chi phí bảo dưỡng. Do đó, 
khâu lựa chọn dầu gốc, các kỹ thuật tinh luyện, 
công nghệ pha trộn bổ sung phụ gia kháng oxy 
hóa là hết sức cần thiết. Hiện tại, theo IEC và 
ASTM có thể phân loại dầu cách điện có hai loại 
chính như sau:
- Dầu không chứa chất ức chế (uninhibited 
oil): là dầu không chứa các chất ức chế kháng 
oxy hóa nhưng có chứa các chất ức chế kháng 
oxy hóa tự nhiên. Dầu loại này vẫn đảm bảo các 
tính năng cơ bản của dầu cách điện nhưng khả 
năng kháng oxy hóa không cao do nó không 
được thêm vào các chất ức chế kháng oxy hóa.
- Dầu có chứa chất ức chế (inhibited oil): là 
dầu được bổ sung các chất ức chế kháng oxy 
hóa như :DBPC , DBP hoặc DBDS.... Dầu loại 
này được nghiên cứu và phát triển nhằm cung 
cấp khả năng chống sự suy giảm chất lượng của 
dầu, mang lại khả năng kháng oxy hóa cao.
Feo tiêu chuẩn IEC 60296/2012-02, dầu 
cách điện được phân loại theo hàm lượng chất 
ức chế kháng oxy hoá như sau (theo bảng 2 – 
IEC 60296/2012 trang 17):
Phân loại
Dầu 
không có 
chất ức 
chế
Dầu có 
chất ức 
chế dạng 
vết
Dầu có 
chất ức 
chế
Ký hiệu U T I
Hàm lượng 
chất ức chế < 0,01%
0,01 – 
0,08%
0,08 – 0,4 
%
Feo tiêu chuẩn ASTM D3487 phân loại 
dầu cách điện như sau (theo bảng 1 – ASTM 
D3487 – 16 trang 3):
Phân loại Dầu loại I Dầu loại II
Ký hiệu I II
Hàm lượng 
chất ức 
chế(ASTM 
D4768/D2668)
max 0,08% max 0,3%
,,,1+Ÿ1*ôz&7‡1+9j/¦,‡&+&˜$
'p8&Œ&+$&+q7&&+‚629£,
'p8.+1*&+$&+q7&&+‚
Bảng 1 liệt kê một số đặc tính vật lý - hóa 
học tốt hơn của loại dầu cách điện có chứa chất 
ức chế so với dầu không chứa chất ức chế trong 
các máy biến áp thực tế trong lưới điện.
Màu sắc 
dầu của 
MBA 
số 1
MBA 
số 1 
với dầu 
không 
chứa 
chất ức 
chế
MBA 
số 2 
với dầu 
chứa 
chất ức 
chế
Màu sắc 
dầu của 
MBA 
số 2
Cấp điện áp 
(kV) 420 425
Công suất 
(MVA) 780 970
Năm sản 
xuất 1985 1973
Màu sắc 4.5 2.5
Acid 
(mgKOH/g) 0.12 <0.01
Tgδ tại 900C 0.035 0.014
Sức căng 
bề mặt 
(mN/m)
18 37
Hàm lượng 
chất ức chế 
(%)
- 0.17
Bảng 1 - Các MBA với cùng cấp điện áp và tải, 
được sử dụng dầu có chứa chất ức chế và không 
chứa chất ức chế [1]
Để đánh giá thêm những lợi ích của dầu có 
chứa chất ức chế so với dầu không chứa chất 
ức chế. Chúng ta sẽ tiến hành thí nghiệm theo 
phương pháp IEC 62535.
a. Hai lọ thủy tinh chứa dầu và chứa dây đồng 
(với giấy kraQ), được để ở 100°C trong tối, 
một lọ không để dầu tiếp xúc với không 
khí bên ngoài, lọ còn lại có ống để không 
khí có thể vào bên trong lọ tiếp xúc với 
dầu. Lọ thứ ba chỉ chứa dầu dùng để so 
sánh sự thay đổi ngoại quan. 
b. Dầu C, là một loại dầu thương mại không 
chứa chất ức chế, đã qua sử dụng (acid 0.10 
mg KOH /g dầu và tg δ ở 90 °C là 0,009). 
c. Dầu D cũng là một loại dầu thương mại 
mới không chứa chất ức chế. 
 BẢN TIN HỘI ĐIỆN LỰC MIỀN NAM - THÁNG 10 / 201914
7k&ô•1*&˜$&k&6l13+r07œ
48k75†1+2;<+Œ$'p8
Quá trình oxy hóa dầu cách điện là một 
chuỗi các phản ứng dây chuyền, các sản phẩm 
của nó là cặn (sludge), acid, các hợp chất hữu 
cơ không tan trong dầu và nhất là làm giảm các 
chỉ tiêu kỹ thuật của dầu (màu sắc biến xấu, sức 
căng bề mặt giảm, nhiệt độ chớp cháy giảm, 
lượng khí hòa tan tăng, tg δ tăng, hàm lượng 
ẩm tăng).
Cặn ảnh hưởng đến đặc tính cách điện và 
làm mát của dầu cách điện, ngoài ra nó còn 
đóng bám lên vật liệu cách điện và các bộ phận 
kim loại khác gây quá nhiệt. Nếu tính acid cao 
thì cặn chắc chắn sẽ được hình thành và nó còn 
ảnh hưởng lớn đến vật liệu cách điện rắn. 
Hình 2- Dầu mới không chứa chất ức chế, dầu đã sử dụng không chứa chất ức chế và dầu gốc naphthenic mới chứa 
chất ức chế từ lúc bắt đầu đến khi kết thúc 10 ngày kiểm tra.[3
Hình 3- Cuộn dây của một MBA sửa chữa với cặn bám bên ngoài [1]
Hình 5- Vật liệu cách điện rắn với các giá trị acid tổng 
khác nhau được chụp dưới kính hiển vi điện tử [2]
Hình 4- Cặn bám bên ngoài của vật liệu cách điện giấy [1]
 BẢN TIN HỘI ĐIỆN LỰC MIỀN NAM - THÁNG 10 / 2019 15
,9&k&3+›¡1*3+k37+ž1*+,…0
7‡1+ 1u1* .+k1* 2;< +Œ$ &˜$
'p8&k&+ô,…1
Hiện nay, theo IEC và ASTM, có nhiều 
phương pháp dùng để phân tích kháng oxy hoá 
của dầu. 
Các phương pháp thử nghiệm IEC 61125 
(A,B,C) và ASTM D2440 dựa trên việc đo lường 
sự hình thành các sản phẩm phụ của quá trình 
lão hoá dầu như acid hoặc cặn trong một điều 
kiện thí nghiệm và thời gian chuẩn. Các phương 
pháp thử nghiệm này có thể được sử dụng với 
dầu có chất ức chế hoặc không có chất ức chế.
Trong khi đó, ASTM D2112 (đối với dầu cách 
điện cho MBA) hoặc ASTM D2272 (sử dụng cho 
dầu nhờn tuabin, dầu thuỷ lực) là phương pháp 
phân tích nhanh kháng oxy hoá của dầu dựa 
trên việc sử dụng một môi trường chuẩn hoá 
(nhiệt độ, chất xúc tác đồng, áp suất) để xác định 
thời gian chịu đựng của dầu. Phương pháp thử 
nghiệm này phù hợp cho việc phân tích dầu có 
chứa chất ức chế kháng oxy hóa.
8ông 
số
IEC 
61125C 
ASTM 
D2440
ASTM 
D2112
Loại dầu 
áp dụng 
I (Inhibited 
Oil) 2 2
Fông 
số thử 
nghiệm
Hàm lượng 
acid và cặn 
sau 500 giờ
Hàm 
lượng cặn 
và acid 
sau 72 giờ 
hoặc 164 
giờ.
Fời gian 
để áp suất 
oxy đạt 
được một 
giá trị 
nhất định 
(phút)
Fời 
gian thử 
nghiệm 
500 giờ 72 - 164 giờ
Phụ thuộc 
vào từng 
loại dầu, 
dao động 
trong 
khoảng 
55 – 1000 
phút (~ 1 
– 16 giờ)
Tiêu 
chuẩn
Feo tiêu 
chuẩn IEC 
60296, hàm 
lượng acid 
và cặn sau 
500 giờ; 
max
Cặn, 0,8%
Acid, 0,5 
mgKOH/g
Feo tiêu 
chuẩn 
ASTM 
D3487, 
hàm 
lượng acid 
và cặn, 
max, 72 
giờ:Cặn, 
0,1% 
Acid, 0,3 
mgKOH/g 
164 
giờ:Cặn, 
0,2 % 
Acid, 0,4 
mgKOH/g 
Feo tiêu 
chuẩn 
ASTM 
D3487, 
thời gian 
nhỏ nhất 
là 195 
phút
Bảng 2 - So sánh các phương pháp thử nghiệm kháng 
oxy hoá dầu loại II theo ASTM, IEC
Từ Bảng 2 ở trên, ta thấy rõ phương pháp 
ASTM D2112 có thời gian thử nghiệm ngắn 
hơn nhiều so với các phương pháp khác.
Điều quan trọng trong việc vận hành MBA 
là phải biết rõ dầu cách điện là loại có chứa chất 
ức chế oxy hóa hay không để lựa chọn phương 
pháp phân tích và đánh giá thích hợp. Nếu kết 
quả kháng oxy hóa của dầu không đạt được các 
tiêu chuẩn cần thiết theo phân loại dầu, dầu 
không nên được chấp nhận trong việc đưa vào 
sử dụng.
9.‚7/8t1
Kháng oxy hóa được xem là phân tích quan 
trọng nhất được thực hiện đối với dầu cách điện 
mới để đánh giá hiệu suất dài hạn trong suốt 
thời gian sử dụng. Biết được những tác động 
xấu của quá trình oxy hóa, cũng như lợi ích của 
dầu có chứa chất ức chế so với dầu không chứa 
chất ức chế. Do đó, Tổng Công ty Điện lực miền 
Nam đã ban hành Tiêu chuẩn vật tư thiết bị 
điện (EVN SPC-QLĐT/QyĐ.114), trong đó quy 
định dầu cách điện sử dụng trong lưới điện phải 
đạt tiêu chuẩn Dầu loại II (dầu có chất ức chế ).
 Hiện nay, phòng Fí nghiệm Hóa Dầu-
Công ty Fí nghiệm điện miền Nam đã và đang 
phân tích Kháng oxy hoá của dầu cách điện 
theo phương pháp ASTM D2112 cho hầu hết 
các loại dầu cách điện sử dụng trong lưới điện, 
luôn đáp ứng kịp thời yêu cầu của khách hàng 
và Tiêu chuẩn vật tư thiết bị điện./
 BẢN TIN HỘI ĐIỆN LỰC MIỀN NAM - THÁNG 10 / 201916
7j,/,…87+$0.+l2
[1]Working group, “Oxidation stability of insulating Fluids,”CIGRE paper, pp.28, 2013.
[2] I.A.R.Gray, “Oxidation inhibitors for insulating oils”.
[3] Dr Peter Smith*, Mr Bernd Lohmeyer, Mr Andree Hilker (Shell Global Solutions GmbH), “Fact or 
Jction-beneJts of inhibited versus uninhibited hydrocarbon oils for transformers”, pp.10-11, 2011.
IEC 60296-edition 4.0, 2012-02, Fluides for electrotechnical application-Unused mineral insulating 
oils for transformers and switchgear.
ASTM D 3487 – 16 Standard SpeciJcation for Mineral Insulating Oil Used in Electrical Apparatus. 
ASTM D 4768 – Standard Test Method for Analysis of 2,6-Ditertiary-Butyl Para-Cresol and 2,6- 
Ditertiary-Butyl Phenol in Insulating Liquids by Gas Chromatography.
IEC 61125- insulating liquids – Test methods for oxidation stability Test method for evaluating the 
oxidation stability of insulating liquids in the delivered state.
ASTM D2440 - Standard Test Method for Oxidation Stability of Mineral Insulating Oil.
ASTM D2272- Standard Test Method for Oxidation Stability of Steam Turbine Oils by Rotating 
Pressure Vessel.
ASTM D2112- Standard Test Method for Oxidation Stability of Inhibited Mineral Insulating Oil by 
Pressure Vessel.
IEC 62535- Test method for detection of potentially corrosive sulphur in used and unused insulating 
oil.
Quy định Tiêu chuẩn vật tư thiết bị lưới điện trong Tổng Công Ty Điện lực Miền Nam-Mã số EVN 
SPC-QLĐT/QyĐ.114 .
7Œ07w7
Trong các loại tài nguyên thiên nhiên của trái 
đất “ Đất hiếm” ( Rare Earth Element- REE ) 
được đánh giá rất quan trọng vì các công dụng 
đặc biệt của nó.
,&k&1*8<€17’9j.,0/2n,ôq7
+,‚0
Các nguyên tố đất hiếm : 
Cerium (Ce); Dysprosium (Dy); Erbium 
(Er); Europium (Eu); Gadolinium (Gd); 
Holmium (Ho); Lanthanum (La); Lutetium 
(Lu); Neodymium (Nd); Praseodymium (Pr); 
Promethium (Pm); Samarium (Sm); Scandium 
(Sc); Terbium (Tb); Fulium (Tm); Ytterbium 
(Yb) và cuối cùng là Yttrium (Y).
Dù 17 nguyên tố nêu trên được gọi bằng cái 
tên “hiếm”, nhưng chúng không hiếm như người 
ta tưởng vì có mặt khắp nơi trong vỏ trái đất 
nhưng không tích tụ lại một nơi như các mỏ kim 
loại khác.
Loại nguyên tố có nhiều nhất là Cerium 
với hàm lượng là 68 phần triệu (ppm - part per 
million), ngay cả loại có ít nhất là Fulium và 
Lutetium cũng có hàm lượng cao gấp 200 lần so 
với hàm lượng vàng đang có trong thiên nhiên.
Chỉ có Promethium là cực hiếm, khoảng 
570g trong toàn bộ lớp vỏ trái đất, nhưng nguyên 
tố này hầu như chỉ sử dụng trong một số thí 
nghiệm khoa học và có thể sản xuất nhân tạo với 
số lượng lớn.
Việc trích xuất nguyên tố “đất hiếm” từ quặng 
thô là rất khó khăn và tốn kém, do hiếm khi 
chúng tập trung một chỗ với hàm lượng đủ lớn 
.69Ž7+$1+ô‘1*
Hội Điện lực miền Nam
ôq7+,‚075ž/›¦1*	&1*'š1*