當電路中使用開關斷開時， 如果電路電壓不低于10-20V， 電流不小于80-100mA， 動觸頭和靜觸頭之間會產生火花，這個火花就是電弧。此時電流通過電弧繼續(xù)流動， 直到動觸頭拉開足夠長距離時火花熄滅， 電流才被真正切斷。 電弧本質上是高溫高導電率的游離氣體， 伴隨著強光和高溫，其高溫區(qū)域可達5000 ℃以上。電弧的存在會對電力系統和設備造成危害， 主要有以下幾種：①延長了開關電器開斷故障電路的時間；②電弧產生的高溫， 不僅將觸頭表面熔化或蒸發(fā)，而且使電弧附近電氣絕緣材料燒壞引起事故；③電弧在電動力、 熱力作用下能夠移動，易造成飛弧短路和傷人，使事故擴大；④使油斷路器的內部溫度和壓力劇增而引起爆炸。油開關也稱作油斷路器，是以密封的絕緣油作為開斷故障的滅弧介質
的一種開關設備，其作用是滅弧、散熱和絕緣。低溫開關油是在戶外寒冷氣候條件下用于油斷路器的一種絕緣油。目前，國內低溫開關油專用產品較少，用戶普遍以變壓器油替代低溫開關油。 本文主要從標準以及油品性質方面比較低溫開關油與變壓器油的差別。
1 標準的對比
2012年 6月 1 日，GB2536-2011 《電工流體變壓器和開關用的未使用過的礦物絕緣油》 標準正式頒布， 原有斷路器油標準SH0351-92《斷路器油》作廢。GB2536-2011中最低冷態(tài)投運溫度是區(qū)分絕緣油類別的重要標志之一， 根據電氣設備使用環(huán)境溫度的不同， 選擇不同的最低冷態(tài)投運溫度。變壓器油（通用） 技術要求按照最低冷態(tài)投運溫度將變壓器油分為5 類， 分別為0，-10，-20，-30，-40 ℃ ， 根據最低冷態(tài)投運溫度的不同，傾點也有所不 同，對應傾點分別為≤-10，≤-20， ≤-30， ≤-40， ≤-50℃ ；而低溫開關油只有一類， 最低冷態(tài)投運溫度為不高于-40 ℃，對應傾點要求較為苛刻，指標要求不高于-60 ℃。
低溫開關油與變壓器油的其它主要技術指標見表1。 從表1可以看出：GB2536-2011標準中，
低溫開關油與變壓器油相比，40℃ 和-40 ℃ 的運動黏度均較??；低溫開關油閃點要求不低于100 ℃，變壓器油閃點要求不低于135℃ 。
2 油品組成及性質對比
2.1 油品組成
根據GB2536-2011對低溫開關油的技術指標要求， 在實驗室選用環(huán)烷基油為原料研制出3種低溫開關油，分別為低溫開關油A,B,C3種。低溫開關油與變壓器油的主要性質見表2。從表２可以看出， 低溫開關油組成中有30％以上的鏈烷烴，變壓器油組成中只有7.5％的鏈烷烴。絕緣油是復雜的混合物， 主要由鏈烷烴、 環(huán)烷烴、芳烴等組成， 其中鏈烷烴的電氣性能好， 在強電場作用下容易發(fā)生脫氫反應，生成小分子物質以及氫氣。
由于油開關中填充的油主要用來熄滅電弧，當開關切斷電流時，動、靜觸頭產生電弧，由于電弧的高溫作用使油急劇分解成氣體，氣體中氫氣占70％，氫氣的導熱性和絕緣強度都比空氣大幾倍，因此氫氣能夠迅速降低弧注溫度和提高極間絕緣強度， 這一特性對熄弧極為有利。 3 種低溫開關油組成中的鏈烷烴含量相比變壓器油足夠高，由于鏈烷烴在高溫和高 電場作用下容易發(fā)生脫氫反應，生成大量的氫氣，因此低溫開關油的滅弧作用更具優(yōu)勢。
2.2 導熱系數
熱傳導（或稱導熱）是物體中溫度較高的部分分子因振動與相鄰分子碰撞而發(fā)生的熱量傳遞過程。 在熱傳導過程中， 物體中的分子并不發(fā)生宏觀的相對位移。 因此， 熱傳導總是和物體內部溫度分布的不均勻性聯系在一起。 熱傳導過程遵循傅里葉定律。 絕緣油在設備中的散熱冷卻作用除了與設備的循環(huán)速率有關，也與絕緣油的熱力學性質有關。
測定流體導熱系數的方法種類較多，如平板法、同心圓筒法、熱絲法、探針法及點熱源比較法等。 在實驗室使用 ISO22007-2（ 瞬態(tài)平面熱源（熱盤）法）測定 ３ 種低溫開關油和變壓器油的導熱系數， 結果見圖 1。 在實驗過程中，由于測試溫度不斷升高，為了減小油品對流對結果造成的影響，設定加熱功率為 35ｍW， 測試時間為 5 ｓ。從圖 1可以看出， 隨著溫度的升高，油品的導熱系數不斷減小， 在20-60℃ ，3種低溫開關油的導熱系數均大于變壓器油的導熱系數。 因此低溫開關油在設備中的散熱冷卻效果更好。
2.3 運動黏度和閃點
熱交換因數是表示變壓器冷卻的重要參數， 實際上是反映油品與線圈之間的熱交換本質。 油品的運動黏度在很大程度上影響著油品的熱交換因數。在變壓器生產廠，雷諾數（Re）
被作為測定熱交換因數的一個參數。Re值表示油品流動狀態(tài)是層流狀態(tài)或湍流狀態(tài)，層流 狀態(tài)是油層沿著油品和線圈之間的邊界流動，在湍流層狀態(tài)下油層被擾亂而且在不斷混合， 所以油相不同部分不斷接觸線圈，這意味著在湍流層狀態(tài)下， 油品的冷卻方式更有效。絕緣油運動黏度越小， Re 越 高。 當 Re 超過2300 時，絕緣油的流動狀態(tài)過渡到湍流層 狀態(tài)，這對設備的散熱是有效的。
從表 2可以看出，3種低溫開關油的運動黏度均比變壓器油的運動黏度小， 40 ℃ 運動黏度小于3.5ｍｍ2/ｓ， -40℃ 運動黏度小于400ｍｍ2/ｓ， 油品的流動速率變快， 提高了開關設備的散熱性能。而且在操作開關設備時， 觸頭阻力較少， 從而加強了滅弧作用， 減少了觸頭的燒損。 變壓器油黏度大， 在低溫下會降低開關的合閘、 分閘速率， 影響開關設備的開斷與關合性能。 當開關設備在開斷動作時， 觸頭間將產生電弧， 電弧的功率大、 溫度高， 能量除小部分通過傳導、 輻射等方式向四周散出外， 大部分能量使油品蒸發(fā)和分解， 在電弧周圍產生高壓氣泡， 氣泡中主要成分為油蒸氣和油氣
分解的其它氣體。 氣泡和油混合體受到油的慣性力和滅弧室的限制， 在電弧的作用下， 氣泡的壓力不斷升高， 并且按預定的方向流動， 使電弧處在高壓、 導熱性良好以及有強大滅弧作用的氣體包圍之中。 當電流過零時， 弧隙介質強度恢復很快， 電弧也隨之熄滅。 為了提高滅弧能力， 要求油品產生的氣體有利于滅弧， 也就是油的氣化率和蒸發(fā)度高， 因而要求閃點略低。 從表2還可以看出，低溫開關油閃點為 110 ℃ 左右， 而變壓器油閃點達到了 140 ℃ 左右， 因此低溫開關油具有較高的氣化率和蒸發(fā)率， 利于熄滅油斷路器觸頭間產生的電弧。
3 結 論
（1） 低溫開關油組成中有30％以上的鏈烷烴，變壓器油組成中只有7.5％的鏈烷烴， 由于鏈烷烴在高溫和高電場作用下容易發(fā)生脫氫反應， 生成大量的氫氣， 因此低溫開關油的 滅弧作用更具優(yōu)勢。
（2）在 20-60 ℃ ， 低溫開關油的導熱系數均大于變壓器油的導熱系數，因此低溫開關油在設備中的散熱冷卻效果更好。

（3） 相比變壓器油， 低溫開關油的40 ℃ 運動黏度小于3.5 ｍｍ2/ｓ，-40 ℃ 運動黏度小于400ｍｍ2/ｓ， 高溫、 低溫運動黏度均很小， 加強了設備的散熱性能、 提 高了滅弧作用；低溫開關油閃點為110 ℃ 左右， 而變壓器油閃點達到了140 ℃ 左右，因此低溫開關油具有較高的氣化率和蒸發(fā)率，利于熄滅油斷路器觸頭間產生的電弧。