电力变压器绝缘油的种类与作用

学术 2024-10-05 22:18 河北

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电器绝缘油主要用于电力传输过程中各类设备—如变压器、互感器、开关设备、整流器、电缆和电容器中起电绝缘作用的液体绝缘介质和起散热作用的流体传热介质作用。而用于变压器、互感器、油开关及整流器中的变压器油占到了电器绝缘油的98%以上。

电力变压器是一种用于电能转换的电气设备，它可以把一种电压、电流的交换电能转换成相同频率的另一种电压、电流的交流电能。变压器油是一种专门用于绝缘和冷却变压器的液体介质。它具有优异的绝缘性、热稳定性、氧化稳定性和电性能，能长期承受高压电场的作用，有效地防止变压器内部元件发生电弧、放电和爆炸等故障，确保变压器的正常运行。随着我国电力资源的开发和利用，变压器作为电力输送的关键设备，安装量也不断增加，变压器油的需求量也呈逐年上升趋势。

变压器油根据基础油的来源，可分为矿物油变压器油、植物油变压器油、硅油变压器油和合成酯变压器油四大类。

变压器油的主要种类

一、矿物油变压器油

矿物油变压器油以其优良的电气性能和热工性能应用于油浸式变压器油中已有近百年历史，迄今仍是超高压、特高压电力变压器理想的变压器油。矿物变压器油主要由环烷基油和石蜡基油加工获得，从分子结构的角度来看，包括直链烷烃、异构烷烃、环烷烃和芳香烃，它们在变压器油中的作用各不相同。

直链烷烃凝点高，在高电压场下易产生氢气，从经济和性能指标等方面综合考虑，一般不直接使用直链烷烃来生产变压器油；异构烷烃闪点高于170℃，凝点低，酸值低，氧化安定性较好，析气性适中，适合用作变压器油；环烷烃凝点低，闪点也较低，析气性适中，能达到变压器的电性能要求；芳香烃中的单环芳香烃具有良好的析气性，可用于超高压变压器油，多环芳香烃和稠环芳香烃的氧化安定性差，且对人体的健康有影响，在变压器油中应除去。因此矿物油变压器油的理想组分为异构烷烃、环烷烃和少量的单环芳香烃。

二、植物油变压器油

植物油变压器油由天然油料作物经压榨，精炼和改性制备而成，具有燃点高、电气性能良好，原料来源广阔，可再生和生物降解等优势。植物油的主要成分是甘油三酸酯，不同植物油中所含的脂肪酸类型及含量差异较大，兼顾变压器油的抗氧化性和低温流动性，单不饱和脂肪酸含量较高的植物油是制备植物油变压器油的最佳选择。

虽然植物油变压器油与矿物油变压器油相比具有一定优势，但仍存在一些问题。主要体现在价格较高，约为矿物油的3倍—4倍；粘度较大，易水解产生酸性物质且低温性能较差；存在氧化与凝胶现象；油品性能指标不统一，维护经验较少，工艺尚不完备等，这些问题制约了植物油变压器油的推广和使用。

三、硅油变压器油

硅油变压器油除具有优良的电绝缘性能外，还具有燃点高、倾点低、粘度随温度变化小等优点，通常在35KV以下小容量变压器中替代传统变压器油。但硅油变压器油对局部放电或击穿的分解物敏感，耐电火花的稳定性较低，而且重复电击下绝缘稳定性下降，因此硅油变压器油一般用于35KV以下容量的变压器，且工作温度不宜过高。

这里补充一点：硅油因为防火安全性能更好，在上个世纪曾经风靡一时，但由于其在环保性能和成本方面的劣势，未被广泛使用。目前世界范围内，硅油的使用越来越少，只有在部分国家或者地区（如美国），及少数行业（如盾构机变压器）中被继续应用。

四、合成酯变压器油

合成酯变压器油主要采用多元醇酯基础油，较突出特点是具有良好的生物降解性，能在较短的时间内被活性微生物（细菌）降解为二氧化碳和水，对环境无危害，特别适用于对环保要求较高的场合，如海上风电场。

合成酯变压器油综合性能全面，除具有良好的生物降解性外，还具有较好的耐火安全性能，电气绝缘性能、抗氧化性能和耐老化性能，同时合成酯变压器油的极性较强，对水分子有较强的亲和力，即使在水含量较高的情况下，仍呈保持较高的击穿电压，耐湿性比矿物油变压器油和硅油变压器油更强。

变压器油的基本作用

一、绝缘作用

变压器油的主要功能是作为电气绝缘介质，防止电流在不应流通的部分流动，从而确保电气设备的正常运行。它填充在变压器等设备的绝缘结构中，有效地隔离不同电位的导电部分，防止了电流的直接通过，大大提高了设备的安全性和可靠性。

二、冷却作用

变压器在运行过程中会产生大量的热量，如果这些热量不能及时散发出去，就可能导致设备过热，甚至损坏。变变压器油具有良好的散热作用，在运行中,靠近绕组与铁芯部分的变压器油受热后,温度升高,体积膨胀,因其比重减小而上升,经冷却装置冷却后,再进入变压器油箱底部,从而形成油的循环。油循环使绕组和铁芯得到冷却,改善了变压器的运行条件。

三、灭弧作用

在开关或断路器等设备中，当电路被切断时，可能产生电弧。电弧的高温可能导致设备损坏，甚至引发火灾。变压器油的高导热性和快速冷却能力，可以有效地熄灭电弧，防止设备损坏和火灾的发生。

四、保护设备免受腐蚀、氧化、受潮

变压器油中还含有一些抗氧化和抗腐蚀的添加剂，它们能有效地防止设备内部的金属部件受到腐蚀和氧化，进一步延长设备的使用寿命。此外，绝缘油通常与空气隔离，能够防止器身材料受潮。

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编辑：江湖君，微信：songpo98

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