天然脂類油提高油浸式變壓器的設(shè)計(jì)優(yōu)點(diǎn)

1、天然酯絕緣油提高了油浸式變壓器的設(shè)計(jì)優(yōu)點(diǎn)提供環(huán)保和安全優(yōu)勢(shì)作者：胡錦麗 文章來(lái)源：庫(kù)柏電氣（上海）有限公司 點(diǎn)擊數(shù)：390 發(fā)布時(shí)間：2011-09-15新浪微博QQ空間人人網(wǎng)開(kāi)心網(wǎng)更多天然酯絕緣油很好地確立了防火安全性和環(huán)保兼容性，而且比起傳統(tǒng)絕緣油，延長(zhǎng)了變壓器的壽命天然酯絕緣油很好地確立了防火安全性和環(huán)保 兼容性，而且比起傳統(tǒng)絕緣油，延長(zhǎng)了變壓器的壽命。油浸 式變壓器具有很多優(yōu)于VPI干式和環(huán)氧澆注變壓器的優(yōu)勢(shì)?，F(xiàn)在，考慮到經(jīng)濟(jì)、安全和環(huán)保， VPI干式和 環(huán)氧澆注變壓器不再是安裝在敏感區(qū)域的明確選擇。新絕緣油絕緣技術(shù)保持并提高了油浸式變壓器的設(shè)計(jì) 優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)提供了岀色的環(huán)保和安全優(yōu)勢(shì)。

2、面對(duì)無(wú)環(huán)境污染和安全性高的變壓器及電抗器的需求不斷增加，AREVA輸配電已經(jīng)將植物油應(yīng)用從配變拓展到高壓變壓器和電抗器。2007年，英國(guó)人口稠密區(qū)和巴西敏感區(qū)所實(shí)施的項(xiàng)目中，運(yùn)用了庫(kù)柏電力系統(tǒng) 生產(chǎn)的Envirotemp FR3植物絕緣油，該油被分別注入到132kV 90MVA的變壓器和242kV的并聯(lián)電抗器中 這種植物絕緣油來(lái)源于大豆，自1998年使用至今，主要用來(lái)注入配電變壓器，可生物降解，能夠增加防火安全性及絕緣壽命， 同時(shí)植物油也可來(lái)自于可再生資源。這些項(xiàng)目的實(shí)施，除了可獲得良好的環(huán)境收益,而且為用戶創(chuàng)造了一個(gè)可持續(xù)發(fā)展的未來(lái)。變壓器的歷史雖然19世紀(jì)末第一臺(tái)變壓器是敞開(kāi)式結(jié)構(gòu)的干式變

3、壓器，但是同一時(shí)期開(kāi)發(fā)的礦物油變壓器由于其具有更高的效率，更好的熱介損，較高的抗污性、負(fù)載能力，更小的尺寸以及更長(zhǎng)的壽命，在此后的百余年中， 成為電力局和變壓器用戶廣泛選擇的產(chǎn)品。對(duì)礦物油的運(yùn)輸，污染物，外溢報(bào)告，補(bǔ)救措施不僅需要特殊 處理，還需全面考慮其對(duì)環(huán)境的影響和防火安全性，因此常常用真空壓力進(jìn)氣(VPI)干式變壓器和 樹脂澆注變壓器來(lái)替換礦物油絕緣變壓器，并安裝在建筑物內(nèi)或建筑物附近。在工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域，有關(guān)哪種類型的 變壓器應(yīng)用情況最好的爭(zhēng)論隨著技術(shù)、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)環(huán)境的變化而變動(dòng)。圖1密封測(cè)試系統(tǒng)中的器材礦物油變壓器因具有可接受燃點(diǎn)特性，以及長(zhǎng)達(dá)30多年的使用壽命，仍然是傳統(tǒng)戶外的應(yīng)用選擇

4、，但是礦物油相對(duì)低的燃點(diǎn)存在火災(zāi)隱患，或者已經(jīng)引起變壓器火災(zāi)，因此，油浸式變壓器安全規(guī)范已包含滅火系 統(tǒng)的特殊層、長(zhǎng)間隔距離、防火屏障、或者用其他遏制裝置防止油變發(fā)生火災(zāi)。而實(shí)際上，干式變壓器也 會(huì)發(fā)生火災(zāi)，但由于錯(cuò)誤的安全感，預(yù)制式的干式或樹脂澆注防火性規(guī)范允許將這些變壓器安裝在一些敏 感的區(qū)域。開(kāi)發(fā)阻燃型變壓器油20世紀(jì)70年代中期，很多變壓器介電油生產(chǎn)商開(kāi)發(fā)了阻燃型高分子油和硅油。規(guī)范要求這個(gè)等級(jí)油的燃 點(diǎn)要高于300 C( 572F)。在30多年的使用過(guò)程中，阻燃型高分子油變壓器從未引起大樓或者油池火災(zāi)。 這完全超過(guò)了 VPI干式、樹脂澆注和硅油變壓器的安全記錄?；诖蠹s幾十年的運(yùn)行經(jīng)

5、驗(yàn)，美國(guó)國(guó)家電氣規(guī)范，第三方實(shí)驗(yàn)室和保險(xiǎn)公司開(kāi)始逐漸認(rèn)可阻燃型介電油的 安全記錄。他們現(xiàn)在提供特殊類別分類，認(rèn)定使用此油的變壓器可安裝在建筑物內(nèi)或附近。因?yàn)椴辉傩枰?考慮它們的熱排放率，以及不再需要滅火系統(tǒng)和戶外變壓器的防火屏障，甚至戶內(nèi)應(yīng)用也無(wú)需要求噴水裝 置，間隔距離和保險(xiǎn)金明顯下降，防火安全認(rèn)證現(xiàn)在也認(rèn)可充有上萬(wàn)加侖油的大型電力變壓器。雖然高分 子油和硅油提高了變壓器的防火安全， 并維持了正常變壓器的預(yù)期壽命， 但卻降低了環(huán)境兼容性。開(kāi)發(fā)環(huán)保變壓器油20世紀(jì)90年代，一家知名的絕緣油生產(chǎn)商開(kāi)發(fā)了阻燃型天然酯絕緣冷卻油。這些油來(lái)源于植物，有超過(guò)300 'C的閃點(diǎn)和燃點(diǎn)，明顯高于同類

6、碳?xì)溆秃凸栌鸵约捌渌愃飘a(chǎn)品。同樣，它們具有相同的防火安全記錄，并成為一種更新的應(yīng)用于建筑物內(nèi)或附近區(qū)域的科技。除了優(yōu)越的防火安全特點(diǎn)，新的酯絕緣油因其優(yōu)異的降解特性”符合美國(guó)環(huán)保署標(biāo)準(zhǔn)，而且擁有更低的美國(guó)運(yùn)輸部外溢報(bào)告。已經(jīng)測(cè)明，不止一種天然酯絕緣 油不含嚴(yán)重的水生毒性（根據(jù)經(jīng)濟(jì)合作與開(kāi)發(fā)委員會(huì)GL 203），而且不會(huì)在水上留下彩虹色油光。測(cè)試顯示，天然酯絕緣油在21天內(nèi)可降解超過(guò)97%。根據(jù)同樣的測(cè)試方法，碳?xì)溆徒到獾陀?0%。II天然怖礦物油天然酣礦物油絕緣油絕緣油500h1000h天然肺礦物油 絕緣油2000h天然酯曠物油 絕絳油4000h圖2相關(guān)加速老化研究-密封測(cè)試管-MIL 15

7、2 -2000防火天然酯油克服了油浸式變壓器的兩個(gè)最大的弱點(diǎn)，但是這些絕緣油是否可維持變壓器的長(zhǎng)壽命，需要 進(jìn)行更多的研究。變壓器絕緣紙的老化變壓器絕緣故障是干式和油浸式變壓器的首要故障因素。考慮到老舊變壓器的數(shù)量，保險(xiǎn)公司預(yù)計(jì)，未來(lái) 10年，變壓器故障會(huì)增加 300%。因此實(shí)驗(yàn)采用了重要的工業(yè)原料，用絕緣紙老化來(lái)測(cè)試和監(jiān)測(cè)重大事故 之前油變的固體絕緣現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)室研究也可用來(lái)測(cè)定何種環(huán)境影響了絕緣紙老化。為了預(yù)測(cè)運(yùn)行期間的老 化率，ANSI/IEEE C57.100已經(jīng)定義了配電變壓器的加速老化。采用提高溫度的方法將測(cè)試時(shí)間壓縮到連 續(xù)的幾個(gè)月，多篇論文已經(jīng)證實(shí)了這種方法。以下是密封測(cè)試系統(tǒng)中

8、的器材：熱升級(jí) 0.255mm Kraft 紙（26 克）；絕緣油（350ml）；鋁條（106cm2）；銅金屬條（76 cm2）；老化器皿可煅鋼內(nèi)表面（323 cm2 ）。此外，初始控制變量包括初始絕緣紙濕度，絕緣油含水量，頂部空間容量和濕度、清除氣體和增壓。500h68%張力54%張力lOOOh56%張力5%張力2000h140%張力N/A4000h25%張力N/A表1在礦物油和天然酯油中熱升級(jí)絕緣紙老化的保留張力絕緣紙老化隨著溫度和含水量的增加而加速。圖2顯示了 170 C（ 338F）和不同時(shí)間加速老化試驗(yàn)環(huán)境下絕緣紙樣品的升級(jí)情況。表面來(lái)看，絕緣紙?jiān)谔烊货ブ械姆纸馑俣让黠@慢于礦物油中的

9、絕緣紙。與通常在 老化的變壓器中所觀察到的情況一樣，裝有礦物油的器皿表面上形成了淤渣和碳沉淀物。裝有天然酯的器 皿保持干凈，這表明絕緣油中的絕緣紙有更好的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。除了通過(guò)表面觀察，還可以通過(guò)一種機(jī)械強(qiáng)度目標(biāo)指標(biāo)張力（表1）來(lái)衡量老化?，F(xiàn)行的IEEE C57.91負(fù)載導(dǎo)則指岀了幾條壽命”定義，包括老化后所保留的 25%50%的張力。這些結(jié)果均顯示，絕緣紙?jiān)?70 °C（ 338F）下，在天然酯中老化的時(shí)間比在礦物油中的時(shí)間長(zhǎng)58倍。這些實(shí)驗(yàn)中的性能差異被總結(jié)為水凈化"和 水解保護(hù)”。水凈化之前提到，絕緣紙老化隨著溫度和含水量的增加而加速。當(dāng)每個(gè)器皿的溫度受到控制，礦物油器

10、皿的含水 量的增加明顯高于天然酯器皿。絕緣紙分解首先是熱分離（溫度）和水解擊穿（水）的組合，隨后主要副產(chǎn)物之一變成更多的水。 礦物油的水飽和點(diǎn)為 70ppm，而天然酯在25 C （77F）下的水飽和點(diǎn)為1200ppm。 天然酯水凈化”的特性防止了水分子加速絕緣紙老化。桿tf中ANSI-IEEE CsLSIKSlW高高AftlNEMA TP1聲咅躺fift ft ft 低高中 B6I-C89, liNEltt Tilft ft ft ft*中 m/lEEEG7.t2 00iC37JXei防再霍力ftftftft1噸AKI KLM二過(guò)It鬣力好 優(yōu)優(yōu)養(yǎng)中 AI/IIEEC57.914C5L96SK

11、優(yōu)優(yōu)優(yōu)憂筮掘AJiSI C5112.28標(biāo)矗融定*沖再«匸中眶L IEEE C57.12.0QK57.1Z 01歸ifctt Jftft.中ft中中豪ftftftftA中ftftAKA表2變壓器型式和特性對(duì)比表水解保護(hù)熱、水和天然酯的副產(chǎn)物是長(zhǎng)鏈脂肪酸，將其與變壓器絕緣紙組合，可在加速絕緣紙老化中防止絕緣紙結(jié) 構(gòu)解聚。化學(xué)反應(yīng)機(jī)構(gòu)是酯交換反應(yīng)，它能防止絕緣紙水解。而熱、水和礦物油產(chǎn)生的是短鏈有機(jī)酸，它 的性能更加活潑，不能保護(hù)絕緣紙。天然酯水解保護(hù)”特性防止了水分子像在礦物油中一樣加速絕緣紙老化。這些可從理論和試驗(yàn)結(jié)果中清楚獲得，天然酯顯著提高了絕緣紙的熱穩(wěn)定性。新的經(jīng)濟(jì)考慮近些年，變壓器原材料成本、能耗和保險(xiǎn)費(fèi)用急劇增長(zhǎng)。在很多案例中，油浸式變壓器成本低于干式變壓 器。干式變壓器的高能耗已經(jīng)不符合現(xiàn)行加拿大能源效率規(guī)則的要求。甚至美國(guó)能源部在近期的規(guī)則中也 開(kāi)始審查這些高損耗的干式變壓器。保險(xiǎn)公司諸如FM Global （美國(guó)工廠互助保險(xiǎn)聯(lián)盟損防規(guī)范）開(kāi)始意識(shí)到天然酯的防火特性，可降低防火要求，能夠提供較低的保險(xiǎn)費(fèi)。天然酯絕緣油很好地確立了防火安