植物绝缘油及其应用研究关键问题分析与展望

植物绝缘油作为一种高燃点、可降解的环保液体电介质,被普遍认为是矿物绝缘油的良好替代品。目前,植物绝缘油已在配电变压器中得到良好应用,并逐步开始应用在大型电力变压器中。介绍了植物绝缘油及其应用研究的历史与现状,分析了植物绝缘油在制备方法、电气与理化特性以及植物油纸绝缘寿命模型和植物绝缘油变压器故障诊断方法等方面取得的进展。通过对关键问题的分析,说明了植物绝缘油相比矿物绝缘油具有的一些新的优点。植物油纸绝缘可有效延缓绝缘纸的老化速率,通过良好的变压器设计和运行维护,植物绝缘油可提高变压器的过负荷能力,植物绝缘油变压器将比矿物绝缘油变压器具有更低的全寿命周期成本。最后,提出了植物绝缘油及其应用在未来研究中,应重点关注植物绝缘油化学及纳米改性、油中长间隙放电、植物绝缘油变压器运行维护和纳米植物绝缘油等方面的关键问题。     

植物绝缘油大间隙下的雷电冲击和直流击穿特性研究

我国自主研发生产的植物绝缘油目前只应用在最高电压等级为35 kV的变压器中,缺乏国产植物绝缘油大间隙下击穿特性的试验数据支撑是限制其应用于更高电压等级变压器中的重要原因。本研究对比了进口、国产植物绝缘油和国产矿物绝缘油在雷电冲击电压和直流电压下的击穿特性。结果表明:国产植物绝缘油与进口植物绝缘油具有相似的雷电冲击和直流击穿特性。正极性下,植物绝缘油小间隙下(25 mm)的击穿电压与矿物绝缘油相当甚至优于矿物绝缘油,但大间隙下矿物绝缘油的击穿电压优势更明显,此外,绝缘油在直流和雷电冲击电压下的击穿电压没有明显差异。负极性下,矿物绝缘油的击穿电压始终高于植物绝缘油,并且绝缘油的直流冲击击穿电压明显高于雷电击穿电压。     

植物绝缘油中含水量对其绝缘性能的影响

植物绝缘油不仅解决了矿物绝缘油在耐高温和环保方面的不足,而且具有良好的电气性能,是目前国际上重点研究的新型液体绝缘材料。绝缘油的含水量对其绝缘性能的影响极为显著。由于植物绝缘油的饱和含水量高于矿物绝缘油,为研究含水量对植物绝缘油绝缘性能的影响规律,分析了精炼处理后的菜籽绝缘油含水量对绝缘油的击穿电压的影响;采用介电谱测...     

配电变压器中植物绝缘油直接替换矿物绝缘油温度场仿真计算及现场温升试验分析

为研究10 kV配电变压器中,在不改变原矿物绝缘油变压器结构设计和制造工艺条件下,直接用植物绝缘油替换矿物绝缘油后,对变压器温升特性影响。特制造两台结构设计和加工工艺完全相同的S11-M-315 kVA/10 kV配电变压器,分别填充克拉玛依25号矿物绝缘油和FR3植物绝缘油,通过Ansys CFX仿真软件对两台配电变压器进行油流和温度的模拟仿真,得到两台变压器在模拟温升实验中的差异,并通过对两台变压器实际现场温升试验,分析比对植物绝缘油直接替换矿物绝缘油后对变压器温升性能的实际影响,并通过植物绝缘油的理化性能对实验数据进行分析。研究表明,对于10 kV配电变压器,在不改变原矿物绝缘油变压器设计结构与制造工艺条件下,用FR3植物绝缘油直接替换25号矿物绝缘油,植物绝缘油变压器整体温升均比矿物绝缘油变压器高约3～6 K,但仍满足GB 1094.2—2013《电力变压器第2部分:液浸式变压器的温升》标准对温升限值要求;在同等温升条件下,植物绝缘油在变压器中的油流速度明显比矿物绝缘油慢,在本事例中仅为矿物绝油流速的1/2,这是导致其温升偏高的原因。在变压器油流速度和温度热点分布方面,植物绝缘油变压器与矿物绝缘油具有相同趋势,两台变压器温度最高点均集中在中间绕组的上部,且位于外侧的高压绕组比位于内侧的低压绕组温度高;两台变压器油流速度最大值均出现在上部绕组之间。现场温升试验和模拟仿真均相互验证了以上结论。最后,根据研究结论,分别提出降低植物绝缘油配电变压器温升和提高温升限值的方法。     

考虑负载变化的植物绝缘油变压器温升特性研究

为研究植物绝缘油变压器在实际运行中的温升特性,应用热工学和流体力学原理分析了变压器内部传导热及散热机制,建立了变压器的二维简化模型。采用有限元法求解该模型在考虑负载变化下的温度场,得到了植物绝缘油变压器在稳定负载时的温度场分布,与矿物绝缘油变压器进行了对比,发现:当负载系数K1.5时,矿物绝缘油变压器的温升特性优于植物绝缘油,而当负载系数K≥1.5时,植物绝缘油变压器的温升特性优于矿物绝缘油变压器;同时,基于给定的动态负载曲线计算了植物绝缘油变压器的温度场分布,同样与矿物绝缘油变压器进行了对比。结果表明,当负载较低时,植物绝缘油变压器的温升特性比矿物绝缘油变压器差,而当负载较高时,植物绝缘油变压器的温升特性优于矿物绝缘油变压器。     

植物绝缘油及油浸绝缘纸板沿面大间隙下工频交流放电特性研究

选取国产植物绝缘油RAPO、进口植物绝缘油FR3以及传统矿物绝缘油25#为研究对象,研究了工频交流电压下绝缘油种类、间隙距离对绝缘油击穿特性和油纸沿面闪络特性的影响,分析了工频交流电压下绝缘油击穿电压和油纸沿面闪络电压之间的差异,并通过电场仿真探究了绝缘油击穿电压和油纸沿面闪络电压之间产生差异的原因。结果表明:当间隙距离较小(15 mm)时,植物绝缘油的击穿电压高于矿物绝缘油,但随着间隙距离的增大,矿物绝缘油的击穿电压逐渐超过植物绝缘油;3种绝缘油的油纸沿面闪络电压没有体现出明显的大小关系;绝缘油击穿电压始终明显高于油纸沿面闪络电压。     

酯交换工艺对植物绝缘油运动黏度的影响

植物绝缘油是一种环保型高燃点绝缘油,其具有与矿物绝缘油相当的电气性能,但运动黏度大于矿物绝缘油。本研究以植物绝缘油为原料,在催化剂NaOH和乙醇的作用下,研究酯交换反应制备低黏度绝缘油的工艺条件,并考察酯交换反应条件对植物绝缘油运动黏度的影响。结果表明：在乙醇与植物绝缘油的摩尔比为6∶1,反应时间为1 h,反应温度为70℃,NaOH质量分数为0.5%时产物运动黏度可达到5.81 mm2/s,与矿物油相近。在催化剂质量分数不超过0.5%时产物的运动黏度与催化剂用量呈反比关系,并可以通过控制催化剂用量,制备不同运动黏度的植物绝缘油。     

植物油纸绝缘及其变压器的研究进展与老化机理分析

在石油资源紧缺与环境污染日趋严重的形势下,植物绝缘油重新成为关注热点,它将可能成为替换矿物绝缘油的新型液体绝缘介质。本文简要介绍了植物绝缘油的组成及电气和理化性能,总结了国内外植物绝缘油的研究进展。对植物油纸绝缘的老化机理进行了分析研究,列举了国内外植物油纸绝缘的研究现状,指出了国内外研究的局限性,最后概述了近年来植物绝缘油变压器的研究进展,并指出了其今后研究方向。     

植物油纸绝缘的介电与热稳定性能

植物绝缘油是一种新型高燃点、可再生、环保型的液体电介质,是矿物绝缘油的优良替代品.介绍植物绝缘油的实验室制备方法与植物绝缘油的基本电气及理化性能,分析植物油纸试样的工频击穿电压、介质损耗因数、介电常数等介电性能,并采用热重分析法研究油纸的热稳定性.试验与分析结果表明:植物油纸击穿电压高于矿物油纸击穿电压,植物油纸的介电常数和介质损耗因数与温度呈指数关系,其相对介电常数高于矿物油纸,而介质损耗因数与矿物油纸基本一致,植物油纸热稳定性比矿物油纸更高.     

精炼菜籽绝缘油的介电性能

为了研究植物绝缘油在变压器等充油高压电气设备中的应用,分析了精炼处理后菜籽绝缘油的主要介电性能,并进行了试验研究和理论分析,采用介电谱测试仪测量了菜籽绝缘油试品的相对介电常数和介质损耗因数,分析了两性能参数随试验温度、频率变化的规律,并参照相关标准对菜籽绝缘油的体积电阻率进行了研究。同时,测试了#25矿物绝缘油相应的介电性能参数。通过比较分析两类绝缘油介电性能参数温度谱、频率谱的试验结果发现,相对于矿物绝缘油,植物绝缘油具有良好的介电性能。