電器絕緣油主要用于電力傳輸過程中各類設備—如變壓器、互感器、開關設備、整流器、電纜和電容器中起電絕緣作用的液體絕緣介質和起散熱作用的流體傳熱介質作用。而用于變壓器、互感器、油開關及整流器中的變壓器油占到了電器絕緣油的98%以上。
變壓器是一種用于電能轉換的電氣設備,它可以把一種電壓、電流的交換電能轉換成相同頻率的另一種電壓、電流的交流電能。變壓器油是一種專門用于絕緣和冷卻變壓器的液體介質。它具有優異的絕緣性、熱穩定性、氧化穩定性和電性能,能長期承受高壓電場的作用,有效地防止變壓器內部元件發生電弧、放電和爆炸等故障,確保變壓器的正常運行。隨著我國電力資源的開發和利用,變壓器作為電力輸送的關鍵設備,安裝量也不斷增加,變壓器油的需求量也呈逐年上升趨勢。
變壓器油根據基礎油的來源,可分為礦物油變壓器油、植物油變壓器油、硅油變壓器油和合成酯變壓器油四大類。以下是對于這四類變壓器油的介紹。
礦物油變壓器油
礦物油變壓器油以其優良的電氣性能和熱工性能應用于油浸式變壓器油中已有近百年歷史,迄今仍是超高壓、特高壓電力變壓器理想的變壓器油。礦物變壓器油主要由環烷基油和石蠟基油加工獲得,從分子結構的角度來看,包括直鏈烷烴、異構烷烴、環烷烴和芳香烴,它們在變壓器油中的作用各不相同。
直鏈烷烴凝點高,在高電壓場下易產生氫氣,從經濟和性能指標等方面綜合考慮,一般不直接使用直鏈烷烴來生產變壓器油;異構烷烴閃點高于170℃,凝點低,酸值低,氧化安定性較好,析氣性適中,適合用作變壓器油;環烷烴凝點低,閃點也較低,析氣性適中,能達到變壓器的電性能要求;芳香烴中的單環芳香烴具有良好的析氣性,可用于超高壓變壓器油,多環芳香烴和稠環芳香烴的氧化安定性差,且對人體的健康有影響,在變壓器油中應除去。因此礦物油變壓器油的理想組分為異構烷烴、環烷烴和少量的單環芳香烴。
植物油變壓器油
植物油變壓器油由天然油料作物經壓榨,精煉和改性制備而成,具有燃點高、電氣性能良好,原料來源廣闊,可再生和生物降解等優勢。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類型及含量差異較大,兼顧變壓器油的抗氧化性和低溫流動性,單不飽和脂肪酸含量較高的植物油是制備植物油變壓器油的最佳選擇。
雖然植物油變壓器油與礦物油變壓器油相比具有一定優勢,但仍存在一些問題。主要體現在價格較高,約為礦物油的3倍—4倍;粘度較大,易水解產生酸性物質且低溫性能較差;存在氧化與凝膠現象;油品性能指標不統一,維護經驗較少,工藝尚不完備等,這些問題制約了植物油變壓器油的推廣和使用。
硅油變壓器油
硅油變壓器油除具有優良的電絕緣性能外,還具有燃點高、傾點低、粘度隨溫度變化小等優點,通常在35KV以下小容量變壓器中替代傳統變壓器油。但硅油變壓器油對局部放電或擊穿的分解物敏感,耐電火花的穩定性較低,而且重復電擊下絕緣穩定性下降,因此硅油變壓器油一般用于35KV以下容量的變壓器,且工作溫度不宜過高。
合成酯變壓器油
合成酯變壓器油主要采用多元醇酯基礎油,較突出特點是具有良好的生物降解性,能在較短的時間內被活性微生物(細菌)降解為二氧化碳和水,對環境無危害,特別適用于對環保要求較高的場合,如海上風電場。
合成酯變壓器油綜合性能全面,除具有良好的生物降解性外,還具有較好的耐火安全性能,電氣絕緣性能、抗氧化性能和耐老化性能,同時合成酯變壓器油的極性較強,對水分子有較強的親和力,即使在水含量較高的情況下,仍呈保持較高的擊穿電壓,耐濕性比礦物油變壓器油和硅油變壓器油更強。