電力絕緣材料之絕緣油

陈思卉 2024-04-07 05:24 15次浏览 0 条评论 taohigo.com

變壓器的絕緣材料是變壓器中最重要的材料之一,其性能及質量直接影響變壓器運行的可靠性和變壓器的使用壽命。近年來,變壓器產品所采用的新絕緣材料層出不窮。變壓器的絕緣材料又稱電介質,是電阻率高,導電能力低的物質。絕緣材料可用於隔離帶電或不同電位的導體,使電流按一定方向流通。在變壓器產品中,絕緣材料還起著散熱、冷卻、支撐、滅弧、改善電位梯度、防潮、防黴和保護導體等作用。

常用的絕緣材料有固體絕緣材料、液體絕緣材料和氣體絕緣材料。

①固體絕緣材料裡有變壓器絕緣紙板、各種匝絕緣用紙、環氧樹脂、橡膠、木材、玻璃纖維、電瓷、聚酯化合物、絕緣漆等。變壓器的絕緣紙板主要是未經漂白的硫酸鹽纖維制成,屬於纖維素絕緣材料,在纖維之間有大量的孔隙因而具有很強的透氣性,吸油性和吸水性。

②液體絕緣材料有變壓器油(其絕緣性能很大程度上取決於油的耐壓程度),還有各種類型的不燃油(如矽油)等。

③氣體絕緣材料有SF6氣體,N2等。

而在油浸式變壓器中,變壓器油、絕緣紙、油紙絕緣和油屏障絕緣是油浸式變壓器中的主要絕緣材料。在這所有的絕緣材料中,絕緣油扮演者關鍵的角色。現在常用的絕緣油主要有礦物油和植物油,今天就讓小編為大傢介紹一下這兩者之間的差別吧。

1.結構區別

礦物油與植物油雖然都稱作油,但是實際上兩者的化學結構卻有較為本質的區別。這些片段的不同,使得礦物油與植物油的性能產生瞭顯著的差距。

碳碳雙鍵 酯基基團

上圖所示為植物油中特有一些結構片段,這些賦予瞭植物油相比於礦物油更獨特的性能。這兩種片段活性較高,使得植物油的降解率遠高於礦物油。

而且酯基基團中的氧原子能夠與水形成氫鍵,這會使得植物油吸納水的能力遠強於傳統礦物油,能夠將其他部件中老化產生的水吸納進植物油同時不影響其本身性能,而這能大大延長絕緣紙的壽命。

礦物油的通常結構

可以看出,從化學本質上,兩者差別不小,礦物油的結構較為單一,穩定,而正是這種穩定的結構,才能使礦物油在地面下埋藏數千年。礦物油的這種結構與組成,除非點燃,不然幾乎不會與其他任何東西發生反應。

部分礦物油作為膏狀物,不僅具有極佳的延展性,經過塗抹能夠很好地成膜,起保護作用,還能夠很好地融合一些香味劑、顏色劑等添加劑,更無須過多考慮保質期問題,再經過廣告的包裝(液體石蠟),各類潤膚品就閃亮出爐瞭!這種礦物油由於使用廣泛,其名字幾乎成為瞭礦脂的代名詞——凡士林(Vaseline)

2.來源區別

植物油來源於油料作物,小編最為熟悉的就是油菜花以及大豆瞭。植物將自己光合作用所吸收到的能量儲存於植物油中。植物油需要為動植物的代謝提供能量,所以植物油必須能夠被各類生物消化吸收,而這也正是植物油的降解率在28天後能夠達到98%以上的原因。

礦物油最多則來源於石油、煤炭等礦物,其名稱也來自於此。礦物油實際上提取於貯存瞭上萬年的石油或者煤炭中,能夠貯存上萬年,其穩定性可想而知,而這也是礦物油被詬病的一點,難以降解。

3.絕緣區別

使用礦物油作為絕緣油時,由於礦物油對水的容納能力極差,一旦含水量過高(>10ppm),其耐壓能力就會顯著降低,且這部分水會加快變壓器內絕緣系統最脆弱部分也就是絕緣紙的老化,而絕緣紙的老化又會產生更多的水分,使得老化速度就會呈指數速度加快。目前,礦物絕緣油僅有的優勢就是較為便宜。

植物絕緣油在絕大部分性能上都優於礦物油,得益於植物絕緣油分子結構中含有O原子,能夠與水形成氫鍵,對水的容納能力更強,即使在100ppm-200ppm的情況下,其耐壓性能也不會產生較大的改變,且這部分水會被植物絕緣油牢牢攥住,不會加速絕緣紙的老化,甚至於植物絕緣油能夠容納絕緣紙在自身老化過程中產生的一些水分,延緩整個老化過程。而植物絕緣油的一個不足之處便是價格比礦物絕緣油略高。

——氫原子與電負性大的原子X以共價鍵結合,若與電負性大、半徑小的原子Y(O F N等)接近,在X與Y之間以氫為媒介,生成X-H…Y形式的一種特殊的分子間或分子內相互作用,稱為氫鍵。[X與Y可以是同一種類分子,如水分子之間的氫鍵;也可以是不同種類分子,如一水合氨分子(NH3·H2O)之間的氫鍵]。

植物絕緣油作為一股起源於國外,但現在在國內也有所發展的活水,對於電力用油這個幾乎停滯瞭數十年的領域而言實在是非常難得。固步不前不可取,歷史的教訓告訴我們永遠要向前看,不能等到被迫改變的那一天。植物絕緣油作為電力用油領域的一股新風,我們不能待風拂面,小編作為澤電的一名技術人員,正在努力參與到咱們國產的植物絕緣油的研發當中,希望小編參與的這股清新之風,各位讀者也能享受到!