植物油變壓器在配電網(wǎng)的運(yùn)用前景

魏　敏 曾　娟

（馬鞍山供電公司，安徽馬鞍山 243000）

植物油變壓器在配電網(wǎng)的運(yùn)用前景

魏敏 曾娟

（馬鞍山供電公司，安徽馬鞍山 243000）

傳統(tǒng)變壓器的礦物絕緣油是不可再生資源，既不能滿足高防火性能要求而且會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生污染。相比傳統(tǒng)礦物油植物絕緣油是一種高燃點(diǎn)、環(huán)保型、可再生液體絕緣介質(zhì)，燃點(diǎn)高于300℃，自然降解率達(dá)到90%以上。此外，植物絕緣油具有良好的耐潮性能、介電性能及與變壓器內(nèi)部固體材料相容性，介于植物油的特性，在某些場(chǎng)合以植物油替代礦物油在配網(wǎng)網(wǎng)中擁有廣闊的運(yùn)用前景。

植物油 變壓器 過(guò)負(fù)載

傳統(tǒng)的礦物絕緣油是不可再生資源，燃點(diǎn)低、生物降解性能差，既不能滿足高防火性能要求，且會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生污染。而植物絕緣油是一種高燃點(diǎn)、環(huán)保型、可再生液體絕緣介質(zhì)，燃點(diǎn)高于300℃，自然降解率達(dá)到98%以上，具有良好的電氣性能，可有效延緩絕緣老化。

1　植物絕緣油及其變壓器特點(diǎn)

1.1綠色環(huán)保，基于可再生資源，降解速度快，降解效率高，無(wú)毒無(wú)害，不含任何石油、鹵素、硅樹(shù)脂

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，環(huán)境保護(hù)已成為全世界的共識(shí)，也成為我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重大方針，因此發(fā)展環(huán)保的電力設(shè)備是電力發(fā)展的必然趨勢(shì)。在常規(guī)變壓器的生產(chǎn)制造過(guò)程中，礦物油生產(chǎn)、使用和回收引起的環(huán)境污染最為嚴(yán)重，這是因?yàn)榈V物油的降解率只有30%，而且礦物油變壓器在運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的CO2過(guò)高。

植物絕緣油一般是由油料作為的種子，增加部分添加劑而生產(chǎn)的，它是綠色變壓器油，該絕緣油21天降解率超過(guò)98%，不會(huì)對(duì)環(huán)境和人體健康造成危害。該絕緣油由食用植物油和食品級(jí)性能增加添加劑配置而成，無(wú)毒，其燃燒的產(chǎn)物只有二氧化碳和水，因此植物油是可以被重新利用回收的。本身可以被完全生物降解，其生物降解速率達(dá)到美國(guó)環(huán)保署（EPA）標(biāo)準(zhǔn)參考材料的要求，被EPA認(rèn)為是“完全可生物降解”材料。并且植物油還通過(guò)了96小時(shí)1000mg/kg的急性水生毒性標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試，這更充分證明了植物油是無(wú)害的；而且根據(jù)美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)機(jī)構(gòu)對(duì)含油1890L的變壓器的CO2排放比較數(shù)據(jù)顯示礦物油的整個(gè)使用周期中的碳排放量是FR3植物油的55倍。

因此，植物油變壓器符合我國(guó)可持續(xù)發(fā)展的方針，并且為我國(guó)以2005年碳排放作為基點(diǎn)，到2020年，中國(guó)單位GDP碳排放減少45%的承諾做出貢獻(xiàn)，是我國(guó)目前產(chǎn)業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)。

1.2安全防火閃點(diǎn)高、燃點(diǎn)高，抑制變壓器局部放電

植物絕緣油閃點(diǎn)、燃點(diǎn)遠(yuǎn)高于礦物油，能夠抑制局部放電。使用植物油的變壓器，發(fā)生火災(zāi)和爆炸的風(fēng)險(xiǎn)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于使用傳統(tǒng)變壓器。

變壓器在在正常運(yùn)行時(shí)，繞組和鐵心磁件外殼產(chǎn)生大量的熱量，變壓器油溫高達(dá)90℃以上，如果變壓器過(guò)負(fù)荷運(yùn)行，油溫將會(huì)更高。變壓器里的絕緣材料如電纜紙、棉紗、布料、木塊等在較高溫度作用下將逐步發(fā)生老化，使絕緣強(qiáng)度降低，這樣當(dāng)變壓器發(fā)生穿越性故障時(shí)；在過(guò)電壓沖擊時(shí)；檢修質(zhì)量不良使局部絕緣受傷時(shí)；在變壓器油質(zhì)劣化時(shí)或者變壓器進(jìn)水受潮時(shí)，都會(huì)引起變壓器絕緣擊穿，造成短路，產(chǎn)生電弧。在電弧的高溫作用下，迅速使油分解氣化、閃燃并著火（變壓器油的閃點(diǎn)為140℃，燃點(diǎn)為165～180℃），從而使變壓器內(nèi)部壓力急劇增加，造成外殼爆裂，大量噴油著火。燃燒的油流，流到那里就會(huì)燃燒到那里，從而使火變壓器事故按事故損壞部位統(tǒng)計(jì)表災(zāi)事故擴(kuò)大，燒毀其他設(shè)備甚至導(dǎo)致全廠停電、全所停電，影響正常生產(chǎn)和供電，必要的安全措施和清理工作以及設(shè)備的維護(hù)都需要大量的資金，然而由于火災(zāi)引起的停電將帶來(lái)更大的損失。

植物油比礦物油具有更高的燃點(diǎn)和閃點(diǎn)，像常用庫(kù)伯植物絕緣油的燃點(diǎn)為360℃，閃點(diǎn)（330℃）；ABB的BIOTEMP植物絕緣油的燃點(diǎn)為360℃，閃點(diǎn)為340℃，均遠(yuǎn)高于美國(guó)電氣規(guī)范（NFC）所規(guī)定的最低燃點(diǎn)（300℃）。而且植物油還是耐火絕緣油，并被FM Global檢測(cè)試驗(yàn)室歸為阻燃油，因此在任何場(chǎng)合，使用植物油變壓器，發(fā)生火災(zāi)和爆炸的風(fēng)險(xiǎn)，遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)變壓器，而且也可以在室內(nèi)取代干式變壓器。同時(shí)由于植物油的阻燃性，還可以減小變壓器在安裝時(shí)的防火距離，使得配電變壓器可以安裝在人員聚集，進(jìn)一步擴(kuò)大配變的使用面積。

1.3性能優(yōu)異，具有延緩絕緣老化和水分對(duì)油的耐壓性能的影響小的特性。

在變壓器的正常運(yùn)行過(guò)程中，其內(nèi)絕緣主要由礦物油和絕緣紙或絕緣紙板構(gòu)成的復(fù)合絕緣組成。由于絕緣紙和絕緣紙板的無(wú)法更換，因此變壓器的使用壽命主要由絕緣材料決定。而在常規(guī)變壓器中，礦物油為碳基絕緣油，在變壓器運(yùn)行會(huì)促使導(dǎo)線和開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)的焦化，加快絕緣材料的老化，進(jìn)而使變壓器的使用壽命大大下降。

2　植物油變壓器進(jìn)展及運(yùn)用情況

現(xiàn)于武漢南瑞陽(yáng)邏基地建有一條日產(chǎn)一噸植物絕緣油小試生產(chǎn)線。產(chǎn)品于2014年4月29日，通過(guò)有中國(guó)電力企業(yè)聯(lián)合會(huì)組織的產(chǎn)品鑒定，鑒定委員會(huì)認(rèn)為，該產(chǎn)品綜合性能指標(biāo)達(dá)到同類產(chǎn)品國(guó)際先進(jìn)水平，可以批量生產(chǎn)。

目前研制的10kV/100kVA植物絕緣油變壓器分別在湖北黃岡市和內(nèi)蒙古赤峰市掛網(wǎng)試運(yùn)行。2013年黃岡最高溫度接近40℃，赤峰最低溫度可達(dá)-30℃，其中赤峰掛網(wǎng)變壓器安裝有電壓和電流測(cè)量模塊，變壓器運(yùn)行期間監(jiān)測(cè)到的變壓器負(fù)荷在3%～42%范圍波動(dòng)。用戶反饋結(jié)果顯示在此期間兩臺(tái)植物絕緣油變壓器皆運(yùn)行穩(wěn)定。

3　植物絕緣油社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益

3.1在社會(huì)效益方面

植物絕緣油以農(nóng)作物種子為原料，原料來(lái)源廣泛，可再生且可完全自然降解，不會(huì)對(duì)周圍生態(tài)環(huán)境造成污染并保證人體安全；其高閃點(diǎn)、高燃點(diǎn)確保變壓器的使用安全性。

3.2在經(jīng)濟(jì)效益方面

植物絕緣油能有效延長(zhǎng)變壓器使用壽命，減少維護(hù)次數(shù)，節(jié)約變壓器養(yǎng)護(hù)成本；初期成本投入比國(guó)外同類產(chǎn)品低，長(zhǎng)期投入成本比礦物油變低，具有優(yōu)良的性價(jià)比。

4　植物油變壓器在配電網(wǎng)的運(yùn)用前景

相比傳統(tǒng)礦物絕緣油變壓器，植物油變壓器可以概況具有以下幾點(diǎn)優(yōu)勢(shì):

（1）延緩絕緣紙的降解，確保變壓器絕緣系統(tǒng)在長(zhǎng)期過(guò)負(fù)載情況下的絕緣性能，延長(zhǎng)變壓器的壽命；（2）植物絕緣油自身抗老化性能更優(yōu)，在長(zhǎng)期熱老化作用下絕緣性能保持良好；（3）能有效降低絕緣紙板中水分含量，一方面降低變壓器由于過(guò)負(fù)載引起的絕緣擊穿風(fēng)險(xiǎn)，另一方面可以延長(zhǎng)整個(gè)變壓器內(nèi)部油-紙絕緣組合的壽命，提高變壓器的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。

所以說(shuō)，采用植物絕緣油的變壓器相比傳統(tǒng)礦物絕緣油變壓器具有更高的過(guò)負(fù)載能力，未來(lái)在在世界石油資源日益減少的形式下，絕緣油將成為礦物絕緣油的綠色替代品。

魏敏（1984—），男，漢族，江蘇南京人，現(xiàn)工作于馬鞍山供電公司，主要研究配電網(wǎng)架建設(shè)與規(guī)劃，運(yùn)行與維護(hù)，工程建設(shè)等內(nèi)容；曾娟（1985—），女，漢族，江蘇溧水人，現(xiàn)工作于馬鞍山供電公司，主要研究變電設(shè)備運(yùn)行與維護(hù)，設(shè)備保護(hù)等內(nèi)容。