(1广州供电局有限公司 广东省广州市 510000；2广东能建电力设备厂有限公司 广东省广州市 510285)
摘要：植物绝缘油具有低排碳量，无毒，易降解的生物特性，作为替代矿物油的绝缘油，越来越多的应用在变压器领域如配变，特种变，电抗器，风电变等，由于植物油与矿物油的分子结构差异性，在油处理方面工艺也同样存在不同，作为新兴的绝缘材料，在油处理方面缺少经验借鉴。因此，研究适用植物绝缘油的处理工艺，对植物绝缘油的推广应用有重要的意义。
Experience of treatment on vegetable insulating oil
Abstract: Vegetable insulating oil has a low carbon emission, non-toxic, biological characteristics of easily degradable, as insulating oil instead of mineral oil, more and more applications in the fields such as the transformer of distribution transformer, special type transformer, reactor, the wind power variable, due to differences in molecular structure of plant oil and mineral oil, in oil processing process as there are different, as insulating material emerging, lack of experience in the oil processing. Therefore, research on the application of treatment process of insulating oil plants, has the vital significance to the popularization and application of vegetable insulating oil..
关键词：植物绝缘油 油处理 水分 介质损耗
Keywords: Vegetable insulating oils；Oil treatment；moisture content；Dissipation factor
引言
植物油和矿物油属于不同种类的有机物，在分子构成和结构特征上有差异。由于植物油甘三酯分子的基本特征是具有双亲型结构，即同时存在长链亲油性的烃基(只含C、H原子的长链)和亲水性的羧基(-COOH)或部分亲水性的酰基(-COR)，而矿物绝缘油分子中没有亲水基团，相同温度下植物油中的饱和含水量明显高于矿物绝缘油，植物绝缘油更容易吸取空气中的潮气。绝缘油的含水量对其绝缘性能如击穿电压、介质损耗、体积电阻率等的影响显著。
介质损耗因数tanδ很大程度上反映了绝缘油的品质好坏，亦用于决定绝缘油是否可以继续参加运行。植物油的分子结构不同于矿物绝缘油，植物油具有较大的相对介电常数r，而γ也较高。由试验数据可知，生物绝缘油与矿物绝缘油相比，其γ低5~10倍左右，而r相差1.5倍左右。在相同温度下，生物绝缘油油的tan比矿物绝缘油的高。植物油的介损指标的影响因素主要有含水量、尘埃、混有极微小的杂质与油的分子相结合而形成的胶体污染等。
绝缘油在灌装、运输、储存等过程，由于保管不善，往往会从空气中吸收水分，造成油中含水量增大，影响绝缘油的绝缘性能。另外，储存容器和充油电气设备本身的清洁度也会对绝缘油造成污染，而受到污染的绝缘油在介质损耗指标上反应较为灵敏，通常会造成绝缘油介质损耗指标偏高的情况。本文油处理方法，主要针对植物绝缘油的含水分和介质损耗两种容易受影响的指标，研究成功的植物绝缘油经验方法。
1干燥方式处理研究
针对运输存放过程植物绝缘油水分增大情况，开展干燥方式的处理方式研究。
检测用5L食用油胶罐装载研究用的菜籽绝缘油，发现其水分含量、介损指标偏大，考虑油吸收空气水分影响，采用不带真空方式进行处理。取500ml油样置于敞口容器，放入烘箱干燥，为提高脱水效果，干燥温度为120℃，干燥时间为24小时。处理前后油指标变化见表1和表2
表1 菜籽绝缘油干燥处理油指标对比数据
表2 菜籽油干燥处理前后的油中溶解气体色谱分析对比数据μL/L
试验分析：
1） 从处理前后的数据分析，加热脱水方式有一定的效果，油样含水量从233 mg /L下降至133 mg /L，单纯的加热方式不能有效将油处理至出厂水平。
2）处理后的油耐压值从58 KV升至67.1KV，略有提升，和研究资料反映的水分与工频击穿电压关系吻合，在含水量少于320mm以下时，油耐压水平在正常范围。
3）处理后油介损指标无明显变化，证明油介损指标偏大非水分含量因素影响。
4）由于在非真空方式下加温，加热温度下，油中的气体含量有明显增大，特别是乙烷气体含量从原65.27μL/L增大至1842.47μL/L，另外增加了不同温度下的油中溶解气体色谱分析，在100℃以上温度下氢气和乙烷含量有较明显增长（见表3），说明特征气体含量与温度关系较大。
表3 不同温度下的油中溶解气体色谱分析 μL/L
另外，采用胶桶存放的山茶绝缘油出现浑浊现象，取样发现其水分含量超过1000 mg /L，通过对试样加热处理后绝缘油浑浊现象消失，水分含量较大时在山茶绝缘油中容易出现乳化现象。
研究数据表明，菜籽绝缘油的介损指标偏大非水分因素引起，存在未知因素影响，另外油处理温度过高时，容易造成植物绝缘油的分解裂化，产生如乙烷、氢气等特征气体，因此在采用真空滤油机进行油处理时，温度不宜过高。
2真空滤油方式处理研究
真空滤油机循环滤油处理是变压器矿物油普遍采用的方式，它不仅能彻底去除油中水分和气体，而且能有效去除微小杂质。其工艺流程是：待处理变压器油→粗过滤→精过滤→加热油真空脱水脱气→净油。粗过滤采用金属滤网和强磁铁，精过滤通常过滤1～μm微小杂质。
采用真空滤油方式处理开展植物绝缘油的处理研究，4罐菜籽绝缘油（约800L），采用胶罐盛载运输及储存，检测发现绝缘油的水分含量及介质损耗指标均偏大，将菜籽绝缘油灌装在清洁的油缸内，通过真空滤油机循环滤油处理。
处理工艺过程：对油缸和滤油机设备、油管路进行冲洗，排除设备残余矿物油→用滤油机将所有装载在油罐内的菜籽油注入清理干净及烘干处理的油缸内→安装好滤油机与油缸的连接管路→使用真空滤油机对油缸内的菜籽油进行热油循环滤油，作脱水、脱气处理，控制油机流速和油温，循环滤油24小时→取油样进行微水、耐压、介损和色谱分析试验。
油处理前后油样对比见表4、表5
表4 真空滤油方式处理油指标对比数据
表5 真空滤油方式处理前后的油中溶解气体色谱分析对比数据μL/L
菜籽绝缘油经处理后水分、耐压、含气量指标均有明显改善，但油的介质损耗指标无明显改善，菜籽油运输存放过程产生的含水量较大问题，可以通过真空滤油机作真空滤油脱水脱气处理，处理后油耐压水平明显改善。处理过程注意控制流速、油温等，温度不宜过低影响处理效率，温度也不能过高，造成绝缘油老化。
采用真空滤油方式处理未能有效处理菜籽绝缘油的介质损耗偏大情况，证明油中水分含量偏大不是造成介质损耗偏大的原因，绝缘油可能采用胶桶装载及储存时可能受污染，考虑采用吸附方法作进一步的处理研究。
3采用吸附方法处理研究
针对经上述真空滤油方式处理的菜籽绝缘油，怀疑绝缘油受被污染，绝缘油被混有极微小的杂质与油的分子相结合而形成的胶体污染而造成介损值偏大，采用吸附方法进行处理。
变压器绝缘油的吸附处理，一般多采用硅胶(SiO2)或活性氧化铝(A12O3)做吸附剂。针对生物绝缘油的特性，我们另外选取了吸附剂，取上述经真空滤油方式处理的菜籽绝缘油约1000ml装载在烧杯内，在烧杯内放置入适量的吸附剂，经静置吸附后检测菜籽绝缘油的介质损耗指标，吸附处理后，绝缘油的介质损耗指标有明显改善，见表6。
表6 真空滤油方式处理油指标对比数据
经吸附处理后，菜籽绝缘油的介质损耗指标有明显改善，证明采用吸附方式能有效改善受污染植物绝缘油的介质损耗指标。设计吸附处理装置，经过加热后的变压器油送入吸附剂罐，做一定时间的循环，使其充分发挥吸附效果后，再经滤油机注入到净油罐内。采用装置对约800L的菜籽绝缘油进行吸附处理，能将油的介质损耗指标处理至1%以下水平，由于吸附处理方式会吸附原添加到绝缘油中的抗氧化剂、金属钝化剂等添加剂，处理后需按植物绝缘油生产工艺重新添加入添加剂，保证绝缘油的抗氧化安定性能。
4结束语
变压器用植物绝缘油是一种质量要求很高的植物油产品，由于油品吸水性强，易受杂质及被混有极微小的杂质与油的分子相结合而形成的胶体污染，造成介质损耗指标明显增大，因此植物绝缘油在运输和贮存过程中，严禁水和颗粒杂质的混入，所有这些运输及储存工具都应该清洁、干燥、密闭，并可用氮气或其他干燥的惰性气体填充。对于运输及储存过程中植物绝缘油水分和介质损耗指标变化，可针对性采用指标真空滤油方式和吸附方式处理，能有效改善植物绝缘油油品指标，确保绝缘油在注入电气设备油箱之前符合油指标要求，确保设备安全运行。
参考文献：
[1]李晓虎 植物绝缘油理化及电气性能的研究. 重庆大学博士论文，2006.
[2]谢毓城，电力变压器手册.机械工业出版社，2003.
[3]GB/T7252-2001. 变压器油中溶解气体分析和判断导则.中国水利水电出版社，2003.
论文作者:陈于晴1,陈波2,宋浩永1,何志伟2,黄青丹1,张
论文发表刊物:《电力设备》2018年第17期
论文发表时间:2018/10/22
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