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摘要：为了研究植物绝缘油在配电变压器的应用,本文选用重庆大学提供的菜籽油作为实验。菜籽油与矿物油分别注入配电变压器中，进行例行试验和型式试验，并分析对比配电变压器在试验中产生的变化。通过试验发现菜籽油在试验过程中发生的变化，以及对配电变压器造成的影响，指出菜籽油相对于矿物油的优点及不足。
关键词：配电变压器；菜籽油；矿物油；试验；
Research on rapeseed oil distribution transformers
Abstract： In order to study the distribution transformer plant insulating oil in the application, this selection of rapeseed oil Chongqing University offered as experimental. Rapeseed oil and mineral oil were injected into the distribution transforme, make routine tests and type tests, and comparative analysis of changes in distribution transformers produced in the experiment. Found by experiments that the change in the rapeseed oil occurred during the test, and the effect caused by the power distribution transformers, rapeseed oil noted advantages and disadvantages with respect to mineral oils.
Key words: Distribution transformers; rapeseed oil; mineral oil; test
0 引言
目前，配电变压器中广泛应用的液体绝缘材料是从天然石油中炼制的矿物绝缘油。矿物绝缘油具有优良的电气、理化性能以及相对低廉的成本，在配电变压器中已有多年的应用历史。随着电网在发展绿色电网，对绝缘油的性能、环保提出了更高的要求。矿物绝缘油的燃点仅为 140℃左右[1]，不能满足绿色电网对消防、安全的要求；其次，矿物绝缘油的生物降解率低于 30%，是一种非环保型液体绝缘材料。广泛分布在农村、水源附近、城市街道等地方的充油配电变压器，如果发生泄漏或火灾将会严重污染环境，给人民生活、生产带来巨大的损失[2-4]。
植物油用作液体绝缘材料的研究是与矿物绝缘油的研究同期开始的。植物绝缘油是一种高燃点、环保型液体绝缘介质，燃点高达 300℃，二十八天的自然降解率达到 95%[7-8]，而且植物绝缘油具有良好的介电性能。但是植物油具有凝点高、抗氧化性能差、粘度大等问题，在配电变压器中并没有广泛使用。本文选用重庆大学提供的菜籽油作为实验，通过使用一台配电变压器分别注入矿物油与植物油进行对比试验。充入矿物油例行试验和型式试验后，记录数据并对配电变压器进行排油、吊罩冲洗油箱、干燥器身，确保注入植物油不受残留矿物油影响。由试验数据分析并找出菜籽油在配电变压器试验中的优点和不足，为今后研究植物油配电变压器打下基础。
1 菜籽油和矿物油的性能对比
菜籽油具体试验数据与矿物油试验数据比较：
表1 菜籽油与矿物油质量指标比较
根据重庆大学菜籽油油试验数据和对比矿物油、对比国标并分析：
①菜籽油色度和透明度满足GB2536-90《变压器油》的要求；
②菜籽油的击穿电压为68.4KV，高于矿物油，达到GB2536-90《变压器油》的要求；
③菜籽油的损耗约为6.642%，大于矿物油，达不到GB2536-90《变压器油》的要求；
④菜籽油的水分为58.7mg/L，高于矿物油，达到GB2536-90《变压器油》的要求；
2 配电变压器选用与对比试验项目
2.1 配电变压器技术参数
配电变压器型号为：S7-630/10；额定容量: 630 kVA; 额定电压: 10 / 0. kV; 额定电流: 36.4 / 909.3A; 调压范围:10±1×5% kV; 联结组标号: Y/Y0-12;额定频率: 50 Hz; 冷却方式: ONAN
2.2 配电变压器对比试验项目
试验项目：电压比测量、绕组直流电阻测量、绝缘电阻测量、介质损耗因数测量、空载电流与空载损耗测量、阻抗电压与负载损耗测量、工频耐压和感应耐压试验、声级测定、温升试验、固体绝缘水分测试验（DIRANA方式）、试验前后的油样化验。
试验依据：
GB1094.1-1996 电力变压器 第1部分 总则
GB1094.3-2003 电力变压器 第3部分 绝缘水平、绝缘试验和外绝缘空气间隙
GB1094.10-2003 电力变压器 第10部分 声级测定
GB/T6451-2008 油浸式电力变压器技术参数和要求
GB/T16927.1-1997 高电压试验技术第一部分：一般试验要求
GB/T16927.2-1997 高电压试验技术第二部分：测量系统
JB/T501-2006 电力变压器试验导则
3 变压器充矿物油和菜籽油对比试验数据及分析
3.1电压比测量
（1）矿物油状态电压比测量
表2 矿物油状态电压比
（2）菜籽油状态电压比测量
表3 菜籽油状态电压比
小结：充矿物油和菜籽油状态下的电压比测试均合格，不同油介质对变比测试影响不大。
3.2绕组直流电阻测量
（1）矿物油状态绕组直流电阻测量 (Ω) : 油顶层温度 24.5℃
表4 矿物油状态绕组直流电阻
（2）菜籽油状态绕组直流电阻测量 (Ω) : 油顶层温度33℃
表5 菜籽油状态绕组直流电阻
小结：在试验过程中，矿物油状态下变压器的低压侧不平衡率超标与套管连接有关，经吊器身干燥及重新装配，在菜籽油状态下测量各绕组直流电阻合格，矿物油和菜籽油绝缘介质对变压器直流电阻测试影响不大。
3.3 绝缘电阻测量
（1）矿物油状态绕组绝缘电阻测量：绝缘电阻测量( 2500 V )环温:23.5 ℃；湿度:70 %
表6 矿物油状态绕组绝缘电阻
（2）菜籽油状态绕组绝缘电阻测量：绝缘电阻测量( 2500 V )环温:32℃；湿度:60 %
表7 菜籽油状态绕组绝缘电阻
小结：菜籽油状态绕组绝缘电阻偏低，远低于矿物油状态水平，这可能与生物油特性影响导致变压器绝缘电阻偏低。
3.4 介质损耗因数测量
（1）矿物油状态介质损耗因数测量
表8 矿物油状态介质损耗因数
（2）菜籽油状态介质损耗因数测量
表9 菜籽油状态介质损耗因数
小结：菜籽油状态下变压器的介质损耗因数测量较矿物油状态的数值偏大，与菜籽油自身介损偏大有关，两种状态下的绕组电容值相差不大，由于配电不考核绕组的介质损耗因数，测量作参考。
3.5 外施耐压试验和感应耐压试验
两种绝缘油均在80%额定电压下进行工频耐压和感应耐压试验均通过
表10 两种绝缘油工频耐压试验
表11 两种绝缘油感应耐压试验
小结：菜籽油状态和矿物油状态下变压器工频耐压试验和感应耐压试验均顺利通过，菜籽油和矿物油对工频耐压试验和感应耐压试验影响不大。
3.6 空载损耗及空载电流的测量
（1）矿物油状态空载损耗及空载电流的测量
表12 矿物油状态空载损耗及空载电流
（2）菜籽油状态空载损耗及空载电流的测量
表13 菜籽油状态空载损耗及空载电流
小结：籽油状态和矿物油状态下变压器空载损耗及空载电流的数据相差不大，菜籽油和矿物油对空载损耗及空载电流的测量影响不大，试验合格。
3.7 阻抗电压及负载损耗测量
（1）矿物油状态阻抗电压及负载损耗测量
表14 矿物油状态阻抗电压及负载损耗
（2）菜籽油状态阻抗电压及负载损耗测量
表15 菜籽油状态阻抗电压及负载损耗
小结：菜籽油状态和矿物油状态下变压器阻抗电压及负载损耗测量数据相差不大，菜籽油和矿物油对阻抗电压及负载损耗测量影响不大，试验合格。
3.8 变压器声级测定
（1）矿物油状态声级测定
表16 矿物油状态声级
（2）菜籽油状态声级测定
表17 菜籽油状态声级
小结：菜籽油状态和矿物油状态下变压器声级相差不大，试验合格。
3.9 变压器温升试验
（1）矿物油状态温升试验
表18 矿物油状态温升
（2）菜籽油状态温升试验
表19 菜籽油状态温升
小结：菜籽油状态和矿物油状态下变压器温升数据相差不大，试验合格。菜籽油状态下低压绕组温升略大于矿物油状态，可能与生物油粘度较矿物油偏大有关。
3.10 试验前后绝缘油试验
（1）矿物油状态绝缘油试验
表20 矿物油状态绝缘油
（2）菜籽油状态绝缘油试验
表21 菜籽油状态绝缘油
小结：菜籽油状态和矿物油状态下变压器试验前后的油的各项指标无明显差异，均在合格范围，菜籽油状态下试验后油中乙烯增量较矿物油状态大，与油自身特性有关。
3.11 变压器固体绝缘水分分析
（1）矿物油状态下固体绝缘水分分析
图1矿物油状态下固体绝缘水分分析
矿物油油状态下含水量：
表1 矿物油状态下含水量
（2）菜籽油状态固体绝缘水分分析
图2 菜籽油状态下固体绝缘水分分析
菜籽油状态下含水量：
表1 菜籽油状态下含水量
小结：矿物油状态下固体绝缘水分为2.6%，与变压器运行存放年限较长有关，而菜籽油状态下固体绝缘水分为0.9%，主要是由于变压器器身已经汽相干燥脱水排除固体绝缘水分，固体绝缘水分含量小，不存在出炉整理及充氮保存过程严重吸潮情况。
4 结论
（1）配电变压器充菜籽油上述试验项目的试验结果符合试验依据要求，试验合格。
（2）配电变压器的绕组绝缘电阻值偏小，可能与变压器未能及时注油而采取充氮气保存而表面受潮有关，但从固体绝缘水分测试验测试结果分析，固体绝缘含水量为0.9%，未反映绝缘受潮情况。因此判断绕组绝缘电阻偏低受菜籽油介损指标影响可能性较大，拟对充菜籽油状态的配电变压器作滤油处理，进一步研究分析。
（3）配电变压器充的绕组介损值较充矿物油的数值偏大，可能与菜籽油本身介损值较大有关，配合对充菜籽油状态的配电变压器作滤油处理，进一步研究分析。因国家标准未对配变绕组介损值作要求，试验值作为参考
（4）经配电变压器充矿物油和菜籽油的对比试验分析，两种油绝缘状态下，变压器的空载损耗、负载损耗、温升、声级等主要性能指标差异不大，初步分析判断，配电变压器可充入合格的菜籽油代替矿物油，满足配变运行条件。
参考文献:
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Phenomena, 2000, Vol.1, pp.308-312.
论文作者:徐钦1,吴炳荣2,黄青丹1,陈波2,宋浩永1,何志
论文发表刊物:《电力设备》2018年第17期
论文发表时间:2018/10/19
标签：菜籽油论文; 矿物油论文; 变压器论文; 状态论文; 测量论文; 绕组论文; 电阻论文; 《电力设备》2018年第17期论文;