学术︱新型抗老化混合油-纸板绝缘热老化特性
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输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室（重庆大学）、国网宁波供电公司、云南电力实验研究院（集团）有限公司电力研究院的研究人员廖瑞金、郭沛、周年荣等，在2015年第22期《电工技术学报》上撰文，为了促进混合绝缘油向变压器中推广应用，研究了可大规模批量化生产的新型抗老化混合绝缘油制备方法，并将该绝缘油与矿物油分别与绝缘纸板组成油纸绝缘进行130℃加速热老化实验，对比分析了其老化产物及介电、击穿特性。
结果表明：新型混合绝缘油性能基本满足国标GB 2536—2011要求，并能延缓油纸绝缘的老化；不同老化时间新型混合绝缘油及其浸绝缘纸板的击穿电压大部分高于相应的矿物油及其浸绝缘纸板，老化初期两种绝缘纸板击穿电压随温度的升高逐渐降低，老化后期两种绝缘纸板击穿电压随着温度的升高先降低再升高；不同老化时间新型混合绝缘油及其浸绝缘纸板的介电常数和两者介电常数比高于相应的矿物油及其浸绝缘纸板，说明新型混合绝缘油提高了绝缘油和绝缘纸板电场分布均匀性，有利于变压器制造的小型化。
目前，电力系统中大部分电力变压器都是用绝缘油来填充，绝缘油起到绝缘和散热的作用[1]。变压器油和绝缘纸一起成为变压器内绝缘的主要组成部分，二者在长期运行过程中受到电、热等因素影响逐渐老化，引起变压器绝缘性能和机械性能的下降[2]。
绝缘油的劣化会导致绝缘油吸湿性增加，含水量加大，绝缘性能下降，冷却、散热和灭弧性能大大降低。老化后产生的油泥会堵塞油道，影响散热，同时也会加速变压器内部零件及绝缘元器件老化，从而缩短油和设备的寿命，严重时还会造成重大的设备事故[3]。因而，选用抗老化性能更好的绝缘油，从而有效提高油纸绝缘的绝缘性能以及延缓其老化，对变压器长期安全稳定运行有着决定性影响。
电力变压器中应用最广泛的绝缘油为矿物油，但矿物油属于一次能源，其闪点和燃点低、水饱和度很低、生物降解性差。天然酯具有高闪点、高生物降解率以及良好的电气性能等优点，但存在凝点高、氧化安定性差、粘度和酸值大等问题[3]。兼顾矿物油和天然酯优缺点，将矿物油与天然酯的优势互补，通过将两种绝缘油按照一定工序混合起来组成混合绝缘油近年来受到了国内外越来越多学者的关注。
文献[1,3-5]对比分析了矿物油和酯按不同比例混合后的混合油的理化电气性能，发现混合油中酯最佳添加比例为20%。但目前国内外对混合绝缘油都是在实验室内进行少量研制，且国外所研制的混合油中的液体酯[4,5]并未进行脱酸精炼处理，介质损耗和酸值偏高；国内所研制的混合油中天然酯采用是高成本的橄榄油，且未对其进行脱色处理[1,3]。因此，如果研制出成本较低可批量化大规模生产且满足国标GB 2536—2011《电工流体 变压器和开关用的未使用过的矿物绝缘油》要求的新型抗老化混合绝缘油，将对其推广应用具有深远意义。
文献[6,7]研究了混合油纸绝缘在热老化过程中绝缘油和绝缘纸理化电气参数特性，但不同老化时间混合油的击穿电压和介电特性、不同老化时间混合油浸绝缘纸板在不同温度下的击穿电压和介电特性以及两者之间相互关系的研究罕见报道。此外，目前国内外在混合油纸绝缘热老化实验中大多使用厚度在0.3mm及以下的用于缠绕绕组的绝缘纸，而实际变压器油纸绝缘系统中1mm及以上厚的绝缘纸板占了较大比例。因此，抗老化混合油-纸板绝缘系统的热老化特性将更具有重要的研究意义。
为了促进混合绝缘油在变压器中安全应用，本文首先利用精炼菜籽油和矿物油，研究了成本较低，可大规模批量化生产的新型抗老化混合绝缘油制备方法，然后将新型混合绝缘油和矿物油分别与普通绝缘纸板组成油纸绝缘进行130℃加速热老化实验，最后对比分析了两种油纸绝缘的老化产物及介电、击穿特性。
图2 热老化过程中绝缘纸板聚合度
结论
（1）新型抗老化混合绝缘油除介质损耗、粘度稍高外，其他理化电气参数都满足国标GB 2536-2011要求，并且闪点、击穿电压和起始氧化温度都优于矿物油。
（2）在老化过程中新型混合油浸绝缘纸板聚合度高于矿物油浸绝缘纸板，老化后期混合油颜色比矿物油浅，说明其具有延缓油纸绝缘老化的能力。
（3）在老化初期混合油及其浸绝缘纸板的介质损耗曲线略高于矿物油及其浸绝缘纸板，然而在老化后期混合绝缘油及其浸绝缘纸板的介质损耗曲线要低于矿物油及其浸绝缘纸板，说明了混合绝缘油具有一定的延缓油纸绝缘老化的能力。
（4）混合绝缘油和矿物油击穿电压都具有随着老化时间增大逐渐降低的趋势，并且混合绝缘油及其浸绝缘纸板击穿电压大部分略高于矿物油击穿电压。在老化初期，两种绝缘纸板的击穿电压随着温度升高逐渐降低，但在老化后期，两种绝缘纸板的击穿电压随着温度的升高先降低再升高。
（5）随着绝缘纸板聚合度的降低，在老化中期以前，两种绝缘油击穿电压降低较慢，在老化中期以后，两种绝缘油的击穿电压显著下降。不同老化时间新型混合绝缘油及其浸绝缘纸板在不同测量温度下的介电常数和两者介电常数比高于相应的矿物油及其浸绝缘纸板，说明新型混合绝缘油提高了绝缘油和绝缘纸板电场分布均匀性，有利于变压器制造的小型化。
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