植物油變壓器在配電網的運用前景

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的運用前景

魏敏 曾娟

（馬鞍山供電公司，安徽馬鞍山 243000）

傳統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對環境產生污染。相比傳統礦物油植物絕緣油是一種高燃點、環保型、可再生液體絕緣介質，燃點高于300℃，自然降解率達到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部固體材料相容性，介于植物油的特性，在某些場合以植物油替代礦物油在配網網中擁有廣闊的運用前景。

植物油 變壓器 過負載

傳統的礦物絕緣油是不可再生資源，燃點低、生物降解性能差，既不能滿足高防火性能要求，且會對環境產生污染。而植物絕緣油是一種高燃點、環保型、可再生液體絕緣介質，燃點高于300℃，自然降解率達到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

1.1綠色環保，基于可再生資源，降解速度快，降解效率高，無毒無害，不含任何石油、鹵素、硅樹脂

隨著經濟的發展，環境保護已成為全世界的共識，也成為我國經濟發展的重大方針，因此發展環保的電力設備是電力發展的必然趨勢。在常規變壓器的生產制造過程中，礦物油生產、使用和回收引起的環境污染最為嚴重，這是因為礦物油的降解率只有30%，而且礦物油變壓器在運行過程中產生的CO2過高。

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的，它是綠色變壓器油，該絕緣油21天降解率超過98%，不會對環境和人體健康造成危害。該絕緣油由食用植物油和食品級性能增加添加劑配置而成，無毒，其燃燒的產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，其生物降解速率達到美國環保署（EPA）標準參考材料的要求，被EPA認為是“完全可生物降解”材料。并且植物油還通過了96小時1000mg/kg的急性水生毒性標準測試，這更充分證明了植物油是無害的；而且根據美國國家標準和技術機構對含油1890L的變壓器的CO2排放比較數據顯示礦物油的整個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可持續發展的方針，并且為我國以2005年碳排放作為基點，到2020年，中國單位GDP碳排放減少45%的承諾做出貢獻，是我國目前產業發展的趨勢。

1.2安全防火閃點高、燃點高，抑制變壓器局部放電

植物絕緣油閃點、燃點遠高于礦物油，能夠抑制局部放電。使用植物油的變壓器，發生火災和爆炸的風險，遠遠低于使用傳統變壓器。

變壓器在在正常運行時，繞組和鐵心磁件外殼產生大量的熱量，變壓器油溫高達90℃以上，如果變壓器過負荷運行，油溫將會更高。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生老化，使絕緣強度降低，這樣當變壓器發生穿越性故障時；在過電壓沖擊時；檢修質量不良使局部絕緣受傷時；在變壓器油質劣化時或者變壓器進水受潮時，都會引起變壓器絕緣擊穿，造成短路，產生電弧。在電弧的高溫作用下，迅速使油分解氣化、閃燃并著火（變壓器油的閃點為140℃，燃點為165～180℃），從而使變壓器內部壓力急劇增加，造成外殼爆裂，大量噴油著火。燃燒的油流，流到那里就會燃燒到那里，從而使火變壓器事故按事故損壞部位統計表災事故擴大，燒毀其他設備甚至導致全廠停電、全所停電，影響正常生產和供電，必要的安全措施和清理工作以及設備的維護都需要大量的資金，然而由于火災引起的停電將帶來更大的損失。

植物油比礦物油具有更高的燃點和閃點，像常用庫伯植物絕緣油的燃點為360℃，閃點（330℃）；ABB的BIOTEMP植物絕緣油的燃點為360℃，閃點為340℃，均遠高于美國電氣規范（NFC）所規定的最低燃點（300℃）。而且植物油還是耐火絕緣油，并被FM Global檢測試驗室歸為阻燃油，因此在任何場合，使用植物油變壓器，發生火災和爆炸的風險，遠低于傳統變壓器，而且也可以在室內取代干式變壓器。同時由于植物油的阻燃性，還可以減小變壓器在安裝時的防火距離，使得配電變壓器可以安裝在人員聚集，進一步擴大配變的使用面積。

1.3性能優異，具有延緩絕緣老化和水分對油的耐壓性能的影響小的特性。

在變壓器的正常運行過程中，其內絕緣主要由礦物油和絕緣紙或絕緣紙板構成的復合絕緣組成。由于絕緣紙和絕緣紙板的無法更換，因此變壓器的使用壽命主要由絕緣材料決定。而在常規變壓器中，礦物油為碳基絕緣油，在變壓器運行會促使導線和開關觸點的焦化，加快絕緣材料的老化，進而使變壓器的使用壽命大大下降。

2　植物油變壓器進展及運用情況

現于武漢南瑞陽邏基地建有一條日產一噸植物絕緣油小試生產線。產品于2014年4月29日，通過有中國電力企業聯合會組織的產品鑒定，鑒定委員會認為，該產品綜合性能指標達到同類產品國際先進水平，可以批量生產。

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蒙古赤峰市掛網試運行。2013年黃岡最高溫度接近40℃，赤峰最低溫度可達-30℃，其中赤峰掛網變壓器安裝有電壓和電流測量模塊，變壓器運行期間監測到的變壓器負荷在3%～42%范圍波動。用戶反饋結果顯示在此期間兩臺植物絕緣油變壓器皆運行穩定。

3　植物絕緣油社會經濟效益

3.1在社會效益方面

植物絕緣油以農作物種子為原料，原料來源廣泛，可再生且可完全自然降解，不會對周圍生態環境造成污染并保證人體安全；其高閃點、高燃點確保變壓器的使用安全性。

3.2在經濟效益方面

植物絕緣油能有效延長變壓器使用壽命，減少維護次數，節約變壓器養護成本；初期成本投入比國外同類產品低，長期投入成本比礦物油變低，具有優良的性價比。

4　植物油變壓器在配電網的運用前景

相比傳統礦物絕緣油變壓器，植物油變壓器可以概況具有以下幾點優勢:

（1）延緩絕緣紙的降解，確保變壓器絕緣系統在長期過負載情況下的絕緣性能，延長變壓器的壽命；（2）植物絕緣油自身抗老化性能更優，在長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負載引起的絕緣擊穿風險，另一方面可以延長整個變壓器內部油-紙絕緣組合的壽命，提高變壓器的社會經濟效益。

所以說，采用植物絕緣油的變壓器相比傳統礦物絕緣油變壓器具有更高的過負載能力，未來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，現工作于馬鞍山供電公司，主要研究配電網架建設與規劃，運行與維護，工程建設等內容；曾娟（1985—），女，漢族，江蘇溧水人，現工作于馬鞍山供電公司，主要研究變電設備運行與維護，設備保護等內容。