CN102543262A

CN102543262A - 植物绝缘油及其制备方法

Info

Publication number: CN102543262A
Application number: CN2010106220312A
Authority: CN
Inventors: 黄飞
Original assignee: XI'AN ZHUOYUAN ELECTRIC POWER TECHNOLOGY CO LTD
Current assignee: XI'AN ZHUOYUAN ELECTRIC POWER TECHNOLOGY CO LTD
Priority date: 2010-12-31
Filing date: 2010-12-31
Publication date: 2012-07-04

Abstract

本发明公开一种植物绝缘油，主要由如下重量百分比的原料制成：植物油90-95wt％；抗氧化剂2-5wt％。本发明还提供所述植物绝缘油的制备方法。本发明产品是一种新型植物绝缘油，为变压器用绝缘油，是基于可再生的植物中提取的高性能绝缘材料，具有绿色环保、运行安全、使用寿命长、过负荷能力强、低碳节能等特点。

Description

植物绝缘油及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种绝缘油及其制备方法，尤其涉及一种植物绝缘油及其制备方法。

背景技术

目前，美国、日本及西欧等国的研究者对植物油进行了前瞻性的研究，并取得了一定的成果。例如，ABB公司的高油酸植物绝缘油和以豆油为基础油的变压器油和电缆油；日本Fuji电机公司开发制造了小型、轻便、环境性能好的菜籽酯油配电变压器；T.V.Oommen等对植物油的理化及电气性能进行了研究，并分析了植物油的优点及存在的不足；C.P.McShane等在不改变现有配电变压器型式结构的情况下用植物绝缘油替代矿物绝缘油，研究表明植物油能够在延缓绝缘纸老化、延长配电变压器寿命方面起到明显的作用；Badent R和Hemmer M研究了植物油的电气性能以及植物油中放电的发展，探讨了植物油用作绝缘油的可行性。目前研究的成果主要有以下几个方面：

1.工频击穿电压

大量研究表明，精炼后的植物油具有很高的工频击穿电压值。几种典型绝缘油的工频击穿电压值见表1，

表1几种绝缘油的击穿电压值

绝缘油种类	植物油	传统变压器油	硅油	合成酯
					击穿电压(kV)	82～97	30～85	35～60	45～70

2.油纸绝缘组合特性

C.P.McShane等的研究表明，植物油的吸水能力强于矿物油，在变压器运行时，植物油吸收绝缘纸中的水分，可使绝缘纸的含水量较低，从而延缓绝缘纸的老化速度。加速热老化试验中，绝缘纸在矿物油和植物油中含水量的变化情况见表2。可以看出，植物油中纸的含水量随时间增长而逐渐降低，在2000h后纸中含水量的变化趋于稳定。

表2绝缘纸相对含水量(％)的变化情况表

3.耐高温性能

植物油的闪点和燃点都高于目前使用的矿物油，也高于大多数合成油。表3列出了几种绝缘油闪点和燃点的典型值。

表3几种绝缘油的闪点和燃点

绝缘油种类	植物油	传统变压器油	硅油	合成酯
					闪点，℃	310～325	100～170	160-180	300～310
燃点，℃	354～360	110～185	260-280	340～350

4.分解出气体的组分

植物油在局部放电及电弧下分解出气体的组分与矿物油的不同。植物油分解出的CO和CO₂含量较高。

5.氧化安定性和低温性能

与矿物油相比，植物油的氧化安定性和低温性能较差。氧化安定性是绝缘油稳定性的一项重要指标。为了降低凝点，提高流动性，研究者选用以单不饱和脂肪酸和双不饱和脂肪酸为主要脂肪酸成分的植物油，因此，植物油氧化安定性差，必须添加抗氧化剂和金属螯合剂来延缓植物油氧化速度，使其寿命满足作为绝缘油的要求。此外，植物油的凝点较高，见如表4。降低凝点必须从基础油的选择和添加降凝剂两方面来考虑。

表4几种绝缘油的凝点

绝缘油种类	植物油	传统变压器油	硅油	合成酯
					凝点，℃	-15～-25	-30～-60	-50～-60	-40～-50

国际上多位研究者对植物油代替矿物油作了前瞻性的研究。研究表明，植物油在耐高温和生物降解性能方面优于矿物油，其电气强度与矿物油相当，但是在抗氧化和低温性能方面则存在不足。目前各国学者大都从植物油理化及电气性能的试验角度进行研究，而对导致植物油与矿物油在理化及电气性能上有差异的微观机理尚有不足。因此，现有的绝缘油的抗氧化、低温性能和稳定性能还有待进一步的提高。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种植物绝缘油，以解决现有的绝缘油的抗氧化、低温性能和稳定性能方面存在不足等上述多项缺陷。

为了实现本发明的目的，本发明提供的植物绝缘油，主要由如下重量百分比的原料制成：

植物油90-95wt％；抗氧化剂2-5wt％。

根据上述植物绝缘油的一种优选实施方式，其中，所述植物绝缘油还包括2-5wt％降凝剂。

根据上述植物绝缘油的一种优选实施方式，其中，所述植物油选自：菜籽油、花生油、棉籽油、向日葵油、玉米油、棕榈油、蓖麻油、红花油中的一种以上。

根据上述植物绝缘油的一种优选实施方式，其中，所述抗氧化剂为叔丁基对苯二酚。

根据上述植物绝缘油的一种优选实施方式，其中，所述降凝剂为聚α-烯烃。

本发明的另一个目的在于提供所述植物绝缘油的制备方法，包括以下步骤：

1)对植物油进行过滤；

(2)加碱中和游离脂肪酸后，对油水相进行分离，除去水相；

(3)真空干燥；

(4)脱色处理；

(5)再次过滤；

(6)加入降凝剂和抗氧化剂。

根据上述制备方法的一种优选实施方式，其中，所述(2)中加入的碱为NaOH。

根据上述制备方法的一种优选实施方式，其中，所述脱色过滤所用脱色剂为活性碳，脱色温度为60℃，脱色时间为30分钟。

本发明产品是一种新型植物绝缘油，为变压器用绝缘油，是基于可再生的植物中提取的高性能绝缘材料，具有绿色环保、运行安全、使用寿命长、过负荷能力强、低碳节能等特点。本产品以其卓越的特性必将取代传统的矿物绝缘油，应用在国家电网、电力大用户和需要以液体为绝缘介质的电力设备领域，为行业的发展拓广了新的应用空间。产品技术优势主要体现在以下几个方面：

1、小型、轻便

植物绝缘油与矿物油相比介电系数(约是矿物油的1.3倍)接近绝缘纸，根据介电系数匹配绝缘效应，绝缘击穿电压约提高15％，可使设计更加合理，而且粘度也比矿物油低(约是矿物油的0.7倍)，因此，线圈的热传递效率约为1.2倍，在提高冷却效率的同时也实现了小型、轻便化；

2、是一种环保型绝缘油

植物绝缘油其构成成分为5种脂肪酸酯，与矿物油相比构成简单，而且，不含硫黄成分，自然分解性能高，万一发生漏油时对外部环境影响小，对人体无害、无毒；在水中可迅速而完全降解；水中生物耗氧量低，着火点在200℃以上，在使用方面也安全；

3、CO₂排放量与矿物油变压器相比约削减了65％，另外，变压器所需要的小型化，也通过提高冷却性能得以实现；

4、通过将绝缘油的运动粘度降低到以往的植物油的20％以下，提高了变压器的冷却性能，与以往使用的植物油变压器相比，安装面积约缩小10％，与矿物油变压器相比，实现了同等以上的小型化；

5、与矿物油相比，植物绝缘油寿命延长2倍，同时，在使用寿命期内不需更换和维护植物绝缘油，而矿物油一般3～5年就需要更换和采用维护措施；

6、植物绝缘油可在高达122％负荷条件下长期运行而不影响变压器的寿命和性能，良好的过载运行能力和安全防火特性，极大地降低了因高温过热引起的故障和事故。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明做进一步详细说明。

实施例1

本发明所述植物绝缘油，主要由如下重量百分比的原料制成：

植物油95％；抗氧化剂2.5％；抗凝剂2.5％；植物油为菜籽油。

所述植物绝缘油的制备方法，包括以下步骤：

1、滤布对植物油进行过滤。

2、加入等体积0.5％的NaOH中和游离脂肪酸，加入蒸馏水萃取脂肪酸钠，并进行油水相分离，并真空干燥。

3、油中加入2％的活性碳，60℃脱色30min，过滤除去活性碳。

4、重复步骤3，4，至植物油透明澄清。

5、向植物油中加入油重2.5％的抗氧化剂叔丁基对苯二酚和2.5％的降凝剂聚α-烯烃，超声振荡至透明。

实施例2

植物油98％；抗氧化剂1.5％；抗凝剂0.5％；植物油为橄榄油。

所述植物绝缘油的制备方法，包括以下步骤：

1、滤布对植物油进行过滤。

2、加入等体积0.8％的NaOH中和游离脂肪酸，加入蒸馏水萃取脂肪酸钠，并进行油水项分离，并真空干燥。

3、油中加入1.5％的活性碳，60度脱色30min，过滤除去活性碳。

4、重复步骤3，4，至植物油透明澄清。

5、向植物油中加入油重1.5％的抗氧化剂叔丁基对苯二酚和0.5％的降凝剂聚α-烯烃，超声振荡至透明。

实施例3

植物油96％；抗氧化剂2％；降凝剂2％；植物油为葵花籽油。

所述植物绝缘油的制备方法，包括以下步骤：

1、滤布对植物油进行过滤。

2、加入等体积0.5％的NaOH中和游离脂肪酸，加入蒸馏水萃取脂肪酸钠，并进行油水项分离，并真空干燥。

3、油中加入1％的活性碳，60度脱色30min，过滤除去活性碳。

4、重复步骤3，4，至植物油透明澄清。

5、向植物油中加入油重2％的抗氧化剂叔丁基对苯二酚和2％的降凝剂聚α-烯烃，超声振荡至透明。

实施例4

植物油96％；抗氧化剂2.5％；降凝剂1.5％；植物油为棕榈油。

所述植物绝缘油的制备方法，包括以下步骤：

1、滤布对植物油进行过滤。

3、油中加入2％的活性碳，60度脱色30min，过滤除去活性碳。

4、重复步骤3，4，至植物油透明澄清。

5、向植物油中加入油重2.5％的抗氧化剂叔丁基对苯二酚和1.5％的降凝剂聚α-烯烃，超声振荡至透明。

实施例5

对采用实施例1-4的植物绝缘油进行电气性能检测，采用的方法依次参照一下国标GB511-77，GB261-77，GB264-77，GB259-77，GB507-77，SY2654-76，GB265-75，检测结果如表5所示。

表5对实施例1-4的植物绝缘油的电气性能检测结果对照表

从表5可以看出，实施例1-4的植物绝缘油的电气性能均符合国标GB511-77，GB261-77，GB264-77，GB259-77，GB507-77，SY2654-76，GB265-75的标准

由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。

Claims

1.一种植物绝缘油，其特征在于，主要由如下重量百分比的原料制成：

植物油90-95wt％；抗氧化剂2-5wt％。

2.根据权利要求1所述的一种植物绝缘油，其特征在于，所述植物绝缘油还包括2-5％wt降凝剂。

3.根据权利要求1所述的一种植物绝缘油，其特征在于，所述植物油选自：菜籽油、花生油、棉籽油、向日葵油、玉米油、棕榈油、蓖麻油、红花油中的一种以上。

4.根据权利要求1所述的一种植物绝缘油，其特征在于，所述抗氧化剂为叔丁基对苯二酚。

5.根据权利要求2所述的一种植物绝缘油，其特征在于，所述降凝剂为聚α-烯烃。

6.一种如权利要求1所述的植物绝缘油的制备方法，包括以下步骤：

(1)对植物油进行过滤；

(2)加碱中和游离脂肪酸后，对油水相进行分离，除去水相；

(3)真空干燥；

(4)脱色处理；

(5)再次过滤；

(6)加入降凝剂和抗氧化剂。

7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述(2)中加入的碱为NaOH。

8.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述脱色处理所用脱色剂为活性碳，脱色温度为60℃，脱色时间为30分钟。