CN102782051A - 用于电气元件的藻类油基介电流体 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种介电流体。该介电流体包括藻类油。该藻类油包括天然藻类抗氧化剂。该天然藻类抗氧化剂选自β-胡萝卜素，虾青素，生育酚，多不饱和甘油三酸酯，以及它们的组合。

Description

用于电气元件的藻类油基介电流体

相关申请的交叉引用

本申请要求2009年12月28日提交的美国专利申请No.61/290,315的优先权，其全部内容在此引入作为参考。

背景技术

电介质是用于各种场合的非导电液体。介电流体(dielectric fluid)的绝缘及散热性能在变压器、电容器、开关装置(switching gear)、传输元件、配电元件、转换器、调节器、断路器、自动重合器(autorecloser)，及其它电气设备和电气元件中得到应用。

在变压器中，介电流体为内部变压器元件提供了冷却和绝缘性能。介电流体使变压器冷却，并同时为内部带电元件之间提供部分的电绝缘。对介电流体的一个要求是长的使用寿命(10-20年)以及在长期高温下的稳定性。

多氯联苯化合物(又名“PCBs”)，曾用作变压器中的介电流体，由于其毒害性以及对环境的负面影响，已经逐步被淘汰。已经代替PCB的无毒性变压器油包括硅树脂-基油或氟代烃油、矿物油、脂肪酸酯、植物-基油和植物籽油。这些无毒性油类在粘度、闪点、燃点、倾点、含水饱和度点、介电强度和/或其它性能方面有缺点，从而限制了它们作为介电流体的用途。

因此，人们对于用于电子元件的无毒性、可生物降解的、不含PCB的介电流体存在这样的需求，即具有与PCB基的介电流体相同或基本上相同的化学性能、机械性能、和/或物理性能。

发明内容

本发明涉及由藻类油和/或微生物油组成的，用于变压器、开关装置、电缆、发电、传输，以及配电设备中的介电流体组合物。

本发明提供了一种介电流体。在一种实施方案中，提供了一种介电流体，其包括藻类油。该藻类油包括天然藻类抗氧化剂。该天然藻类抗氧化剂选自β-胡萝卜素、虾青素(astaxanthin)、生育酚(tocopherol)、多不饱和三甘油酯，及它们的组合。

本发明提供了一种装置。在一种实施方案中，提供了一种装置，其包括电气元件以及与该电气元件工作连通的介电流体。该介电流体包括藻类油。

本发明提供了一种方法。在一种实施方案中，提供了一种方法，其包括使介电流体与电气元件工作连通。该介电流体包括藻类油。该方法进一步地包括利用该介电流体使所述电气元件冷却。

本发明还提供了另一种方法。在一种实施方案中，提供了一种方法，其包括使介电流体与电气元件工作连通。该介电流体包含藻类油。该方法进一步地包括利用该介电流体使所述电气元件绝缘。

本发明的一个优点是一种改进了的介电流体。

本发明的一个优点是一种由藻类油组成的环境-友好的介电流体。

具体实施方式

本发明涉及一种介电流体。此处提供的介电流体适用于电气元件，尤其是变压器。

除非有相反的表述、上下文有暗示、或是技术中的惯例，所有的份数和百分数都是基于重量，所有的测试方法都是本发明申请日之前已有的。基于美国专利实践的目的，任何引用的专利、专利申请或公开的内容在此全部引入作为参考(或其等同的美国版本被引入作为参考)，特别是在合成技术、产品以及工艺设计、聚合物、催化剂、定义(不与本发明具体公开的任何定义不一致的内容)，以及本领域通用常识的公开方面。

本发明中的数值范围是近似的，因此除非另有说明，可以包括范围以外的值。数值范围包括以一个单位的增量从下限值到上限值之间的全部数值以及下限值和上限值，前提是任何较低值和任何较高值之间有至少两个单位的间隔。例如，如果组成上的、物理或其他性能，诸如，例如，闪点、粘度、介电强度、百分比重量，等等，是从100到1,000，则意味着所有单个数值，诸如100、101、102，等等，及子区间，诸如100到144、155到170、197到200，等等，都是明确地列举出的。对于包含小于1或者包含大于1的分数(例如，1.1，1.5，等等)的数值范围，一个单位视情况被认为适当的是0.0001、0.001、0.01或0.1。对于包含低于10的个位数(例如，1到5)数值的范围，一个单位通常被认为是0.1。这些仅是特别列出的实例，在列出的最低值和最高值之间的所有可能的数值的结合，均被认为是在本发明中明确表述的。本发明中的数值范围是针对，尤其是，流体和/或组合物、添加剂中的组分，以及组合物中各种其它组分的量，以及定义这些组分的各种特性和性质。

除非另有明确说明，针对化合物使用的单个包括了全部异构体形式，且反之亦然(例如，“己烷”，单独或全部地包括己烷的全部异构体)。术语“化合物”以及“络合物”可互换地使用来指有机化合物\无机化合物以及有机金属化合物。

术语“包含”、“包括”、“具有”以及它们的派生词并非是指排除了任何附加组分、步骤或方法的存在，无论附加组分、步骤或方法是否被明确的公开。为了避免任何的疑问，除非有相反的说明，所有通过使用术语“包含”来要求保护的组合物可包括任何附加的添加剂、助剂，或化合物，不论聚合或未聚合。与此相反，术语“基本上由...组成”从任何所叙述的范围中排除了任何其它组分、步骤或方法，除了对可操作性不是必要的那些。术语“由...组成”排除了没有明确描述或列举出的任何组分、步骤或方法。除非另有说明，术语“或”是指列举出的成员的单个以及它们的任意组合。

“酸度”是通过用醇类KOH的溶液滴定已知体积的油到中和点来测定的。每mg KOH以克计的油重量可互换地称作为酸度值或中和值。该酸度是利用ASTM D 974测试方法来测定的。

“抗氧化剂”是一种能够减缓或阻止其它分子发生氧化的分子。

“共混物”、“流体共混物”以及类似术语是两种或多种流体的共混物，以及流体与各种添加剂的共混物。此类共混物是可混溶或不可混溶的。此类共混物是可相分离或不可相分离的。当利用光散射以及本领域已知的任何其它方法来测定时，此类共混物可含有或不含有一种或多种畴结构(domainconfiguration)。

“组合物”以及类似术语是指两种或多种组分的混合物或共混物。

“介电击穿电压”是液体经受电应力(electric stress)而不发生损坏的能力的度量。介电击穿电压用来表明液体中污染试剂诸如水、污物、纤维素纤维，或导电粒子的存在，当获得低的击穿电压时，其中的一种或多种可能以较大浓度存在。然而，高的介电击穿电压未必表明所有的污染物都不存在；其可能仅仅表明存在于电极之间的液体中的污染物的浓度没有高到对该液体的平均击穿电压产生有害影响。介电击穿电压是根据ASTM D1816测量的。

“介电流体”是一种非导电性流体，其根据ASTM D 1816(VDE电极，1mm间隙)测量具有大于20kV的介电击穿，和/或根据ASTM D 924(60Hz,25℃)测量低于0.2%的损耗因子，及在100℃时低于4(ASTM D 924,60Hz)。当使其与电气元件处于工作连通时，介电流体提供冷却和/或绝缘性能。

“介电强度”或“介电击穿”(单位为MV/m或kV/mm)是介电流体能够固有地承受而不会击穿的最大电场强度。该介电强度的测量是通过将100-150ml油样放入测试单元中，并且在被规定的间隙分隔开的试验电极之间施加一个电压来进行的。该击穿电压是用伏特每毫米来记录。该测试优选进行五次，并计算出平均值。介电强度是根据ASTM D 1816或ASTM D 877来测定的。

“损耗因子”是由于导电物种(conducting species)产生的电损耗的度量，并且其测试是通过利用电容桥来测量试验单元中的流体的电容。损耗因子是根据ASTM D 924测定的。

“电导率”是利用电导仪(例如Emcee电导仪)进行测量的。电导率的测量是根据ASTM D 2624。

“闪点”是，当流体暴露在空气中以及火源中时，会导致流体蒸气着火的温度。该闪点的测试是根据ASTM D 92，通过将流体样品放置在闪点测试器中并测定其着火时的温度来完成的。

“燃点”是指当暴露在空气以及火源中时，发生持续燃烧时的流体温度。燃点是根据ASTM D 92测定的。

“氧化”是将电子从物质转移到氧化剂的化学反应。氧化反应能够产生反应性自由基，其能够降解组合物。抗氧化剂能够终止自由基。

“倾点”是液体在规定状态下能够倾倒或流动的最低温度。倾点的测定是通过用干冰/丙酮冷却油样并测定液体变成半固体时的温度来完成的。倾点是根据ASTM D 97测定的。

“粘度”是液体流动阻力的度量。粘度的测量是根据ASTM D 445,利用Brookfield-粘度计。

“含水饱和度点(Water saturation point)”是介电流体中水的饱和度的百分比。含水饱和度点是温度以及介电流体的化学结构的函数。随着含水饱和度点的提高，介电强度一般是降低的。含水饱和度点是根据ASTM D 1533测定的。

本发明提供一种介电流体。该介电流体包括一种藻类油和/或微生物油。

本文使用的术语“藻类油”是一种源自藻类的油。本文使用的术语“藻类”是指任何生长在水中(无论淡水和/或海水)的，能够进行光合作用的自养生物。术语“藻类”包括硅藻(硅藻纲)、绿藻(绿藻纲)、蓝绿藻(蓝藻纲)、金藻(金藻纲)、褐藻，和/或红藻。该藻类可以是任何藻类种类包括大藻类、微藻类、海洋藻类，或淡水藻类。合适的藻类的非限制性实例包括普通小球藻(chiarella vulgaris)、雨生红球藻(haematococcus)、裂丝藻(stichochoccus)、硅藻门(bacillariophyta)(金藻)、蓝藻纲(蓝绿藻)、绿藻纲(绿藻)、小球藻、布朗葡萄藻(botryococcus braunii)、蓝细菌(cyanobacteria)、定鞭金藻(prymnesiophytes)、coccolithophorads、富油新绿藻(neochloris oleoabundans)、二形栅藻(scenedesmus dimorphus)、atelopus dimorphus、眼虫藻(euglenagracilis)、杜氏藻(dunalielia)、杜氏盐藻(dunaliella salina)、杜氏盐藻（dunaliellatertiolecta）、硅藻(diatoms)、硅藻门(bacillariophyta)、绿藻纲(chlorophyceae)、三角褐指藻(phaeodactylum tricornutunum)、stigmatophytes、dictyochophytes,以及海金藻(pelagophytes)。该藻类可以是单细胞，集落(colonies)，凝块(clumps)，细丝状(filamentous)以及它们的任意组合。

藻类是一种有效的生物工厂，其能够获取废弃形式的碳(诸如CO₂)并将其转化为高密度液态形式的能量(天然油)。藻类由碳水化合物，蛋白质，以及天然油组成。藻类能够产生高达60%(或更多)其自身重量的天然油，诸如甘油三酸酯。“甘油三酸酯”是甘油骨架连接有三个脂肪酸分子。适合于从藻类中萃取甘油三酸酯的非限制性方法包括螺旋压榨机/压机(press)，溶剂萃取法，超临界流体萃取，酶催化萃取，渗压震扰(osmotic shock)，电动机械萃取，以及上述方法的任意组合。

藻类油是脂肪酸的不饱和/饱和甘油三酸酯的混合物。脂肪酸具有8到22个碳原子的碳链。如果该碳链不含双键，则它是饱和油，被标明为Cn:0，其中n是碳原子的数目。有一个双键的链是单不饱和的，被标明为Cn:1；有两个双键的，被标为Cn:2，有三个双键的是Cn:3.。例如，油酸是C18:1脂肪酸，而芥酸是C22:1脂肪酸。藻类可以是基因改性的或以其他方式进行选择来生产具有高含量单不饱和甘油三酸酯或低含量多不饱和的甘油三酸酯的藻类油。类似地，该藻类油可以是部分地或完全地氢化或以其他方式进行加工来增加甘油三酸酯的饱和度或用化学基团官能化。例如，基因改性藻类和/或后萃取(post-extraction)藻类油氢化可以生产由甘油三酸酯组成的藻类油，其具有大于20wt%到90wt%的油酸(C18:1)。

在一种实施方案中，该藻类油包括大于30wt%，或大于50wt%，或大于70wt%的油酸(C18:1)。可理解的是，藻类油不是种子油，或植物油。藻类油优于植物油是因为，藻类油能够比植物油更快地通过遗传杂交(genetichybridization)进行定制。

包含藻类油的介电流体是有利的，因为相比于天然油的其它来源(诸如植物以及种子)，藻类生长速度更快。例如，由于藻类的快速生长率，藻类油的生产率可以比植物籽-基油的生产率高10-100倍。同时，藻类油可以利用非-可耕地进行生产。藻类的另一个优点是，相比于植物油，其在每面积地的油产量方面的生产率非常高。表1对藻类与各种植物以及种子的产油能力进行了对比。

表1

油产量每英亩地

油的种类	产量每英亩(加仑/英亩)
		玉米	18
大豆	18
		向日葵	102
葡萄籽	127
		藻类	1200

该介电流体可以只包括微生物油，或其与藻类油的组合。此文使用的“微生物油”是一种源自微生物的油。术语“微生物”包括原核生物、进行光合作用的微生物、微藻类细胞、酵母，和/或真菌。该微生物可以是基因改造(genetically engineered)或被选来表达脂质途径酶(lipid pathway enzyme)。例如，微生物可以是微藻类细胞、多脂肪酵母，或真菌，其含有外源基因，所述外源基因编码选自脂肪酶、蔗糖转运蛋白(sucrose transporter)、蔗糖转化酶、果糖激酶、多糖-裂解酶、脂肪族酰基-ACP硫酯酶、脂肪族酰基-CoA/醛还原酶、脂肪酰基辅酶A还原酶(acyl-CoA reductase)、脂肪醛还原酶、脂肪醛脱羰酶以及酰基载体蛋白(ACP)的蛋白质。合适的微生物的非限制性实例包括来自genus chromydomonas，或chromydomonas reinhardtii的微生物；以及E.coli。

该藻类油和/或微生物油能够被官能化。适用于藻类油和/或微生物油的官能化的非限制性实例包括氢化(完全或部分)，乙酰化，环氧化，酯基转移，以及酰胺化(amidization)。

在一种实施方案中，介电流体包括藻类油。该藻类油含有天然藻类抗氧化剂。本发明介电流体的藻类油包括抗氧化剂。该抗氧化剂抑制了甘油三酸酯的氧化。该抗氧化剂是天然藻类抗氧化剂。此处所用的“天然藻类抗氧化剂”是一种由藻类产生的抗氧化剂。天然藻类抗氧化剂的非限制性实例包括虾青素以及β－胡萝卜素。

自然产生虾青素的藻类的非限制性实例是雨生红球藻，绿微藻。虾青素在绿藻中自然地积累。例如，从绿藻中，每公斤的干生物质能获得超过40g的虾青素。微藻细胞可以在规定状态下(例如，绿色相，其中细胞被给予丰富的营养物，以及红相，其中细胞被剥夺营养物)生长，这会有助于其产生高水平的虾青素，从而与藻类油同时收获的是其高浓度的虾青素。在一种实施方案中，微藻可含有的虾青素浓度为15,000-20,000ppm，以及多达40,000ppm的虾青素(是存在于任何其它天然源的虾青素浓度的近10倍)。

与其它抗氧化剂相比，虾青素具有100-500倍的维生素E抗氧化剂能力。另一个天然藻类抗氧化剂是β-胡萝卜素(也称为“beta-胡萝卜素”)。β-胡萝卜素具有10倍的维生素E抗氧化剂能力。在一种实施方案中，介电流体含有约0.0001wt%到约10wt%的天然藻类抗氧化剂，其中该天然藻类抗氧化剂可以是如上所述中的任何一种。天然抗氧化剂的其它非限制性实例包括诸如α-生育酚，γ-生育酚以及δ-生育酚。

在一种实施方案中，除天然藻类抗氧化剂之外，介电流体还包括其它抗氧化剂。合适的抗氧化剂的非限制性实例包括烷基化二苯胺，市售商品名为IRGANOX L-57，可购自CIBA SPECIALTY CHEMICALS,Inc.(Tarrytown,N.Y.)；高分子量酚类抗氧剂，诸如双(3,5-二-叔-丁基-4-羟基氢化肉桂酸酯，或双(2,6-二-叔-丁基苯酚衍生物，市售商品名为IRGANOX L-109，也来自CIBA SPECIALTY CHEMICALS。

另外的抗氧化剂的进一步的非限制性实例包括丁基化羟基甲苯(BHT)、丁基化羟基茴香醚(BHA)、单-叔丁基氢醌(TBHQ)，以及它们的任意组合。介电流体的氧化稳定性试验基于介电流体的用途而有所不同。例如，用于密封变压器系统、储存器以及自由-呼吸器(free-breathing apparatus)的介电流体各自可具有不同的氧化稳定性试验。一个普通的试验是氧稳定性指数方法(AOCS官方方法Cd 12b-92)。在该方法中，使一束净化的空气通过油样，其保持在热浴中。随后将油样中排出的气体通入含有去离子水的容器。持续监测该水的导电性。油样中的任何挥发性的有机酸都随该排放气体被清除。随着氧化的进行，排出气体中挥发性有机酸的存在提高了水的导电性。油稳定性指数被定义为氧化速率的发生最大变化的点。

合适的抗氧化剂的进一步地非限制性实例包括2,2-二(4-羟苯基)丙烷、吩噻嗪、phenilthizazine羧酸酯、聚三甲基二氢喹啉、苯基-α-萘胺、N,N'二辛基二苯胺、N,N'-二异丙基-对-苯二胺、二丁基甲酚、丁基化羟基茴香醚、蒽醌、喹啉、焦儿茶酚、二-β-萘基-对-苯二胺、没食子酸丙酯、1,3,5-三甲基-2,4,6-三(3,5-二-叔丁基-4-羟基苄基)苯、三(2,4-二叔-丁基苯基)亚磷酸酯、癸二酸双(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)酯、四[亚甲基(3,5-二-叔丁基-4-羟基氢化肉桂酸酯)]甲烷、硫代二亚乙基双(3,5-二-叔丁基-4-羟基氢化肉桂酸酯、4,4'-硫代双(6-叔丁基-间甲酚)、2,2'-硫代双(6-叔-丁基-4-甲基苯酚)、2,2'-亚甲基双(4-甲基-6-叔-丁基苯酚)、苯胺、4-(1-甲基-1-苯基乙基)-N-4[4-(1-甲基-1-苯基乙基)苯基]-、taxilic酸、柠檬酸，以及上述的任意组合。

在一种实施方案中，介电流体包括金属减活剂。合适的金属减活剂的非限制性实例包括铜减活剂及铝减活剂。铜在油的氧化过程中有催化作用。抗氧化剂与游离氧起反应来阻止后者侵蚀油。铜减活剂诸如苯并三唑衍生物降低了介电流体中铜的催化活性。在一种实施方案中，介电流体含有低于1wt％的铜减活剂。IRGAMET-30是市售的，产自CIBA SPECIALTY CHEMICALS的金属减活剂，是三唑衍生物，N,N-双(2-乙基己基)-1H-1,2,4-三唑-1甲胺。

其它合适的金属减活剂的非限制性实例包括2',3-双[3-[3,5-二-叔丁基-4-羟苯基]丙酰基]]丙腈(2',3-bis[[3-[3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl]propionyl]]proponiohydrazine)、苯并-三唑脂肪族胺盐、1-(二-异辛基氨甲基)-1,2,4-三唑、1-(2-甲氧基丙-2-基)甲苯基三唑、1-(1-环己基氧丙基)甲苯基三唑、1-(1-环己基氧庚基)甲苯基三唑、1-(1-环己基氧丁基)甲苯基三唑、1-[双(2-乙基己基)氨基甲基-4-甲基苯并三唑、硼酸三乙酯、硼酸三丙酯、硼酸三异丙酯、硼酸三丁酯、硼酸三戊酯、硼酸三己酯、硼酸三环己酯、硼酸三辛酯、硼酸三异辛酯，以及N,N-双(2-乙基己基)-ar-甲基-1H-苯并三唑-1-甲胺。

如果需要低倾点，也可以添加倾点下降剂。可以使用市售的适合藻类油的产品。在一种实施方案中，介电流体含有2wt%或更低(基于介电流体总重量)的倾点下降剂，通常要求其降低倾点10到15℃。合适的倾点下降剂的非限制性实例包括甲基丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸烷基酯、来自脂肪酸的脂肪酸烷基酯、聚乙酸乙烯酯低聚物，以及丙烯酸低聚物。在一种实施方案中，倾点下降剂是聚甲基丙烯酸酯(PMA)。

在一种实施方案中，倾点可通过冰冻介电流体(winterizing)来进一步降低。介电流体的冰冻是通过降低温度到0℃附近或以下并除去固化的组分来完成的。冰冻步骤可以通过连续地降低温度，并除去各温度下的固体来进行。冰冻步骤是在数小时内逐次降低温度到5、0和-12℃，并用硅藻土过滤掉固体。

本发明的藻类油具有特定的物理性能，使其适于用作介电流体。含有藻类油的本发明介电流体的介电强度至少是20kV/mm(1mm间隙)或至少35kV(2.5mm间隙)或至少40KV/100mil(2.5mm)间隙，其测试时根据ASTM D1816。损耗因子在25℃时，低于0.5％，低于0.2％，或低于0.1%，其测试是根据ASTM D 924。酸度低于0.06mg KOH/g，或低于0.03mg KOH/g，或低于0.02mg KOH/g，其测试是根据ASTM D 974。导电性在25℃时低于1pS/m或低于0.25pS/m，其测试是根据ASTM D 2624。闪点至少是145℃，或至少200℃，或至少250℃，或至少300℃，根据ASTM D 92测试。燃点温度至少是300℃，根据ASTM D 92测试。倾点低于-10℃，或低于-15℃，或低于-20℃或低于-40℃，根据ASTM D 97测试。含水饱和度点或水分含量被降低到(如有必要经由真空系统等等)50ppm附近。介电流体具有低于200ppm的水含量，根据ASTM D 1533测试。该介电流体不含，缺乏，或缺少PCB。换句话说，通过ASTM D 4059的方法测试不到存在于介电流体中的PCB的量(如果有的话)。

在一种实施方案中，藻类油的粘度，在40℃时低于约50cSt，在100℃时低于15cSt，根据ASTM D 445测试(Brookfield)。

在一种实施方案中，介电流体包括(i)藻类油和(ii)共混物组分(任选地微生物油)的共混物。藻类油可以是此前讨论过的任何的藻类油。共混物组分可选自植物油、植物籽油、矿物油、硅油(silcicone fluid)、合成烃、天然或合成酯、聚(α-烯烃)以及它们的共混物。合适的植物油的非限制性实例包括椰子油、棕榈油、小麦胚油、豆油、橄榄油、玉米油、向日葵油、红花油、大麻籽油，以及油菜籽/芥花油。合适的植物籽油的非限制性实例包括从任何上述植物的种子榨取的油，以及棉花籽油、芝麻油、葫芦瓜油、水牛葫芦油、南瓜籽油、西瓜籽油、葡萄籽油、黑醋栗种籽油、琉璃苣籽油、刺槐豆豆荚、胡荽籽油、亚麻籽/亚麻子油、木棉籽油、洋麻种子油、白芒花籽油、秋葵/木槿属种子油、番木瓜种子油、紫苏属籽油、pequi籽油、罂粟籽油、盏金花籽油、头嘴菊籽油、茶籽/山茶油，以及番茄籽油。矿物油的非限制性实例包括聚-α-烯烃。聚(α-烯烃)得自α-烯烃，诸如丁烯(C4)、己烯(C6)、辛烯(C8)、癸烯(C10)或十二烯(C12)或更多烃支化α-烯烃的聚合。聚(α-烯烃)可以是单个低聚物以及α-烯烃的低聚物的混合物。合成酯的非限制性实例包括多元醇酯。

当介电流体是藻类油和共混物组分的混合物时，该介电流体可包括从1wt%到99wt%的藻类油和从99wt%到大于1wt%的共混物组分，或从1wt%到70wt%藻类油和从99wt%到30wt%的共混物组分，或从1wt%到50wt%的藻类油和从99wt%到50wt%的共混物组分，或从1wt%到20wt%藻类油和从99wt%到80wt%的共混物组分(基于该介电流体的总重量)。

本发明的介电流体可包括此处公开的两个或多个实施方案。

本发明提供了一种装置。该装置包括电气元件以及与该电气元件工作连通的本发明介电流体。该介电流体包括藻类油(具有天然藻类抗氧化剂)和任选地之前公开的共混物组分。合适的电气元件的非限制性实例包括变压器、电容器、开关装置、传输元件、配电元件、转换器、调节剂、断路器、自动重合器，或类似元件，等等，和/或它们的组合。

介电流体与电气元件是工作连通的。如此文使用的，“工作连通”是一种构型和/或空间关系，其使介电流体能够对电气元件进行冷却和/或绝缘。因此工作连通包括介电流体和电气元件之间，经由以下构型直接和/或间接接触：介电流体在电气元件中、上、周围，介电流体邻接、接触、环绕(全部或部分地)穿过、和/或接近于电气元件；以及电气元件浸入(全部或部分地)介电流体中。

在一种实施方案中，电气元件是变压器。变压器是将电能通过感应耦合导体(即，变压器的线圈)从一个电路转移到另一个电路的装置。变压器的分类是按照功率容量或系统电压，其进而关系到变压器在电力网络中的应用。配电变压器的系统电压通常在36kV或更少的范围内。电力变压器的系统电压通常在36kV或更大的的范围内。

包含藻类油的本发明介电流体与变压器工作连通。在该变压器中，本发明介电流体提供了(1)冷却液，其能耗散变压器工作过程中产生的热能，和/或(2)内部带电部件之间的绝缘体，其阻止了电气元件与变压器接触或电弧放电(arcing over)。介电流体以有效于对电气元件进行绝缘的量存在。介电流体还会延缓绝缘纸材料的降解。该介电流体是可生物降解的并且无毒。生物降解性能够使本发明介电流体的摒弃变得容易并且消除了介电流体溢出到地上或邻近变压器位置的表面上而产生的危害。

在一种实施方案中，变压器被是配电变压器。配电变压器包括在壳体或罐体中的主及次线卷(coils)或线圈(windings)以及在罐体中与线圈工作连通的介电流体。由于介电流体的存在，线圈彼此绝缘，并且被缠绕于磁性适宜材料(诸如铁或钢)的共同核心上。该核心和/或线圈也可具有夹层、绝缘涂层或绝缘纸材料，以进一步地绝缘以及吸收热量。核心以及线圈沉浸在介电流体中，该流体可自由循环。介电流体覆盖并围绕核心及线圈。介电流体完全地填充绝缘体及壳体内部其它地方的全部的小的空隙。变压器室为罐体周围提供了气密的以及液密的密封，阻止了可聚集的并最终引起变压器损坏的空气和/或污染物的进入。

为了提高从核心以及线圈组传出热的速率，变压器还可包括另外的结构来改进冷却，诸如罐体上的散热片，其增加了提供冷却的表面积，或附在罐体上的散热器或散热管，使上升到罐体顶部的热流体当其通过散热管循环并返回到罐体底部进行散热。这些散热管、散热片或散热器提供了除仅罐体壁表面外的其它的散热面积。风扇也可用来向变压器外壳，或散热器或散热管吹送空气流以更好地将热介电流体以及热罐体的热量转移到周围空气中。此外，一些变压器包括强制油冷却系统，其包括一个泵，使介电流体从罐体的底部穿过散热管或散热器循环到罐体的顶部(或从罐体到单独并远距离的冷却装置随后返回到变压器)。

其它的实施方案也是可能的，并且不局限于用在变压器中。

在一种实施方案中，本发明提供了一种包括使介电流体与电气元件工作连通的方法。该介电流体是包括藻类油以及任选的共混物组分的本发明的介电流体。该方法进一步地包括利用介电流体对电子元件进行冷却。电气元件可包括下列中的任何一种：变压器、电容器、开关装置、动力电缆、传输元件(诸如充油传输电缆)、配电元件(诸如充油分配电缆)、转换器、调节剂、断路器、自动重合器，等等和/或它们的组合。

在一种实施方案中，本发明提供了一种包括使介电流体与电气元件工作连通的方法。该介电流体是包括藻类油以及任选的共混物组分的本发明的介电流体。藻类油含有以上公开的天然藻类抗氧化剂。该方法进一步地包括利用介电流体对电子元件进行绝缘。电气元件可包括下列中的任何一种：变压器、电容器、开关装置、传输元件、配电元件、转换器、调节剂、断路器、自动重合器，等等和/或它们的组合。

通过实例，非限制性地提供了本发明的实施例。

表2A以及2B给出了针对藻类油介电流体的组成及性能。

表2A

主要的脂肪酸,油的wt%	样本1
		C16:0棕榈酸(Palmitic)	8
C16:1棕榈油酸(Palmitoleic)	0.5
		C18:0硬脂酸(Stearic)	1
C18:1油酸(Oleic)	17
		C18:2亚油酸(Linoleic)	13.7
C18:3亚麻酸(Linolenic)	11.8
		总的饱和脂肪酸	10
总的单不饱和脂肪酸	15
		总的多不饱和脂肪酸	21.5-22.9
虾青素	0.1-1.5

Wt%是基于藻类油介电流体的总重量

表2B藻类介电流体的介电流体性能数据

性能	测试方法	值
			燃点°C	ASTM D 92	352
粘度40°C,cST	ASTM D 924	38.34

粘度100°C,cST	ASTM D 924	8.09
			倾点，°C	ASTM D 97	-21
中和值，mg KOH/g	ASTM D 974	0.004
			介电强度，1mm间隙,KV	ASTM D 1816	26.1
25°C时功率因数,%	ASTM D 924	0.016
			100°C时功率因数,%	ASTM D 924	0.0655

需要特别说明的是本发明不限于此处包含的实施方案及实例，还包括包含了部分的实施方案以及不同实施方案要素的结合的那些实施方案的改进形式，这些均归入附属权利要求的范围之内。

Claims (15)

1.一种介电流体，其包含：一种含有天然藻类抗氧化剂的藻类油。

2.权利要求1所述的介电流体，其包含微生物油。

3.权利要求1-2中任一项所述的介电流体，其中天然藻类抗氧化剂选自β-胡萝卜素，虾青素，生育酚，多不饱和甘油三酸酯，以及它们的组合。

4.权利要求1-3中任一项所述的介电流体，其包括约0.0001wt%到约10wt%的天然藻类抗氧化剂。

5.权利要求1-4中任一项所述的介电流体，其包括选自下列的共混物组分：植物油、植物籽油、矿物油、硅流体、合成烃、天然酯、合成酯、α-聚烯烃类液体，以及它们的组合。

6.权利要求5所述的介电流体，其包括1到50wt%的藻类油以及50到99wt%的共混物组分。

7.权利要求1-6中任一项所述的介电流体，其包括约70wt%到约100wt%百分比的藻类油。

8.权利要求1-7中任一项所述的介电流体，其包括0.1wt％到1.5wt%的虾青素。

9.一种装置，其包括：电气元件；以及与该电气元件工作连通的含有藻类油的介电流体。

10.权利要求9所述的装置，其包括权利要求1-8中任一项所述的介电流体。

11.权利要求9-10中任一项所述的装置，其中所述电气元件选自变压器、电容器、开关装置、传输元件、配电元件、转换器、调节器、断路器、自动重合器，及它们的组合。

12.一种方法，其包括：使介电流体与电气元件工作连通，所述介电流体包括藻类油；以及利用该介电流体使所述电气元件冷却。

13.权利要求12所述的方法，其中所述电气元件选自变压器、电容器、开关装置、传输电缆元件、分配电缆元件、转换器、调节器、断路器、自动重合器，以及它们的组合。

14.一种方法，其包括：使介电流体与电气元件工作连通，所述介电流体包括藻类油；以及利用该介电流体使所述电气元件绝缘。

15.权利要求14所述的方法，其中所述电气元件选自变压器、电容器、开关装置、动力电缆、传输元件、配电元件、转换器、调节器、断路器、自动重合器，以及它们的组合。