CN103952214B - 一种导热纳米氧化铝变压器油 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种变压器油。所述变压器油包括基础油和以基础油计的0.01-0.05wt％的改性纳米氧化铝，基础油组成为精炼植物油60-70wt％，直链烷烃30-40wt％，所述的直链烷烃是植物油经过深度加氢处理得到的。该变压器油解决了植物油制备的变压器油导热性较差、抗氧化性不佳的问题，通过引入通过深度加氢植物油得到的直链烷烃使得纳米材料在变压器油中的分散稳定性更好，同时也进一步改进了变压器油的抗氧化性。
Description
技术领域
本发明涉及变压器油技术领域，具体的是一种包含纳米材料和植物油的变压器油。
背景技术
变压器根据绝缘方式可以分为干式变压器、油浸式变压器和充气式变压器。油浸式变压器结构紧凑，冷却效果好，在相似功效条件下，产品投资更低，性能更加可靠。变压器油有两个作用，其一是在变压器绕组之间、绕组于铁芯和油箱之间绝缘，其二是受热产生对流，从而对变压器铁芯和绕组起到降温作用。
传统变压器油的导热率较小，为了满足散热要求，需要较大的散热空间，不利于变压器的小型化，其次还需要加装冷却设备进行强制对流冷却，从而使整个变压器的制造成本增加。运行一段时间后的变压器往往会因为变压器油吸湿性增加而老化，从而引起绝缘介质的分解、氧化，使得变压器的整体绝缘性能下降，冷却作用、散热作用以及灭弧作用大大减弱，老化后的变压器油甚至会产生油泥堵塞变压器油循环通道，影响散热。因此为了适应电力变压器大容量、高电压等级和小型化的发展方向，改善传统变压器油长期运行的绝缘特性，研究绝缘性能更好，热老化性能更好的变压器油迫在眉睫。
目前，国际上已将纳米技术广泛应用于多个工业技术领域，并提出了纳米流体的概念，所谓的纳米流体是指纳米颗粒分散到基液中形成稳定的悬浮液，纳米流体中的导热率比基液的导热率提高显著。因此将纳米材料引入到变压器油中是一个新的研究方向，现有的研究表明，纳米改性不仅能提高变压器油的热交换效率，还能改善变压器的绝缘性能。但是目前纳米改性变压器油存在纳米材料悬浮稳定性不足，以及对纳米材料进行表面改性后，表面改性剂会降低变压器油的绝缘性能的问题。
植物油作为变压器油的研究与矿物油的研究是同时进行的，早期由于植物油凝点高、粘度大，因此仅作为电容器的浸渍剂。自上世纪90年代以来，植物油作为液体绝缘介质又得到了重视。植物油可以完全降解，闪点高于300℃，同时电气绝缘性能也能够完全满足变压器的要求。但是由于植物油的运动粘度较高，因此需要对变压器的散热结构进行优化。
目前国内外还未见有报道同时将纳米材料和植物油同时作为变压器油组分的报道。
发明内容
本发明创造性的将植物油基础油与纳米材料结合起来，制备成本低廉，可降解性能良好，同时又具有良好的电气绝缘性能的新型变压器油。该变压器油解决了植物油制备的变压器油导热性较差、抗氧化性不佳的问题，通过引入通过深度加氢植物油得到的直链烷烃使得纳米材料在变压器油中的分散稳定性更好，同时也进一步改进了变压器油的抗氧化性。
纳米氧化铝由于表面带有电荷，分散在液体中容易发生团聚，导致其稳定性不佳，因此一般需要对其进行表面改性才能够使用。本发明从众多纳米材料表面改进剂中优选出司盘80作为纳米氧化铝的表面改进剂，司盘80与纳米氧化铝表面以齿桥配位方式键合，在纳米氧化铝表面形成良好的修饰层，司盘80分子在纳米氧化铝表面排列紧密，使得纳米氧化铝微粒在变压器油中的分散性和稳定性显著提高。
本发明所要解决的技术问题是提供一种变压器油，同时兼具良好的电气绝缘性能和导热性能。变压器油中添加的纳米氧化铝材料，由于氧化铝本身具有较高的绝缘性能，所以能够进一步降低变压器油的绝缘性能，同时由于对氧化铝表面进行了改性，使得纳米氧化铝材料的分散性得到了极大的改善，制备的变压器油可以在正常使用寿命期间保证稳定的分散程度。
本发明提出的变压器油，其包括基础油和以基础油计的0.01-0.05wt％的纳米氧化铝。
所述基础油重量百分比组成是：精炼植物油60-70％，直链烷烃30-40％。
所述精炼植物油是普通植物油经过碱洗、脱水、酯化中和处理，以脱除油脂中的游离脂肪酸和水分后得到的产品。
所述改性纳米氧化铝是将纳米氧化铝分散在环乙烷溶剂中，然后加入和氧化铝质量相同的司盘80，使用超声波处理1-2h后，离心分离出改性氧化铝，再使用无水乙醇清洗，干燥，得到改性纳米氧化铝。
所述纳米氧化铝的颗粒形状为球形。
所述纳米氧化铝的平均颗粒直径为1-20纳米，进一步优选粒径为5-15纳米。
所述变压器油中进一步包括抗氧剂和金属钝化剂。
所述抗氧剂是2,6-三叔丁基-4-甲基苯酚、2,6-二叔丁基苯酚中、烷基苯-α萘胺、茶多酚的一种或多种。
所述金属钝化剂还进一步包括噻二唑及其衍生物、苯并三氮唑及其衍生物中的一种或多种。
所述直链烷烃是以植物油为原料进行深度加氢处理，处理的工艺条件是：反应温度350-450℃，压力5-15MPa，空速1-10h-1，使用的催化剂是工业化的加氢处理催化剂。
所述的加氢处理催化剂含有耐热无机氧化物和负载在该载体上的加氢活性组分，所述的加氢活性组分为钴和/或镍及钼和/或钨；以催化剂的重量为基准，以氧化物计，钼和/或钨的含量为5-30wt％，钴和/或镍的含量为1-10wt％。所述耐热无机氧化物载体优选为氧化铝、氧化硅、氧化钛、氧化锆以及分子筛中的一种或几种混合物。
所述的植物油包括菜籽油、向日葵油、大豆油、橄榄油、棕榈油、花生油、玉米油、棉籽油等，由于油酸的碳链饱和度较高，因此其抗氧化性较好，本发明中所述精炼植物油优选油酸含量高的植物，如菜籽油和花生油。
本发明中所述百分比或份数全部都是以质量计算。
具体实施方式
以下将对本发明的优选实施例进行详细的描述。实施例中均以重量份表示添加量。
实施例1
将0.05份的改性纳米氧化铝加入到70份精炼植物油中，再加入30份的直链烷烃，超声波分散2h，加入0.3份2,6-二叔丁基苯酚和0.2份茶多酚抗氧剂，0.5份苯并三氮唑，再经过超声波分散处理1h，得到变压器油产品。
实施例2
将0.05份的纳米氧化铝加入到60份精炼植物油中，再加入40份的直链烷烃，超声波分散2h，加入0.3份2,6-二叔丁基苯酚和0.2份烷基苯-α萘胺抗氧剂，0.5份苯并三氮唑，0.1份噻二唑，再经过超声波分散处理1h，得到变压器油产品。
本发明制备的变压器油主要性能指标
| 项目 | 环保型变压器 | GB2536-90(DB-25) | 试验方法 |
| 外观 | 浅黄色透明液体 | 透明、无沉淀和悬浮物 | GB511-77 |
| 40℃运动粘度，mm2/s≤ | 8.5 | 9.6 | GB265-75 |
| 凝点，℃≤ | -20 | -25 | GB510-77 |
| 闪点，℃≥ | 230 | 140 | GB261-77 |
| 酸值，mgKOH/g≤ | 0.02 | 0.03 | GB264-77 |
| 90℃介质损失角正切，％≤ | 0.3 | 0.5 | SY2654-76 |
| 击穿电压，KV/2.5mm≥ | 70 | 35 | GB507-77 |
Claims (6)
1.一种变压器油，其包括基础油和以基础油计0.01-0.05wt％的改性纳米氧化铝，其特征在于基础油是由60-70wt％的精炼植物油和30-40wt％直链烷烃组成，所述的直链烷烃是植物油经过深度加氢处理得到的产物；所述直链烷烃是以植物油为原料进行深度加氢处理，深度加氢处理的工艺条件是：反应温度350-450℃，压力5-15MPa，空速1-10h-1，使用的催化剂是工业化的加氢处理催化剂；所述精炼植物油是普通植物油经过碱洗、脱水、酯化中和处理，以脱除油脂中的游离脂肪酸和水分后得到的产品。
2.如权利要求1所述的变压器油，其特征在于所述改性纳米氧化铝是球形，平均粒径为1-20纳米。
3.如权利要求1所述的变压器油，其特征在于所述的加氢处理催化剂含有耐热无机氧化物和负载在该载体上的加氢活性组分，所述的加氢活性组分为钴和/或镍及钼和/或钨；以催化剂的重量为基准，以氧化物计，钼和/或钨的含量为5-30重量％，钴和/或镍的含量为1-10重量％，所述耐热无机氧化物载体优选为氧化铝、氧化硅、氧化钛、氧化锆以及分子筛中的一种或几种混合物。
4.如权利要求1所述的变压器油，其特征在于所述变压器油中进一步包括抗氧剂和金属钝化剂。
5.如权利要求4所述的变压器油，其特征在于所述抗氧剂是2,6-三叔丁基-4-甲基苯酚、2,6-二叔丁基苯酚中、烷基苯-α萘胺、茶多酚的一种或多种。
6.如权利要求4所述的变压器油，其特征在于所述金属钝化剂是噻二唑及其衍生物、苯并三氮唑及其衍生物中的一种或多种。
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