CN106350148A - 一种基于文冠果油的植物绝缘油及其应用 - Google Patents

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Abstract

一种基于文冠果油的植物绝缘油，按重量份计，包括以下组分：文冠果油和/或文冠果油的改性油 19‑98重量份；添加剂 0‑10重量份其中，文冠果油的改性油选自文冠果油的氢化改性油和文冠果油的酯交换改性油中的一种或两种混合物；添加剂包括金属钝化剂和抗氧化剂；另外，其混合物还包含其他植物油、矿物油中的一种或几种。该植物绝缘油及其组合物具有氧化稳定性好、粘度低、电气性能优良，可以保证变压器更加稳定的运行。而且文冠果油为非食用油，亦可解决其他种类植物油所存在的与人类“争粮”的弊端。

Description

一种基于文冠果油的植物绝缘油及其应用
技术领域
本发明属于植物绝缘油技术领域，特别涉及到一种基于文冠果油的植物绝缘油及其应用。
背景技术
目前，电力系统中的变压器多是油浸式变压器，变压器内绝缘液体的选择尤为重要。在变压器中绝缘油主要有两个重要作用，一是与固体绝缘材料（如绝缘纸）共同起到绝缘作用；二是可以吸收变压器绕组产生的热量进行散热冷却，确保变压器的安全稳定运行。
变压器在运行过程中会产生大量的热量，特别是内部线圈绕组。绝缘油在经过线圈绕组时，吸收线圈绕组产生的热量，从而温度升高，温度升高后的绝缘油靠泵的作用到达冷却器，将从线圈绕组中吸收的热量散去，再回到线圈绕组部分，绝缘油循环流动来进行散热。变压器中绝缘油的传热方式包含强制对流传热。所谓强制对流传热，是由于泵、风机或其它外力作用引起的流体流动而产生的热量传递现象。根据牛顿冷却公式：
Q=αAΔt，
其中ρ-绝缘油密度，u-绝缘油流速，λ-绝缘油热导率，μ-绝缘油运动粘度，cp-绝缘油比热容。而绝缘油的运动粘度μ越小，传热系数越大，传热效果越好。植物绝缘油虽然具有高燃点、可生物降解、可再生、环境适应能力强等优点，但是大部分的植物绝缘油的运动粘度μ却较大，传热效果差，限制了这些植物绝缘油的应用。
除去运动粘度外，植物绝缘油的抗氧化性也不如矿物绝缘油。中国专利CN101538505A公开了一种以植物为原料的绝缘油，该绝缘油主要由脂肪酸甘油三酯和抗氧剂组成，其闪点高、抗氧化性强，但是其运动粘度较大，应用于变压器上虽然能够阻燃并且稳定，但是传热系数小，无法保证变压器安全稳定运行。
目前，作为植物绝缘油的油种主要是菜籽油和大豆油，而这两种植物油又是食用油最主要的油种。据报道，我国国内食用油年产量为950~980万吨，远远不能满足2100~2200万吨的年消费量。因此，我国的植物油60%以上依赖进口原料或直接进口食用油，这使得在我国植物油难以作为植物绝缘油大力推广。
另外，变压器中的植物绝缘油中常以菜籽油和大豆油作为原料，菜籽油的抗氧化性较好，但是运动粘度稍大，传热效果稍差，无法保证变压器安全稳定运行；大豆油虽然运动粘度较小，传热效果好，但是抗氧化性偏弱。
因此。如能克服上面两点的不足，提供一种同时满足运动粘度低、抗氧化性强的植物绝缘油，以克服植物绝缘油相对于矿物绝缘油的最大的两个缺点，充分发挥植物油作为绝缘油的优点成为如今亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于文冠果油的植物绝缘油及其应用，使用非食用油文冠果油，其稳定性好、可生物降解、成本低廉，亦不会与人类“争粮”，尤为重要的是能够提高植物绝缘油的性能，其具有较好的氧化稳定性、较低的运动粘度。
本发明使用以下技术方案：
一种基于文冠果油的植物绝缘油，其特征在于：按重量份计，包括以下组分：
文冠果油和/或文冠果油的改性油 19-98份
添加剂 0-10份
优选地，按重量份计，包括以下组分：
文冠果油和/或文冠果油的改性油 49-68份
添加剂 1-5份
添加剂选自抗氧化剂和金属钝化剂中的一种或两种混合物。
上述文冠果油的改性油选自文冠果油的氢化改性油和文冠果油的酯交换改性油中的一种或两种混合物。
文冠果油的改性油为文冠果油的氢化改性油和文冠果油的酯交换改性油的混合物，基于文冠果油改性油的总重文冠果油的酯交换改性油和文冠果油的氢化改性油和的质量复配比为1:1-1:7。此复配范围内基于文冠果的绝缘油的氧化安定性、粘度较为平衡，如不在此范围内，将出现粘度过大或者氧化安定性较差的情况，影响本发明提供的绝缘植物油的应用。
上述金属钝化剂选自甲基苯并三氮唑衍生物、液态三氮唑衍生物、三氮唑环己烯和噻二唑衍生物中的一种或几种混合物。
上述抗氧化剂选自特丁基对苯二酚、2,6-二叔丁基对甲酚、丁羟基茴香醚、没食子酸丙酯、荼多酚、抗坏血酸棕榈酸酯、四氢苯丁酮、α/β/δ-生育酚、IgranoxL109、IgranoxL64、IgranoxL94的酚抗氧化剂、IgranoxL57的辛基化/丁基化的二苯胺抗氧化剂、4,4-亚甲基双（2,6-二叔丁基苯酚）和葵基/苯基α-萘胺（烷基苯α-萘胺）中的一种或几种混合物。
抗氧化剂和金属钝化剂的加入增强了基于文冠果油的植物绝缘油的抗氧化性。
另外，本发明的一种基于文冠果油的植物绝缘油的组分中除去包括文冠果油和/或文冠果油的改性油、抗氧化剂、金属钝化剂外，还可以包括植物绝缘油，例如：油菜籽、大豆油、椰油，玉米油，向日葵油，芝麻油，大麻油，橄榄油，棕榈油，红花油，黑醋栗种子油，紫草科种子油，长豆角种子油，胡荽种子油，棉籽油，亚麻种子/亚麻仁油，葡萄籽油，木棉花种子油，洋麻种子油，黄秋葵/木槿种子油，番木瓜果种子油，紫苏种子油，罂粟种子油，南瓜种子油，茶籽/茶花油，番茄种子油，西瓜籽油和麦芽油。
上述绝缘油还包括19-79份矿物油，矿物油能够减小植物油的介质损耗因素和增强抗氧化性能，且植物油可以增大矿物绝缘油的闪点。
通过文冠果油和/或文冠果油的改性油结合矿物油的可以使绝缘油介损在90℃时低于0.809%，；参照NB/SH/T 0811-2010，条件改进为在有铜催化剂存在下，将25 g 绝缘油试样置于110℃的油浴中，通入空气，流量为1 L /h，氧化48 h 后，测定油样的酸值小于0.459mgKOH/g，沉淀物小于1.14‰。
本发明提供的基于文冠果油的植物绝缘油能应用于电力设备，电力设备指油浸式电力设备。
文冠果油含有丰富的脂肪酸甘油酯，其单不饱和脂肪酸甘油酯含量较大豆油和菜籽油高，因此，其具有较好的抗氧化性。另外，文冠果油中棕榈酸甘油酯含量较菜籽油高，而棕榈酸甘油酯的分子量较小且其为饱和脂肪酸甘油酯，因此，其运动粘度较菜籽油小，利于运行中变压器的散热，这亦使其具有更好的抗氧化性能。文冠果油与菜籽油的运动粘度对比数据如表1所示；文冠果油与大豆油及菜籽油的48h氧化安定性数据如表2所示。
表1 文冠果油与菜籽油运动粘度
文冠果油 菜籽油
运动粘度（mm2/s） 34.24 36.04
表2 文冠果油与大豆油氧化安定性
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
（1）本发明以文冠果油和/或文冠果油的改性油作为单一植物油油种所得植物绝缘油、以文冠果油和/或文冠果油的改性油作为主要植物油油种并结合其他植物油所得的植物绝缘油具有良好的特性，其抗氧化性较强、运动粘度较低等。强抗氧化性有利于变压器等电力设备运行更加稳定；低运动粘度有利于运行中变压器的散热。
（2）本发明以文冠果油和/或文冠果油的改性油作为主要植物油油种并结合矿物油所得的绝缘油，可提高矿物油的闪点，降低变压器在使用中存在的安全隐患；且降低植物油的运动粘度，利于运行中变压器的散热。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明，以下实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受下述实施例的限制。
各性能指标的测试标准或方法：
运动粘度（40℃）：ASTM D445；
介质损耗因数（90℃）：ASTM D924；
击穿电压（间距2.5mm）：ASTM D1816；
闪点：ASTM D92；
48h氧化安定性：参照NB/SH/T 0811-2010，条件改进为在有铜催化剂存在下，将25 g试样置于110℃的油浴中，通入空气，流量为1 L /h，氧化48 h 后，测定油样的酸值及生成的沉淀物含量，并以酸值和沉淀物含量来表示油品的氧化安定性。油样酸值越高、沉淀物含量越大，氧化安定性越差。
实施例1-11：基于文冠果油的植物绝缘油的制备
按表1的配比将文冠果油和/或文冠果油的改性油、添加剂、和/或其它植物油和/或矿物油均匀混合，即得基于文冠果油的植物绝缘油。所得基于文冠果油的植物绝缘油的运动粘度（40℃）、介质损耗因数（90℃）、击穿电压（电极间距2.5mm）、闪点的测试结果列于表3中。
对比例1-4：植物绝缘油的制备
按表3的配比将其它植物油和/或矿物油、添加剂均匀混合，即得植物绝缘油。所得植物绝缘油的运动粘度（40℃）、介质损耗因数（90℃）、击穿电压（电极间距2.5mm）、闪点的测试结果列于表3中。
表3
续表3
以上所述仅为本发明的公开的实施方案，并不用于限制本发明。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 (10)

1.一种基于文冠果油的植物绝缘油，其特征在于：按重量份计，包括以下组分：
文冠果油和/或文冠果油的改性油 19-98份
添加剂 0-10份。
2.根据权利要求1所述的一种基于文冠果油的植物绝缘油，其特征在于：按重量份计，包括以下组分：
文冠果油和/或文冠果油的改性油 49-68份
添加剂 1-5份。
3.根据权利要求1或2所述的一种基于文冠果油的植物绝缘油，其特征在于：文冠果油的改性油选自文冠果油的氢化改性油和文冠果油的酯交换改性油中的一种或两种混合物。
4.根据权利要求1所述的一种基于文冠果油的植物绝缘油，其特征在于：所述添加剂选自抗氧化剂和金属钝化剂中的一种或两种混合物。
5.根据权利要求3所述的一种基于文冠果油的植物绝缘油，其特征在于：文冠果油的改性油为文冠果油的氢化改性油和文冠果油的酯交换改性油的混合物，基于文冠果油改性油的总重文冠果油的酯交换改性油和文冠果油的氢化改性油和的质量复配比为1:1-1:7。
6.根据权利要求4所述的一种基于文冠果油的植物绝缘油，其特征在于：所述金属钝化剂选自甲基苯并三氮唑衍生物、液态三氮唑衍生物、三氮唑环己烯和噻二唑衍生物中的一种或几种混合物。
7.根据权利要求4所述的一种基于文冠果油的植物绝缘油，其特征在于：所述抗氧化剂选自特丁基对苯二酚、2,6-二叔丁基对甲酚、丁羟基茴香醚、没食子酸丙酯、荼多酚、抗坏血酸棕榈酸酯、四氢苯丁酮、α/β/δ-生育酚、IgranoxL109、IgranoxL64、IgranoxL94的酚抗氧化剂、IgranoxL57的辛基化/丁基化的二苯胺抗氧化剂、4,4-亚甲基双（2,6-二叔丁基苯酚）和葵基/苯基α-萘胺（烷基苯α-萘胺）中的一种或几种混合物。
8.根据权利要求1或2所述的一种基于文冠果油的植物绝缘油，其特征在于：按重量份计，该绝缘油还包括19-79份矿物油。
9.根据权利要求8所述的一种基于文冠果油的植物绝缘油，其特征在于：通过文冠果油和/或文冠果油的改性油结合矿物油的可以使绝缘油介损在90℃时低于0.809%；参照NB/SH/T 0811-2010，条件改进为在有铜催化剂存在下，将25 g 绝缘油试样置于110℃的油浴中，通入空气，流量为1 L /h，氧化48 h 后，测定油样的酸值小于0.459mgKOH/g，沉淀物小于1.14‰。
10.如权利要求1-9任一项所述的一种基于文冠果油的植物绝缘油在电力设备中的应用。
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