CN106590813B

CN106590813B - 一种难燃可降解的液体绝缘介质及其应用

Info

Publication number: CN106590813B
Application number: CN201611157583.4A
Authority: CN
Inventors: 石寒
Original assignee: Wuhan Zawa New Materials Co Ltd
Current assignee: Wuhan Zawa new materials Co., Ltd.
Priority date: 2016-12-15
Filing date: 2016-12-15
Publication date: 2019-07-12
Anticipated expiration: 2036-12-15
Also published as: CN106590813A

Abstract

本发明公开了一种难燃可降解的液体绝缘介质，其含有90质量％以上的甘油酯，其中所述甘油酯含有质量10％以下的C₈～C₁₄脂肪酸甘油酯，含有质量90％以上的C₁₆～C₂₂脂肪酸甘油酯。本发明所提供的绝缘介质原料主要来源于植物油，40天的生物降解率高达98％以上，闪点高于300℃，击穿电压高于60kV，倾点低于‑20℃，运动粘度小于25mm²/s。本发明所提供的液体绝缘介质，具有高闪点、绝缘特性优良且对环境友好的特性，可以广泛应用在电力设备的绝缘应用中，例如用作变压器、电缆、开关以及电容器等的绝缘和冷却等为目的使用的液体绝缘介质。

Description

一种难燃可降解的液体绝缘介质及其应用

技术领域

本发明属于绝缘材料技术领域，更具体地，涉及一种难燃可降解的液体绝缘介质及其应用。

背景技术

作为用以变压器、电缆、开关以及电容器等的绝缘和冷却等为目的使用的液体绝缘介质，目前通常是使用矿物油类绝缘油，以及联苯、硅氧烷、邻苯二甲酸酯等合成化合物类绝缘油。

但是矿物油类绝缘油具有较高的易燃性，不仅在安全性方面存在问题，其不可再生性和不易降解性也将导致能源问题和环境问题。另一方面，合成化合物类绝缘油也有易燃性高、价格高等问题，特别是邻苯二甲酸酯被指出疑有扰乱内分泌的作用。多氯联苯(PCB)也因为在安全性、毒性以及环境污染等方面有很大问题而被禁止使用。不燃油和难燃油虽然燃点高于300℃，各项电气性能良好，但成本太高且不易降解，很大程度上限制了其应用。一般植物油虽然环保无毒且闪点高，但是其倾点高(一般-10℃以上)、粘度高(40℃，40mm²/s左右)、流动性差，不利于对流冷却和低温环境运行。基于植物绝缘油自身成分的原因，如果要降低倾点，会严重影响闪点；而如果要改善运动粘度，也会对闪点造成负面影响。

公开号为CN101230304A的中国发明专利申请公开了一种环保型变压器油，主要成分为植物油和低级醇酯化的产物，改善了粘度和凝点(倾点)，但是，该方法制得的变压器油闪点只有215℃，不适用于要求有高防火性能的场所，并且其降凝剂的加入势必会影响绝缘油的电气性能。公开号为CN101619254A的中国发明专利申请公开了一种混合式绝缘油，将15-25％的植物油与75-85％的矿物绝缘油混合并添加0.2-0.5％的抗氧化剂得到，但是该绝缘油的闪点在145℃左右，限制了其在高防火性能场所的应用。公开号为CN101538505B的中国发明专利公布说明书公开了一种以植物油为原料的环保绝缘油，闪点较高，但是通过实验发现，其倾点较高、运动粘度较差。目前并没有一种同时具有高闪点、低凝点和良好流动性的环保绝缘油。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种难燃可降解的液体绝缘介质及其应用，在保证其高燃点、高闪点的同时，还具备良好的运动粘度和倾点，并且绝缘性能佳，能够符合国内外对脂类绝缘液体的指标要求。

为了实现上述目的，本发明提供了一种难燃可降解的液体绝缘介质，所述绝缘介质含有90质量％以上的甘油酯，其中所述甘油酯含有质量10％以下的C₈～C₁₄脂肪酸甘油酯，含有质量90％以上的C₁₆～C₂₂脂肪酸甘油酯。

本发明的一个实施例中，所述C₁₆～C₂₂脂肪酸甘油酯中含有5质量％～30质量％的饱和脂肪酸甘油酯，含有70质量％～95质量％的不饱和脂肪酸甘油酯。

本发明的一个实施例中，所述C₈～C₁₄脂肪酸甘油酯中的脂肪酸为以下一种或多种的混合：辛酸，或者葵酸，或者十二酸，或者十四酸甘油酯。

本发明的一个实施例中，所述C₁₆～C₂₂脂肪酸甘油酯中的饱和脂肪酸甘油酯为以下一种或多种的混合：棕榈酸，或者硬脂酸，或者花生酸。

本发明的一个实施例中，所述C₁₆～C₂₂脂肪酸甘油酯中的不饱和脂肪酸甘油酯为以下一种或多种的混合：油酸，或者亚油酸，或者亚麻酸，或者芥酸。

本发明的一个实施例中，所述绝缘介质来源于植物油。

本发明的一个实施例中，所述液体绝缘介质的闪点高于300℃，击穿电压高于60kV，倾点低于-20℃，运动粘度小于25mm²/s。

按照本发明的另一方面，还提供了一种所述难燃可降解的液体绝缘介质在绝缘中的应用。

按照本发明的另一方面，还提供了一种所述难燃可降解的液体绝缘介质在电力设备中的绝缘的应用。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

(1)本发明所提供的液体绝缘介质，闪点高于300℃，比传统矿物油类绝缘油提高了约1倍左右，从而可以匹配更高的耐热等级，应用于高过载变压器，防火安全性更好；

(2)本发明所提供的液体绝缘介质，击穿电压高于60kV，倾点低于-20℃，绝缘性能好；

(3)本发明所提供的液体绝缘介质运动粘度小于25mm²/s，相比目前常用的植物绝缘油，本发明所提供的液体绝缘介质具有良好的流动性，非常有利于对流冷却和低温环境的运行；

(4)本发明所提供的液体绝缘介质，其原料主要来源于植物油，40天的生物降解率可达到98％以上，可快速生物降解，具有良好的环保特性；可应用于海底或者户外，有效降低泄露危害，更容易回收处理；

(5)综上所述，本发明所提供的液体绝缘介质，具有高闪点、绝缘特性优良且对环境友好的特性，可以广泛应用在电力设备的绝缘应用中，例如用作变压器、电缆、开关以及电容器等的绝缘和冷却等为目的使用的液体绝缘介质。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

本发明提供了一种难燃可降解的液体绝缘介质，所述绝缘介质含有90质量％以上的甘油酯。而其他的成分可以为其他添加剂、少量游离脂肪酸、维生素、色素等。其中甘油酯的含量最高可以为100质量％，即液体绝缘介质的成分全部为甘油酯。其中所述甘油酯含有质量10％以下的C₈～C₁₄脂肪酸甘油酯，含有质量90％以上的C₁₆～C₂₂脂肪酸甘油酯。

进一步地，所述C₁₆～C₂₂脂肪酸甘油酯中含有5质量％～30质量％的饱和脂肪酸甘油酯，含有70质量％～95质量％的不饱和脂肪酸甘油酯。

进一步地，本发明绝缘介质主要来源于植物油。

具体地，所述的C₈～C₁₄脂肪酸甘油酯中的脂肪酸主要指辛酸、葵酸、十二酸、十四酸甘油酯的一种或多种混合；C₁₆～C₂₂脂肪酸甘油酯中的饱和脂肪酸主要指棕榈酸、硬脂酸、花生酸的一种或多种混合组成；C₁₆～C₂₂脂肪酸甘油酯中的不饱和脂肪酸主要指油酸、亚油酸、亚麻酸、芥酸的一种或多种混合组成。

以下结合具体实施例说明本发明提供的难燃可降解的液体绝缘介质的组分及其相关性能参数。

在本发明实施例中，闪点、击穿电压、倾点、运动粘度、脂肪酸甘油酯含量以及生物降解性分别通过下述方法测定：

(1)闪点和燃点：采用GB/T 3536石油产品闪点和燃点的测定，具体采用克利夫兰开口杯法；

(2)击穿电压：采用GB/T 507绝缘油击穿电压测定法；

(3)倾点：采用GB/T 3535石油产品倾点测定法；

(4)运动粘度：采用GB/T 265石油产品运动粘度测定法和动力粘度计算法；

(5)脂肪酸甘油酯含量：采用气相色谱分析方法；

(6)生物降解性：可以采用土壤试验法或者紫外吸收光谱；

然而目前国际上并没有一个通用的标准衡量油脂的生物降解性，常用的生物降解评定方法按其原理可以分为3类：

A：检测生物降解前后受试物组成的变化，如CEC-L-33-A-93或者热分析法；

B：检测生物降解过程中所消耗的氧气量，如MITI法；

C：检测生物降解过程中生成CO2的量，如ASTM D6139法。

其中CEC-L-33-A-93方法受试验菌种、试样和仪器设备污染的影响较大；MITI和ASTM D6139的重复性和再现性较差。考虑到本研究侧重点在于得到本发明所提供的液体绝缘介质在特定时间内在土壤中的降解率，对降解过程和降解变化曲线关注不大，因此采用土壤试验方法来测量液体绝缘介质生物降解率。

具体地，土壤试验方法的实施步骤如下：

(1)取未有污染记录的土样，土壤取样使用芯形采样器(例如直径约3cm的不锈钢管)；使用时将采样器插入一大树附近土中约15cm深取出土壤样品；在试验前土样冷藏保存；

(2)取100g土样放置于广口玻璃瓶中，液体绝缘介质的添加量为5g/100g土壤；试验过程恒定在25℃，采用不密封的方法，以利于试验过程中呼出的CO2排出，与外界环境进行气体交换，并能保持原有土壤湿度；

(3)以紫外分光光度计测出试验前后试样中碳氢化合物的含量，以此来表示土壤中液体绝缘介质的残余量，通过实验前后的吸收光谱来判定液体绝缘介质的生物降解率。

测试仪器可选用UV-1601岛津多功能光谱仪，波长范围为200～800nm，试验选用无水乙醇为基准液，选取40天(d)的降解率为参考值。

实施例1：

产品配方：

产品性能：

实施例2：

产品配方：

产品性能：

项目	指标	检验方法
			闪点(开口)/℃	327	参照GB/T 3536
工频击穿电压/kV	73.6	GB/T507
			倾点/℃	-23	参照GB/T 3535
运动粘度(40℃)/(mm2/s)	24	参照GB/T 265
			生物降解性(40d)	99.1	土壤试验法

实施例3：

产品配方：

产品性能：

实施例4：

产品配方：

产品性能：

由以上实施例可以看出，本发明所提供的液体绝缘介质，具有高闪点、绝缘特性优良且对环境友好的特性，可以广泛应用在电力设备的绝缘应用中，例如用作变压器、电缆、开关以及电容器等的绝缘和冷却等为目的液体绝缘介质。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种难燃可降解的液体绝缘介质，其特征在于，所述绝缘介质含有90质量%以上的甘油酯，其中所述甘油酯含有质量10%以下的C8~C14脂肪酸甘油酯，含有质量90%以上的C16~C22脂肪酸甘油酯，具体的：

辛酸甘油酯质量含量为1%，十二酸甘油酯质量含量为3%，棕榈酸甘油酯质量含量为3%，硬脂酸甘油酯质量含量为8%，油酸甘油酯质量含量为66%，亚油酸甘油酯质量含量为8%，芥酸甘油酯质量含量为4%，亚麻酸甘油酯质量含量为5%，其他质量含量为2%。

2.如权利要求1所述的难燃可降解的液体绝缘介质，其特征在于，绝缘介质的原料来源于植物油。

3.如权利要求1所述的难燃可降解的液体绝缘介质，其特征在于，闪点高于300℃，击穿电压高于60kV，倾点低于-20℃，运动粘度小于25mm²/s。

4.如权利要求1-3任一项所述难燃可降解的液体绝缘介质在绝缘中的应用。

5.如权利要求1-3任一项所述难燃可降解的液体绝缘介质在电力设备中的绝缘的应用。