植物絕緣油是由天然的油料作物經壓榨(下文以菜籽油為例),精煉和改性工藝制備而成,在口服和水生物測試顯示無毒性,比礦物油有更好的環(huán)境和健康特性,具有良好的電氣性能、燃點高、原料來源廣闊,具有可再生和生物降解等優(yōu)勢。目前,美國、歐盟和日本已著手用植物絕緣油取代礦物變壓器油的工作。
為什么要想到菜籽油
礦物變壓器絕緣油以其優(yōu)良的電氣、熱工性能應用于油浸變壓器已有近百年的歷史,因其產量大、品質好及技術經濟指標優(yōu)越而經久不衰。但礦物絕緣油本身有缺點,如不可再生,不能生物降解,發(fā)生泄漏時易對環(huán)境造成污染,閃點低及防火阻燃性差等。同時,礦物變壓器油產自石油,目前,世界石油資源緊缺,尋求替代礦物變壓器油的產品已成為當前的主要課題。
說說植物絕緣油
植物絕緣油是由天然的油料作物經壓榨(下文以菜籽油為例),精煉和改性工藝制備而成,其分子是甘油三酯、甘油三酸酯和三個長鏈脂肪酸依附在一個甘油中樞組成,能快速完全生物降解,在口服和水生物測試顯示無毒性,比礦物油有更好的環(huán)境和健康特性,具有良好的電氣性能、燃點高、原料來源廣闊,具有可再生和生物降解等優(yōu)勢。目前,美國、歐盟和日本已著手用植物絕緣油取代礦物變壓器油的工作。
創(chuàng)新關鍵點有哪些
創(chuàng)新結構設計。植物菜籽油高過載非晶合金變壓器在結構上與傳統(tǒng)變壓器差異較大。由于非晶合金鐵心受外加應力后,損耗會增加60%左右。噪聲也隨之增大,嚴重影響其性能。因此,非晶合金鐵心結構設計不同于傳統(tǒng)變壓器的鐵心主支撐結構,為避免非晶合金鐵心受力。植物菜籽油高過載非晶合金變壓器的鐵心懸掛在繞組上,油浸式高壓繞組采用纏繞玻璃絲粘帶加熱固化剛體結構,其軸向的機械強度很高,足以“托起”非晶合金鐵心。 繞組通過墊塊承重于下夾件上。此外,由于非晶合金鐵心采用三相五柱式結構,決定了變壓器的長度較大。考慮到吊板的跨度過大使起吊時吊繩的橫向拉力很大引起吊板變形,因此,起吊設計是通過吊拉上夾件,側夾件連接上下夾件。所以, 上、下夾件的承受強度是結構設計的關鍵。植物菜籽油高過載非晶合金變壓器采用框架式結構。框架有整體框架和連接框架兩種型式。采用連接框架,這樣有利于控制裝配誤差。夾件設計成外翻形結構。
優(yōu)化線圈工藝。產品線圈低壓采用雙層同心矩形,外包無緯玻璃粘帶;高壓采用多層同心矩形結構線圈,高低壓線圈一起繞制采用張力裝置,改進整形與壓裝等工藝,油浸式外包采用玻璃絲粘帶高溫固化,有效降低了局放,增加了機械強度和抗短路沖擊的能力。
抗短路能力增強。植物絕緣油高過載非晶合金變壓器繞組是矩形結構,受力不及圓形繞組均勻,承受短路電動力時容易變形,而且植物絕緣油高過載非晶合金變壓器采用的是繞組軸向承重結構。這樣,矩形繞組的軸向和徑向所承受短路電動力的考驗要比圓形繞組嚴酷。該產品通過墊塊將繞組軸向壓緊在上下夾件中,高壓繞組為環(huán)氧玻璃粘帶包封固化的剛體結構,足以承受鐵心質量和短路時產生的軸向電動力。低壓繞組為銅箔繞制,烘爐固化,機械強度高。應用Ansys結構分析軟件對矩形繞組進行分析, 得出矩形繞組在承受短路電動力時, 長軸方向的徑向變形最為嚴重, 因此, 設計時應避免低壓矩形繞組長軸與短軸差別過大。在裝配過程中, 在長軸與短軸方向加墊支撐墊塊,以增加其強度。
另外,采用不銹鋼折彎成“ ”型油道,增強植物油的流動性。
遲滯噪音明顯。采用植物絕緣油代替?zhèn)鹘y(tǒng)礦物油,植物油粘度大、流動性相對較差,在一定程度上可以降低聲波傳播速度和頻率,達到遲滯噪音的效果。
菜籽油非晶變更有希望
菜籽油生物降解率高,對環(huán)境沒有危害,符合新型環(huán)保要求;植物菜籽油變壓器阻燃性好,適用防火要求高的地區(qū);植物菜籽油紙配合更優(yōu),電場分布更均勻;植物菜籽油能吸收老化絕緣紙中含有的濕氣,在接觸熱量時,能防止長纖維分子分裂,這些特性能增加過負載能力并延長變壓器絕緣壽命,降低壽命周期成本;植物菜籽油來源廣泛,可大規(guī)模種植,提高產量,降低變壓器的生產成本。隨著植物菜籽油技術的進一步發(fā)展、標準制定的統(tǒng)一、產量的提升、成本的降低,這種符合環(huán)保要求、安全可靠、利用可再生資源的植物絕緣油變壓器必將有一個廣闊的發(fā)展空間。