1 Đặc tính hiệu suất của dầu máy biến thế

Theo nguồn gốc của dầu gốc, dầu biến thế chủ yếu có thể được chia thành bốn loại: dầu biến thế dầu khoáng, dầu biến thế dầu thực vật, dầu biến thế dầu silicone và dầu biến thế este tổng hợp. Hiện nay, dầu biến áp được sử dụng phổ biến chủ yếu là dầu biến áp gốc khoáng, chiếm hơn 95% thị phần. Việc tiêu thụ dầu biến áp dầu thực vật, dầu biến áp dầu silicon và dầu biến áp ester tổng hợp là nhỏ.

1.1 Dầu máy biến áp gốc khoáng

Dầu máy biến áp gốc khoáng đã được sử dụng trong các máy biến áp ngâm trong dầu trong gần một trăm năm do hiệu suất điện và nhiệt tuyệt vời của nó. Do sản lượng lớn, chất lượng tốt và các chỉ số kinh tế kỹ thuật vượt trội, nó đã trở thành dầu máy biến áp lý tưởng cho máy biến áp điện áp siêu cao và siêu cao áp. Dầu biến thế dầu khoáng chủ yếu được chế biến từ dầu gốc naphthenic và dầu gốc parafin. Từ góc độ cấu trúc phân tử, nó bao gồm các ankan mạch thẳng, isoalkan, cycloalkan và hydrocacbon thơm, đóng vai trò khác nhau trong dầu biến thế.

Ankan mạch thẳng có nhiệt độ đông đặc cao, dễ sinh hiđro dưới điện trường cao thế. Nói chung, các ankan mạch thẳng không được sử dụng trực tiếp để sản xuất dầu máy biến thế khi xét đến các chỉ tiêu kinh tế và hiệu suất; Isoalkane có điểm chớp cháy cao hơn 170 độ, điểm đóng băng thấp, giá trị axit thấp (dưới 0,001 mg/g), độ ổn định oxy hóa tốt, sinh khí vừa phải, phù hợp làm dầu máy biến áp; Hydrocacbon naphthenic có điểm đóng băng thấp, nhưng cũng có điểm chớp cháy thấp, sinh khí vừa phải và có thể đáp ứng các yêu cầu về hiệu suất điện của dầu máy biến áp; Hydrocacbon thơm đơn vòng trong hydrocacbon thơm có đặc tính phát triển khí tốt và có thể được sử dụng trong dầu máy biến áp siêu cao áp. Hydrocacbon thơm đa vòng và hydrocacbon thơm đa vòng có độ ổn định oxy hóa kém và ảnh hưởng đến sức khỏe con người nên cần được loại bỏ khỏi dầu máy biến áp. Các thành phần lý tưởng của dầu máy biến áp dầu gốc khoáng là isoparafin, cycloalkan và một lượng nhỏ hydrocacbon thơm đơn vòng.

Mặc dù dầu biến thế gốc khoáng vẫn là loại dầu biến thế được sử dụng nhiều nhất nhưng trong quá trình sử dụng vẫn còn nhiều vấn đề phát sinh. Trước hết, điểm chớp cháy của dầu máy biến áp dầu khoáng thấp (thường thấp hơn 140 độ), và hiệu ứng nhiệt độ cao của hồ quang máy biến áp sẽ gây ra sự phân hủy, khí hóa và phóng điện nhanh chóng, dẫn đến tai nạn cháy nổ; Thứ hai, dầu biến thế dầu gốc khoáng là loại dầu không thể tái tạo, khó phân hủy sinh học, dễ gây ô nhiễm môi trường khi rò rỉ. Do đó, tìm kiếm dầu máy biến áp để thay thế dầu máy biến áp gốc khoáng đã trở thành chủ đề chính của sự phát triển dầu máy biến áp hiện nay.

1.2 Dầu biến thế dầu thực vật

Dầu biến thế dầu thực vật được làm từ cây dầu tự nhiên bằng cách ép, tinh chế và sửa đổi. Nó có ưu điểm là điểm bắt lửa cao, hiệu suất điện tốt, nguồn nguyên liệu thô rộng, có thể tái tạo và phân hủy sinh học. Hiện tại, Trung Quốc, Hoa Kỳ, Nhật Bản và Châu Âu đều đã bắt đầu thay thế dầu máy biến áp dầu khoáng bằng dầu máy biến áp dầu thực vật.

Năm 2014, dầu biến thế dầu thực vật Sw-10000/35 của Trung Quốc đã vượt qua tất cả các thử nghiệm bao gồm cả thử nghiệm ngắn mạch tại Trung tâm Kiểm tra Chất lượng Máy biến áp Quốc gia, đánh dấu rằng dầu biến thế của Trung Quốc đã bước vào một giai đoạn phát triển mới.

Thành phần chính của dầu thực vật là chất béo trung tính và dầu thực vật có hàm lượng các loại dầu thực vật khác nhau cao hơn là lựa chọn tốt hơn để điều chế dầu biến thế dầu thực vật. Loại và hàm lượng axit béo chứa trong là khá khác nhau. Có tính đến máy biến áp, Bảng 1 liệt kê khả năng chống oxy hóa và tính lưu động ở nhiệt độ thấp của một số loại dầu máy biến áp và dầu khoáng trong và ngoài nước, đồng thời so sánh hiệu suất điển hình của dầu máy biến áp có chứa axit béo không bão hòa đơn.

Về mặt an toàn, điểm bắt lửa của dầu biến áp dầu thực vật thường vượt quá 300 độ, cao hơn nhiều so với dầu biến áp dầu khoáng; Về mặt tản nhiệt, dầu biến áp dầu thực vật có độ nhớt động học cao hơn và tản nhiệt kém hơn dầu biến áp dầu khoáng, nhưng dầu biến áp dầu thực vật có độ dẫn nhiệt cao hơn, có thể bù đắp các khuyết tật do độ nhớt động học cao gây ra ở một mức độ nhất định; Triglyceride trong dầu máy biến áp dầu thực vật dễ bị thủy phân nên có trị số axit cao; Điểm đóng băng của dầu biến áp dầu thực vật cao hơn dầu biến áp dầu khoáng, nhưng hiệu suất nhiệt độ thấp của dầu biến áp dầu thực vật có thể được cải thiện bằng cách chọn dầu thực vật có độ bão hòa axit béo thấp hơn và thêm chất làm giảm điểm đông đặc; Độ phân cực phân tử của dầu biến áp dầu thực vật cao hơn dầu biến áp dầu khoáng, do đó dầu biến áp dầu thực vật có hằng số điện môi cao hơn, có thể làm cho điện trường phân bố đồng đều hơn.

Mặc dù dầu biến áp dầu thực vật có những ưu điểm nhất định so với dầu biến áp dầu khoáng, nhưng vẫn còn một số vấn đề trong ứng dụng dầu biến áp dầu thực vật, chủ yếu thể hiện ở:

(1) Giá tương đối cao, gấp khoảng 3 đến 4 lần so với dầu máy biến áp gốc khoáng;

(2) Chỉ số hoạt động của các sản phẩm dầu mỏ không đồng nhất, tiêu chuẩn tương ứng còn ít;

(3) Hệ số tổn thất điện môi, hàm lượng nước và độ nhớt động học cao hơn so với dầu máy biến áp gốc khoáng;

(4) Có hiện tượng oxy hóa và tạo gel;

(5) Kinh nghiệm vận hành và bảo dưỡng máy biến áp dầu thực vật còn ít, quy trình còn chưa hoàn thiện. Những vấn đề này hạn chế việc quảng cáo và sử dụng dầu máy biến áp dầu thực vật. Chìa khóa để phát triển dầu biến áp dầu thực vật là tiếp tục giảm độ nhớt, điểm đóng băng và tổn thất điện môi của dầu biến áp dầu thực vật thông qua biến đổi hóa học và phát triển các hợp chất phụ gia.

1.3 Dầu máy biến thế dầu silicon

Với yêu cầu bảo vệ môi trường ngày càng cao, dầu máy biến áp gốc silicone trở thành xu hướng thay thế dầu máy biến áp truyền thống trong các máy biến áp công suất nhỏ dưới 35kV. Dầu biến áp dầu silicon không chỉ có hiệu suất cách điện tuyệt vời mà còn có ưu điểm là điểm bắt lửa cao, điểm đông đặc thấp và độ nhớt thay đổi nhỏ theo nhiệt độ.

Độ nhớt của dầu máy biến áp dầu silicon cao hơn gấp đôi so với dầu máy biến áp gốc khoáng, điều này sẽ ảnh hưởng đến quá trình tản nhiệt của máy biến áp. Tuy nhiên, chênh lệch tỷ trọng giữa dầu lạnh và dầu nóng của dầu biến áp dầu silicon lớn hơn so với dầu biến áp gốc khoáng, có thể làm tăng tốc độ đối lưu nhiệt của siphon trong máy biến áp, phần nào tạo nên nhược điểm độ nhớt cao của dầu biến áp silicon. dầu. So với dầu biến áp gốc khoáng, dầu biến áp dầu silicon có hiệu suất cách điện tuyệt vời, tổn thất điện môi thấp, điện trở suất lớn, độ bền điện cao và an toàn vận hành tốt. Tuy nhiên, dầu máy biến áp dầu silicon rất nhạy cảm với các sản phẩm phân hủy của phóng điện cục bộ hoặc sự cố, và tính ổn định của nó đối với tia lửa điện thấp. Ngoài ra, dưới tác động lặp đi lặp lại của điện áp đánh thủng, độ bền cách điện sẽ bị giảm. Do đó, dầu máy biến áp dầu silicon thường được sử dụng cho máy biến áp có công suất dưới 35kV và nhiệt độ làm việc không được quá cao.

1.4 Dầu máy biến thế este tổng hợp