一种低倾点可降解变压器油及其制备工艺的制作方法

本发明属于变压器油，更具体地说，涉及一种低倾点可降解变压器油及其制备工艺。

背景技术：

1、变压器油作为一种重要的液体绝缘介质，在变压器、断路器、电流和电压互感器、套管等油浸绝缘高电压设备中，通过浸渍和填充以消除设备内绝缘中的气隙，从而提高绝缘的电气强度，并改善设备的散热性能。同时，变压器油还有较强的灭弧作用。根据基础油的来源，变压器油主要可分为矿物变压器油，植物变压器油，硅油变压器油和合成酯变压器油四大类，现在常用的变压器油主要是矿物油变压器油，植物油变压器油，硅油变压器油和合成酯变压器油的用量较少。

2、目前，绝大多数电力变压器采用矿物变压器油。但在使用过程中存在许多问题。首先，矿物变压器油的闪点燃点较低(一般低于140℃)，长时间使用后，变压器电弧的高温作用可能会使其迅速分解气化、闪燃，造成燃烧事故；其次，矿物变压器油不可再生，难生物降解，发生泄漏时易对环境造成污染。因此，寻求替代矿物变压器油的变压器油已经成为当前变压器油发展的主要课题。

3、硅油变压器油在35kv以下小容量变压器中替代传统变压器油成为一种趋势。与矿物变压器油相比，硅油变压器油具有优良的电绝缘性能，介质损耗低，体积电阻率大，电气强度高和运行安全性好，还具有燃点高，倾点低，黏度随温度变化小等优点。但是，硅油变压器油的黏度比矿物油变压器油的粘度大，会影响到变压器的散热。硅油变压器油对局部放电或击穿的分解物敏感，耐电火花的稳定性较低，而且在击穿电压的重复作用下，绝缘强度会有所降低，因此，硅油变压器油一般用于35kv以下容量的变压器，且工作温度不宜过高。

4、合成酯变压器油已经成功应用了近40年，特别是在防火安全方面和环境保护方面越来越为人们所接受。合成酯变压器油主要采用多元醇酯基础油，较突出特点是具有良好的生物降解性，能在较短的时问内被活性微生物(细菌)降解为二氧化碳和水，对环境无危害，特别适用于对环保要求较高的场合，如海上风电场。合成酯变压器油的极性较强，对水分子有较强的亲和力，但即使在水含量较高的情况下，合成酯变压器油仍能保持较高的击穿电压，耐湿性比矿物油变压器油和硅油变压器油更强；另外，合成酯变压器油的氧化安定性更优于矿物变压器油。

5、植物变压器油由天然油料作物经压榨、精炼和改性制备而成，具有燃点高、电气性能良好，原料来源广，可再生和生物降解等优势。植物变压器油比矿物变压器油具有更好的防火性能和电气性能，且能够被生物降解，对环境无污染，但植物油变压器油的粘度较大，易水解产生酸性物质，且低温性能较差。目前，中国、美国、日本及欧洲等均已着手做用植物油变压器油代替矿物油变压器油的工作。2014年，我国的sw-10000/35植物油变压器油在国家变压器质检中心通过了包括短路在内的全部试验，标志着我国的变压器油进入到一个新的发展阶段。

6、随着国家“十四五”规划的出台，中国绿色经济的发展对电力的需求和环境保护要求将不断提高，一方面加快电力资源的开发和利用，变压器作为电力输送的关键设备，安装量也不断增加，变压器油的需求量也呈逐年上升趋势。“十四五”期间，预计年均用电增速为4.2％～5％，到2025年，全国社会用电量将达到8000-8300twh。另一方面，对环境的保护和可持续发展也越来越重视。

7、1950年美国一公司发明了硅油；20世纪70年代末英国gec公司制造了世界上首台以合成酯为绝缘介质的电力变压器；80年代初英国研究出formel绝缘油，一种高燃点的液体绝缘介质；美国dsi公司从原油中开发出几种高燃点绝缘油，有α油、β油、聚α烯烃等系列产品。这些绝缘油都为高燃点绝缘介质，满足新型绝缘介质高燃点的要求，但是此类绝缘油价格昂贵，是传统矿物油的几倍甚至十几倍，所以没有得到广泛应用。

8、美国、日本及欧洲等国家较早的开始了开发新型天然酯变压器油代替传统矿物变压器油的研究工作。1999年，美国的abb公司人员就开发了以葵花籽为原材料，名为biotemp天然酯变压器油和用大豆提炼的变压器油，并成功投入变压器使用，开启了植物油变压器商用的先河。2000年美国的cooper公司人员开发了一种以大豆为油料，名为fr3的新型天然酯变压器油，该品牌的变压器油也成为目前市场上应用最广泛的植物变压器油。2006年，日本的fuji电机公司研制了以菜籽为油料的的新型变压器油，并且投入变压器使用，不过只能运用在小容量的设备中。t.kano等人以棕榈油和椰子油为原料开发了一种合成的棕榈脂肪酸酯(pfae)，讨论了pfae与其他植物油氧化稳定性的差异以及存在的优越性在寻找新原料来开发优良特性新型植物绝缘油的同时，相关人员也在对已有的植物油进行了许多特性研究。t.v.oommen等人对包括biotemp在内的多种绝缘油进行了电气特性的研究，分析了植物油的优势和存在的不足。amanullah.md等人对几种植物油的电化学特性进行了比较评估，着重指出了植物油作为在电力变压器绝缘介质的适用性。

9、近年来，有关天然酯变压器油的研究主要涉及以下几个方面：天然酯变压器油的制取方法、电气及理化特性、油纸绝缘老化特性。研究表明：天然酯变压器油具有良好的介电性能，耐压水平高，通过适当添加添加剂可提高天然酯变压器油的稳定性，降低天然酯变压器油的粘度和倾点，达到电力变压器用油标准。国外在天然酯变压器油研究方面起步较早，瑞士abb公司最早研制出天然酯变压器油，并于1999年研发出以天然酯变压器油作为绝缘介质的变压器。另外，日本富士电机公司研发出以菜籽变压器油为绝缘介质的植物油变压器，并且已经投入运行。但这些植物变压器油都只能满足气温在-25℃以上的地区使用，无法满足低于-25℃的寒冷地区的使用需求。为满足我国东北、西北和中亚等寒冷地区电力设备正常使用，低倾点可降解变压器油的使用尤为重要。

技术实现思路

1、1.要解决的问题

2、本发明的目的在于克服现有变压器油，尤其是植物变压器油只能满足气温在-25℃以上的地区使用，无法满足低于-25℃的寒冷地区的使用需求的不足，提供了一种高燃点、低倾点、可降解的变压器油及其制备工艺，可以有效解决上述问题。

3、2.技术方案

4、为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：

5、本发明提供了一种低倾点可降解变压器油的制备工艺，将精炼植物油和酯类基础油进行搅拌混合，复配得到变压器油。

6、作为本发明的进一步改进，该制备工艺具体包括以下步骤：

7、步骤一、对植物油进行精炼，获得精炼植物油；

8、步骤二、向步骤一中所得精炼植物油与酯类基础油按照质量比为(4～49)：1进行混合，75～85℃下搅拌1～3小时即得到变压器油。

9、作为本发明的进一步改进，所述精炼植物油与酯类基础油的质量比优选范围为(4～9)：1。

10、作为本发明的进一步改进，所述精炼植物油与酯类基础油的质量比为4：1。

11、作为本发明的进一步改进，所述精炼植物油采用棉籽油、菜籽油、葵花油、大豆油、玉米油中任一种或两种及以上的组合。

12、作为本发明的进一步改进，所述酯类基础油采用季戊四醇酯和/或三羟甲基丙烷酯。

13、作为本发明的进一步改进，所述酯类基础油的理化指标为：40℃运动粘度为30mm2/s～40mm2/s，100℃运动粘度为6mm2/s～10mm2/s，倾点为-46℃～-70℃，闪点不低于270℃。

14、本发明还提供了采用上述制备工艺制备得到的低倾点可降解变压器油，所述变压器油的倾点≤-40℃，降解率≥75％。

15、3.有益效果

16、相比于现有技术，本发明的有益效果为：

17、(1)本发明的变压器油，通过采用精炼植物油与酯类基础油进行复配，在保留了植物变压器油高燃点、成本低、可降解、电气性能佳等优点的前提下，通过加入的酯类基础油，两种组分产生协同配合作用，进一步改善了植物油难以在低温环境下使用的不足，从而得到一种低倾点可降解的绿色变压器油。

18、(2)本发明的变压器油的制备工艺，通过将精炼植物油与酯类基础油在常温下进行搅拌即可得到变压油，制备工艺流程简单，重复性好，制造成本低，具有较高的经济价值。

19、(3)本发明的变压器油的制备工艺，通过对酯类基础油的种类进行优选，优选季戊四醇酯或三羟甲基丙烷酯，可以起到与精炼植物油良好的复配效果，保证所得变压器具有低倾点、高燃点等性能，倾点≤-40℃，可以有效满足气温低于-25℃的寒冷地区的使用需求。

20、(4)本发明的变压器油的制备工艺，通过研究精炼植物油和酯类基础油之间的配比，确定最优质量配比，以保证所得变压器油的低倾点使用需求，当精炼植物油与酯类基础油的配比在4:1时效果最佳，倾点低至-45℃。