植物油和矿物油及其浸绝缘纸的工频介电 温度谱对比研究

植物绝缘油的研究进展摘要：介绍了植物绝缘油在国内外的研究现状，着重分析了植物绝缘油相比于矿物绝缘油在理化、电气性能、生物降解和节能减排特性上所具有的优势，同时提出了今后研究工作的发展方向。

关键词：植物绝缘油；理化性能；电气性能；生物降解；节能减排；环保1.引言矿物绝缘油具有优良的理化性能和电气绝缘及冷却特性，可起到绝缘、散热冷却和熄灭电弧等作用，被广泛应用于油浸式电力变压器中已有近百年的历史。

然而矿物绝缘油的燃点低（160℃左右），在变压器过热或内部短路故障情况下，可能发生火灾或爆炸事故，无法满足矿山、军事设施以及高层建筑等场所高防火性能的要求，而且矿物绝缘油的生物降解性能差（低于30%），是一种非环保型的液体绝缘材料，一旦发生泄漏将会对周边环境造成严重的污染和破坏。

此外，矿物绝缘油是一种不可再生的石油产品，大量使用会侵占有限的石油资源，进而加剧石油资源的紧缺和枯竭。

因此，开发能够替代矿物绝缘油的高燃点、可降解、可再生、节能环保的新型液体绝缘介质已成为一个研究热点，具有良好的发展前景。

植物绝缘油是由天然的油料作物经压榨、精炼和改性等工艺制备而成，其理化、电气绝缘性能良好，能够达到电力用油的要求；燃点高于300℃，防火安全性能突出；自然生物降解率高达97%以上，不会对土壤和水源等造成环境污染；原料来源广阔，兼具可再生的优点；极有可能作为替代矿物绝缘油的新型液体绝缘材料。

2.植物绝缘油的发展现状植物绝缘油的研究是与矿物绝缘油同期开展的，由于植物绝缘油的凝点高、粘度大、抗氧化性差，在早期未能得到推广应用，其用途仅局限于电容器中。

直到20世纪90年代以后，人们才开始研发新型植物绝缘油，并逐渐使用其作为电力变压器的液体绝缘介质。

随着美国、欧盟及日本等国家对植物绝缘油的深入研究，截止至目前，已经有数家公司生产的植物绝缘油进入了商业销售阶段，主要有ABB公司的BIOTEMP，Cooper公司的FR3，M&I MATERIALS公司的MIDEL eN，日本AE帕瓦株式会社的PFAE等，并且在电力变压器中得到了良好的工程应用。

变压器用植物绝缘油的研究摘要：近年来受到了广泛的关注，越来越多地应用到电力变压器中。

植物绝缘油是一种通过植物种子提炼得到的绝缘油，主要成分为甘油三酯。

随着人们对于环境保护的意识逐渐增强及石油等化石能源储存日益减少，具有绿色环保、可持续使用特性的植物油被运用到许多工业行业中，如作为工业上的润滑油、变压器的绝缘油等。

本文对变压器用植物绝缘油的研究进行探讨。

关键词：变压器；植物绝缘油；研究一、植物绝缘油的研究1.植物绝缘油的精炼一般地，从植物油籽中提取的粗油（毛油），颜色较深，且含有蛋白质和纤维等固体成分，要想用作植物绝缘油，需要对毛油进行进一步精炼加工。

植物油的精炼主要是用碱来中和油中的游离脂肪酸，生成不溶解于油的盐沉淀。

然后将植物油与沉淀进行分离及脱酸处理，再对处理后的植物绝缘油进行脱色以及除杂处理，以除去植物油中的色素以及杂质。

大部分植物绝缘油产品采用精炼法制备，经过精炼工艺处理后的植物油可用作变压器绝缘油，其工频击穿电压及介电常数均大于矿物绝缘油，有助于改善油纸绝缘体系中绝缘组合的电场分布，延长油纸绝缘系统的使用寿命，但其较高的运动黏度和介质损耗需要进一步改善。

2.植物绝缘油的化学改性化学改性是一种制备植物绝缘油的方法，常利用酯交换对绝缘油进行化学改性。

植物油和小分子醇在酸或碱催化剂的作用下反应生成相对分子质量较小的单脂肪酸酯类，大幅降低植物油的黏度，提高流动性，从而得到具有良好电气性能的植物绝缘油。

3、植物绝缘油的相容性在变压器中使用植物绝缘油时，需要考虑植物油与变压器组件的配合问题，即植物绝缘油与绝缘材料的相容性。

变压器绝缘油和其他绝缘材料的相容性是判断油是否适用于变压器中的重要依据。

将电磁线、绝缘纸板和硅钢片3种变压器固体绝缘材料与植物绝缘油组合，在100℃真空条件下进行加速热老化，研究植物绝缘油与不同绝缘材料的相容性。

研究结果表明，相比于矿物绝缘油，绝缘纸在植物绝缘油中能够耐受更高的温度且耐老化时间更长，说明植物绝缘油与绝缘纸具有更好的相容性。

调研：植物绝缘油的基本特性及电气性能植物绝缘油的组成及基本特性植物油的组成中95%以上为脂肪酸甘油三酯，此外还有含量极少而成份又非常复杂的类脂物，植物油是混脂肪酸甘油三酯的混合物。

构成甘三酯的脂肪酸种类、碳链长度、不饱和度以及甘三酯分子的几何构型对油脂的性质起着重要的作用，此外，脂肪酰基和甘油三个羟基的结合位置，即脂肪酸在甘三酯中的分布情况对油脂的性质也有很大影响。

一般在高级植物油中都含有5~10种脂肪酸成分。

若组成甘三酯的三个脂肪酸相同，则称为同酸甘三酯，否则为异酸甘三酯。

在甘三酯分子中，甘油基(CH2-CH-CH2)部分的相对分子质量是41，其余部分为脂肪酸基团(RCOO-)。

随油脂种类不同，脂肪酸基团变化很大，总相对分子质量约为650~970。

由于脂肪酸在甘三酯分子中所占的比重很大(约占总分子量的95%左右)，因此它们对甘三酯的物理和化学性质起主导性的影响。

油脂的性质与脂肪酸的种类及脂肪酸在甘油三个羟基位置上的分布有关，因此分析甘三酯中脂肪酸的分布具有重要意义。

研究发现，1.3-随机-2-随机分布学说对含常规脂肪酸的植物种子油脂十分准确。

该假说认为：脂肪酸在sn-1.3位和sn-2位的分布是独立的，互相没有联系；分布于sn-1,3 位和sn-2位脂肪酸在该位置的分布是随机的。

脂肪酸属于脂肪族的一元羧酸，只有一个羧基和一个烃基。

天然油脂所含的脂肪酸绝大部分为偶碳直链的，极少数为奇数碳链和具有支链的酸。

不饱和脂肪酸根据所含双键的多少，分为一烯酸、二烯酸、三烯酸和三烯以上的酸。

植物油用作液体绝缘介质的研究与矿物绝缘油的研究是同期开始的。

早期的研究中，因为植物油的凝点高、抗氧化性能差、粘度大等问题而未能推广使用。

自上世纪90 年代之后，植物油重新成为研究的热点。

作为可替代矿物绝缘油的液体绝缘介质，植物油应具有如下的性能：（1）可生物降解性能；（2）良好的稳定性；（3）良好的电气性能；（4）良好的理化性能；（5）来源的广泛性。

98一、研究意义目前大部分电能传输系统中变压器都用绝缘油填充，绝缘油同时起电绝缘和导热作用。

变压器都要求能可靠有效地工作多年，变压器油的质量起着重要作用。

变压器油和油浸纸绝缘共同构成变压器内绝缘主要组成部分，两者在长期运行过程中受电、热等因素影响都会发生老化，引起变压器绝缘性能下降。

并且油纸绝缘老化过程不可逆，其性能好坏直接决定变压器使用寿命。

油老化会导致吸湿性增加，含水量增大，绝缘性能下降和冷却、散热及灭弧性能的降低。

绝缘纸老化会直接产生水分。

虽然老化后变压器油可通过脱气、过滤、甚至换油等方法来改善其绝缘性能，但在老化过程中生成物会与绝缘纸纤维相互作用，加速油纸绝缘老化。

油和纸老化产物中对油纸绝缘老化影响最大的是水分。

油和油纸绝缘的劣化分解会伴随水分生成，而这些水分会反过来作用于绝缘纸，引起分子键链进一步分解，生成更多水分，这样绝缘纸降解反应初始阶段就以“加速方式”进行，形成油纸绝缘老化“正反馈”。

含有1%水分的绝缘纸比仅含0.1%水分的绝缘纸老化速度快10倍。

由于矿物油溶水能力较低，它产生的水将通过水分平衡过程转移到纸中去，变压器中途换油时，绝大部分水分仍存在于油纸绝缘中，98%以上水分被绝缘纸吸收，直接参与绝缘纸老化。

含水量越大，绝缘纸裂解反应越强烈，其聚合度下降也就越快。

含水量增加1倍则变压器寿命减半。

水分还能加强铜与铁催化作用，引起油中大量油泥生成，影响散热，同时也会加速变压器内部零件及绝缘器件老化，使生成的杂物渗入油中，造成劣化油质恶性循环，缩短油和设备寿命，严重时还会造成重大设备事故。

目前服役的变压器中绝缘油主要为矿物油，是由石油经过特殊提炼制成。

矿物油水饱和度很低，不利于抑制水分对油纸绝缘老化影响。

天然酯水饱和度很高，如使用天然酯可有效吸收绝缘纸中水分，从而有效抑制绝缘纸老化。

此外，天然酯燃点很高，比矿物油防火性更好，且易生物降解。

在变压器中使用天然酯，能实现理想变压器与外部环境性能之间的平衡]；然而天然酯由于凝点高、抗氧化性能差、黏度大等问题而未能推广使用，仅被用作电容器浸渍剂。

浅析植物绝缘油应用研究摘要：本文阐述了植物绝缘油的研究背景和现状，对国内相关研究进行介绍，通过对比各类绝缘油的理化性能，提出低温特性是影响其在我国极寒地区应用的主要因素，应作为后续研究侧重点。

引言矿物绝缘油作为变压器常用绝缘介质，其主要作用为：变压器内部绝缘、热传导、灭弧等。

矿物绝缘油通过分馏石油得到的，主要成分是烷烃、环烷族饱和烃、芳香族不饱和烃等化合物，其燃点仅为160°左右[1]，使得在变压器过载或内部短路的状况下，容易发生火灾并引起连锁事故。

此外，传统矿物质绝缘油难以分解，其降解度不足30%，属于非环保的液体绝缘材料，容易造成环境污染，特别是在水源地附近的矿物绝缘油变压器，一旦发生泄露将会造成严重的环境污染。

俄罗斯萨彦--舒申斯克水电站于2009年发生重大事故，约40吨的变压器矿物绝缘油泄露到叶尼塞河中，叶尼塞河流域严重污染[2]；2017年3月，厦门市同安区发生变压器运输途中侧翻，导致变压器油泄漏，时适雨季严重威胁当地饮用水源---汀溪水库的安全。

因此，开发新型高燃点、降解度高、可再生的绝缘油成为新的研究方向。

1.研究背景植物油是由不饱和脂肪酸和甘油化合而成的化合物，具有环保、可再生的特性，但其凝固点较高、易氧化、流动性差，早期较少用作绝缘油。

鉴于蓖麻油和棉籽油比传统的矿物绝缘油具有较高的介电常数，1962年F M Clark提出将其应用于电容器中[4]。

在1971年Kamath等人对椰子油、氢化蓖麻油、花生油用作电力设备中绝缘油的可行性进行研究，于1974年提出蓖麻油更适合作为电容器绝缘油[5]。

1985年采用添加剂改善大豆油的电化学能使其作为电容器绝缘介质的专利在美国获得专利授权[6]，开启了利用植物油用作电力绝缘的新纪元。

受当时化工业技术限制，早期植物油仅能满足其作为电力电容器绝缘介质的使用。

二十世纪九十年代以来，随着国外环保法令的颁布及石油价格上涨，植物油作为电力绝缘油的研究再次受到重视。

绝缘纸在矿物油与菜籽油基天然酯中的加速热老化特性分析李欢欢1，王思裕1，余武锟1，刘博睿1，周文豪2，郑怀2，关焕梅2（1.广东电网有限责任公司广州供电局，广东广州510000；2.武汉大学，湖北武汉430072）摘要：天然酯较矿物绝缘油具有燃点高、可降解性好并且能延缓绝缘纸热老化速率等优点，作为提升变压器寿命或短时过载能力的液体绝缘介质正受到广泛关注。

本文选取我国食用油中占比较大的菜籽油作为基油制备天然酯绝缘液，通过试验比较不同含水量绝缘纸在菜籽油基天然酯和矿物油中的加速热老化特性，并研究了氧气对绝缘纸在两种不同绝缘液中的加速热老化特性的影响。

结果表明：在相同温度下，含水量是影响绝缘纸热老化速率的主要因素，氧气会降低菜籽油基天然酯对低含水量绝缘纸热老化速率的抑制作用。

结合绝缘纸在绝缘液热老化过程中比强度与聚合度的实测数据，导出得到考虑含水量和氧气影响的绝缘纸纤维素分解反应数学模型，应用该模型可以对绝缘纸在绝缘液中的热老化过程和寿命进行预测。

关键词：菜籽油基天然酯；加速热老化；含水量；比强度；聚合度中图分类号：TM214 DOI:10.16790/ki.1009-9239.im.2024.04.006Comparative analysis on accelerated thermal ageing characteristics of insulating paper in mineral oil and rapeseed oil based natural esterLI Huanhuan1, WANG Siyu1, YU Wukun1, LIU Borui1,ZHOU Wenhao2, ZHENG Huai2, GUAN Huanmei2(1. Guangzhou Power Supply Bureau of Guangdong Power Grid Co., Ltd., Guangzhou 510000, China;2. Wuhan University, Wuhan 430072, China)Abstract: Compared with mineral insulating oil, natural ester has the advantages of higher ignition point, better degradability, and can delay the thermal ageing rate of insulating paper, so natural esters are receving extensive attention as liquid insulating medium for extending the life of transformers or improving short term overload capacity. In this paper, we used rapeseed oil, which accounted for a large proportion of cooking oil in China, to prepare rapeseed oil based natural esters, and the accelerated thermal ageing characteristics of insulating paper with different water contents in rapeseed oil based natural ester and mineral oil were investigated. The effect of oxygen on the accelerated thermal ageing characteristics of insulating paper in the two different insulating liquids was studied. The experimental results show that at the same temperature, water content is the main factor affecting the thermal ageing rate of insulating paper, and oxygen will reduce the inhibitory effect of rapeseed oil based natural esters on the thermal ageing rate of insulating paper with low water content. Combined with the measured data of specific strength and degree of polymerization of insulating paper during thermal ageing in insulating liquid, a kinetic model of cellulose decomposition reaction rate of insulating paper considering the influence of water content and oxygen was established. The model can be used to predict the thermal ageing process of insulating paper in insulating liquids.Key words: rapeseed oil based natural ester; accelerated thermal ageing; moisture content; specific strength; degree of polymerization0　引言酯基绝缘油是分子中具有酯键（-COO-）的绝缘液，根据分子结构，大致分为合成酯、天然酯和植物油改性酯3种类型，其中大部分是以植物种子提取的植物油为基础油合成的脂肪酸酯[1]。

重庆大学博士学位论文植物绝缘油理化及电气性能的研究姓名：李晓虎申请学位级别：博士专业：电气工程指导教师：孙才新20060519 中文摘要摘要矿物油兼具良好的电气绝缘、冷却性能以及低廉的成本，在油浸绝缘高电压设备中已有一个多世纪的应用历史。

但是，矿物油燃点、闪点低，不能满足高防火性能的要求；难以生物降解，一旦泄漏将会对水源、居住环境等造成污染。

目前开发出的石油类高燃点油和难燃油，如旺油、Ｂ油、硅油及Ｍｉｄｅｌ７１３１等，因成本太高，难以推广使用。

因此，研究耐高温、高介电常数、可生物降解且成本适中的环保型液体绝缘介质是国际上关注的新课题。

植物油用作绝缘油的研究与矿物油的研究是同时进行的。

早期由于植物油凝点高、粘度大，因此仅被用作电容器的浸渍剂。

自上世纪９０年代以来，植物油作为液体绝缘介质的研究重新受到许多科学工作者的重视。

植物油来源于天然的油料作物，可完全生物降解，闪点高于３００”Ｃ。

在利用基因技术研究高产、高品质植物油料作物取得突破和石油枯竭的新形势下，它将可能成为矿物油的绿色替代品。

本文探索了将植物油提炼为绝缘油的方法，从微观角度研究了导致植物油和矿物油在宏观表象上存在相似性与差异性的机理，通过试验研究了植物油的各项理化及电气性能、氧化过程和生物降解率、以及植物油纸绝缘结构在电应力作用下的加速老化寿命模型，为植物油作基础油的液体绝缘介质的开发奠定了基础，填补了国内在植物绝缘油研究上的空白。

研究发现，在选择基础油时，以油酸含量高的植物油为最佳。

通过对植物油精炼过程中主要试验条件的控制，以及采用多次精炼的方法，可将植物油的酸值控制在０．０３ｍｇＫＯＨ．ｆ１以下。

精炼后植物油的理化及电气性能均达到ＧＢ２５３６．９０《变压器油》的要求。

通常，高闪点绝缘油对应较高的运动粘度。

植物油的粘度高于传统矿物油，但低于Ｂ油，因此制造适用于植物油的变压器是可行的。

由于植物油中不饱和脂肪酸的双键具有较强活性，因此必须使用抗氧化剂。

电工电气 (2020 No.9)作者简介：曾四秀(1990— )，女，助理工程师，硕士，从事绝缘液开发与研究工作。

曾四秀1，2，胡婷1，2，周竹君1，2(1 武汉泽电新材料有限公司，湖北 武汉 430074；2 湖北泽电新能源科技有限公司，湖北 天门 431700)摘 要：为研究植物绝缘油与变压器绝缘纸材料的相容性，模拟变压器油纸绝缘系统，将丹尼森纸、电缆纸、铝箔皱纹纸等10种变压器用绝缘纸与植物绝缘油组成油-纸绝缘，研究它们的热老化特性。

实验观察了28天热老化前后绝缘纸和绝缘油的变化，分别测试了这几种不同的油-纸在热老化7天、14天、21天和28天过程中，植物绝缘油的酸值和介质损耗因数。

结果表明，该植物绝缘油与实验用的绝缘纸具有很好的相容性。

关键词：植物绝缘油；绝缘纸；变压器；热老化；相容性中图分类号：TM855 文献标识码：A 文章编号：1007-3175(2020)09-0051-04Abstract: In order to study the compatibility of plant insulating oil and transformer insulating paper materials, simulating transformer oil-paper insulation system, 0 types of transformer insulation paper such as Dennison paper, cable paper, aluminum foil crepe paper and plant insulation oil were combined into oil-paper insulation to study their thermal aging characteristics.The experiment observed the changes of insulating paper and insulating oil before and after 28 days of heat aging, The acid value and dielectric loss factor of the plant insulating oil were tested during heat aging for 7 days, 14 days, 21 days and 28 days for these different oil-papers.The results show that the plant insulating oil has good compatibility with the experimental insulating paper.Key words: plant insulating oil; insulating paper; transformer; thermal aging; compatibilityZENG Si-xiu ,2, HU Ting ,2, ZHOU Zhu-jun ,2（ Wuhan ZD New Materials Co., Ltd, Wuhan 430074, China ;2 Hubei ZD New Energy Technology Co., Ltd, Tianmen 43 700, China ）Study on Compatibility Between Vegetable Insulation Oil andVarious Insulation Papers for Transformers植物绝缘油与多种变压器用绝缘纸的相容性研究0 引言植物绝缘油能够有效地吸收绝缘纸板中的水分，缓解变压器绝缘材料的老化，延长变压器的使用寿命[1-5]；绝缘油是决定变压器的绝缘性能的关键性材料之一，绝缘油和变压器的其他材料之间相互配合的情况即材料与材料之间的相容性，是决定变压器绝缘性能的关键因素[6]。

三种植物绝缘油的理化与电气性能的比较
李剑;党剑亮;杨丽君;张捷;江淘沙
【期刊名称】《重庆大学学报：自然科学版》
【年(卷),期】2007(30)9
【摘要】植物绝缘油是一种闪点高、环保型的液体电介质,是矿物绝缘油优良的替代品。

试验采用转基因菜籽油、转基因花生油和棉籽油等3种基础植物油制取植物绝缘油,研究了植物绝缘油制取方法,深入分析了植物绝缘油的物理、化学性能以及工频击穿电压、介损、介电常数、体积电阻率等电气性能。

通过对油品的各项性能指标进行比较,认为三种植物绝缘油中单不饱和脂肪酸支链含量最高的菜籽绝缘油的综合性能最佳。

【总页数】4页(P42-45)
【关键词】植物绝缘油;理化性能;击穿电压;介质损耗;介电常数
【作者】李剑;党剑亮;杨丽君;张捷;江淘沙
【作者单位】重庆大学电气工程学院高电压与电工新技术教育部重点实验室;重庆大学化学化工学院
【正文语种】中文
【中图分类】TM215.4
【相关文献】
1.植物绝缘油的制备及电气性能研究 [J], 孙大贵;杨凤;刘作华;陶长元;张占龙;胥江河
2.环保型植物绝缘油炼制及其电气性能研究 [J], 高振国
3.菜籽油酯交换制备植物绝缘油及电气性能研究 [J], 周璇;陈江波;余辉;蔡胜伟;于萍;周翠娟;罗运柏
4.绝缘油理化及电气性能的研究 [J], 朱耿峰
5.植物绝缘油主要组分的理化与电气性能研究 [J], 陈朋;余辉;陈江波;蔡胜伟;周翠娟;于萍;罗运柏
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浅谈植物绝缘油变压器的研究及其应用摘要：介绍植物油变压器的发展状况及主要特点，通过与矿物油变压器的电气特性的对比，突显出植物油变压器的使用优势，展望了植物油变压器的应用前景及面临的挑战。

关键词：变压器；植物绝缘油；优点；应用前景0.引言电力变压器是电力系统中电能传输与分配的重要设备之一，其安全稳定运行十分重要。

而目前变压器中的绝缘液体主要是从石油中提炼而成的矿物绝缘油，具有良好的绝缘性能和低廉的成本。

因其产量大及各项技术经济指标优越，至今还广泛应用于超高压、特高压变压器的理想绝缘物质。

但是由于矿物绝缘油闪点、燃点低，生物降解性能差、防火性能差、污染环境等问题也慢慢受到人们关注，尤其在全球石化能源紧张及推广绿色环保的可持续发展道路的情况下，植物绝缘油的优势也突显而出。

1. 植物绝缘油变压器的发展过程植物绝缘油是可再生能源，可以在100%转基因大豆、油菜籽、棕榈、椰子的种子中提炼。

不仅原料来源广泛，而且具有良好的电气性能。

在国外，早在1996年美国Cargill就通过不断寻找矿物油的替代物，最终研制了能用于变压器的植物绝缘油，实现从矿物油到植物油的领域突变。

相继几年，植物油变压器也应运而生，1999年ABB公司也采用植物油作为绝缘物质，开发了植物油的变压器。

而日本作为能源稀缺的国家也积极投入植物油变压器的开发，以便提高变压器的经济性和减少对环境的污染。

在2002年由关西电力公司与富士电机共同开发制造出小型、轻便、环境性能好的菜籽酯油配电变压器。

到了2004年随着植物绝缘油研发技术的不断成熟，美国Cooper公司与Cargill公司于2004年8月25日宣布共同生产变压器由种子提炼出来的植物油FR3。

作为中国，2007年库柏电力系统事业部将FR3植物油变压器引入中国市场，掀起国内植物油变压器革命。

经过两年对植物油变压器的不断探索，到2009年陕西电力公司挂网运行了100多台由合肥ABB公司生产的植物油配电变压器，成为国家试点科技项目。

绝缘材料2019,52(11)邓小聘等：变压器用植物绝缘油的研究进展25变压器用植物绝缘油的研究进展邓小聘打李松江2,3,胡婷笔曾四秀2,3,周竹君2,3(1.中国电力科学研究院有限公司，湖北 武汉430000； 2.武汉泽电新材料有限公司，湖北武汉430000； 3.湖北泽电新能源科技有限公司，湖北天门431700)摘要:植物绝缘油比矿物油具有更高的闪点燃点、更好的安全防火性，同时拥有优异的天然降解能力和更高 的电气绝缘特性，还可以有效延长变压器绝缘材料的寿命，成为矿物油的绿色替代品。

本文综述了国内外植 物绝缘油的研究现状，结合近些年的研究成果，从精炼工艺、改性处理、性能提升、应用技术等方面阐述了植物 绝缘油的优点、不足、解决思路及研究热点，并对未来的研究发展方向进行了展望。

关键词:植物绝缘油;变压器；电气性能;延长寿命;环境友好中图分类号:TM214 文献标志码:A 文章编号:1009-9239(2019)11-0025-06DOI ： 10.16790/ki.l 009-9239.im.2019.11.004Research Progress of Vegetable Insulating Oil for TransformerDENG Xiaopin 1, LI Songjiang 2,3, HU Ting", ZENG Sixiu", ZHOU Zhujun 2,3(7. China Electric Power Research Institute, Wuhan 430000, China;2. Wuhan ZD New Material Limited Company, Wuhan 430000, China;3. Hubei ZD New Energy Technology Limited Company, Tianmen 431700, China)Abstract: Vegetable insulation oil has higher flash ignition point, better safety and fire protection, excel ­lent natural degradation ability, and higher electrical insulation characteristics, and can effectively prolong the life of transformer insulation materials, becoming a green substitute of mineral oil. In this paper, the research status of vegetable insulating oil at home and abroad was summarized. Based on recent research results, the advantages, disadvantages, solutions and research hotspots of vegetable insulating oil were elab ­orated from refining process, modification treatment, performance improvement, and application technolo ­gy. Finally, the development direction at present was prospected.Key words: vegetable insulating oil; transformer;friendly0引言作为油浸式电力变压器的冷却、绝缘材料，绝 缘油在变压器运行中扮演着重要的角色。

温度及电场对油浸绝缘纸微观特性影响的分子动力学研究油纸绝缘作为大型电力变压器绝缘的主要形式，其绝缘性能直接决定变压器的使用寿命。

油浸绝缘纸在变压器长期运行过程中受温度、电场等因素的影响绝缘性能逐渐下降，并且在水分等的作用下加速老化，而传统的油浸绝缘纸老化研究大多基于宏观的实验，很难从微观机理上对绝缘纸的老化过程进行深入分析。

近年来迅速发展的分子模拟技术则可以从分子水平上认识材料的结构，重现材料在外界应力作用下的物理和化学变化过程，已成为解决上述问题的关键技术之一。

本文以分子动力学模拟为主要手段，结合相关研究结果对比分析，研究了温度及电场对油浸绝缘纸微观特性的影响。

主要研究内容及结论如下：首先建立了绝缘纸纤维素无定形模型，研究了温度对油浸绝缘纸的微观特性的影响，探索了以玻璃转化温度(Tg)为核心的各种微观特性的关联机制。

研究结果表明，温度的升高会使绝缘纸无定形区势能增加，纤维素链运动和小分子扩散运动增强，氢键数目减少，静态力学特性降低。

玻璃转化过程中均方位移、末端距及均方弯曲等链运动特性均一致地出现了明显的跃变，并导致分子运动的自由体积突变。

相对于油分子，水分子的加入会严重地降低绝缘纸无定形区的玻璃转化温度，进而降低绝缘纸稳定工作的温度。

水分和纤维素链之间的氢键是使纤维素链柔顺性增加乃至玻璃转化温度减小的重要原因，根据这个机理在绝缘纸防老化设计中应注意消除水分的这种作用，提升绝缘纸的热稳定性。

其次，建立了纤维素单链和多链模型，研究了强电场下纤维素的屈服行为。

研究结果表明，强电场作用下，纤维素单链和多链均会发生和电场方向一致的屈服行为，这种电场应力导致的屈服是纤维素链断裂的根本原因，纤维素链的屈服可能引入局部空间电荷陷阱，加速纤维素的老化。

再者，建立了绝缘纸纤维素晶面和无定形区水分的扩散模型，研究了电场极化作用对水分扩散的影响。

强电场的极化作用会束缚水分子在绝缘纸晶区表面的扩散，使其扩散系数减小，并表现出在X、Y和Z方向的差异性；电场还会使纤维素晶面和水分子的相互作用能增加，纤维素亲水性增强，这在一定程度上影响水分扩散系数的方向性。

植物绝缘油在电力变压器中的应用摘要：电力变压器作为电能供应中重要的组成设备，其在实际运行中为确保设备应用的安全性，应用植物绝缘油则较为常见。

植物绝缘油相较于矿物质绝缘油，其造价成本及维护成本较低，且绝缘性能良好，因此在实际应用中也获得了广泛的认可。

文章针对当前植物绝缘油在电力变压器中的应用，进行简要的分析研究。

关键词：植物绝缘油；电力变压器；环保性分析电力变压器在运行的过程中，其绝缘性能为衡量设备运行安全性的主要因素。

因此在电力变压器的运行中，针对电力变压器进行绝缘操作也为其核心作业内容。

同时随着电力变压器等级和容量的升高，操作应用中对于其绝缘性的要求也逐渐提升，因此如何采用更为科学合理的绝缘介质，对于电力变压器的稳定运行，以及供电安全的保障影响重大。

1 植物绝缘油在电力变压器中应用的背景分析现代社会经济在发展中离不开电能的支持，电能的应用对于人们的日常生产生活质量保障，以及社会秩序的安全稳定发展影响意义重大。

在此过程中作为电能供应中的核心设备电力变压器，关于其设备运行中的绝缘性则引起了广泛的关注。

笔者针对当前植物绝缘油在电力变压器中应用的背景，进行简要的分析。

1.1矿物绝缘油储量原因传统电力技术在发展中电力变压器中绝缘油的应用，主要为矿物绝缘油。

矿物绝缘油的生产原料为环烷基原油，环烷基原油目前在世界范围已探明的石油储量中，仅有2.2%的储量。

因此由于生产原料的稀缺，研究植物绝缘油代替矿物绝缘油，则存在一定的紧迫性。

同时分析，也为当前电力变压器中应用植物绝缘油的主要背景之一。

1.2国外技术封锁原因我国现代科技的发展起步较晚，其中如电力科技的研究方面，较之西方国家还有着较大的差距。

后期随着我国国民经济的快速发展，我国科技，经济方面的快速提升，使得欧美国家对我国进行了长期的技术封锁。

因此为确保后期技术应用的国产化，并且保障我国电力设施的安全稳定运行，我国进行了植物绝缘油在电力变压器设备中的应用研究。

菜籽油浸渍后绝缘纸的介电和击穿性能吕程【摘要】利用精炼菜籽油和25#矿物绝缘油浸渍绝缘纸,并对浸渍后绝缘纸在20～120℃温度范围的相对介电常数、介质损耗角正切值和击穿电压进行了对比研究.结果表明:精炼菜籽油浸渍后绝缘纸的相对介电常数升高;高温下介质损耗角正切值降低;工频短时击穿电压升高,耐长时击穿能力提高.【期刊名称】《中国油脂》【年(卷),期】2015(040)012【总页数】3页(P109-111)【关键词】菜籽油;矿物油;绝缘;介电性能;击穿性能【作者】吕程【作者单位】重庆水利电力职业技术学院,重庆402160;重庆大学输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室,重庆400044【正文语种】中文【中图分类】TS225.1;TM21大型电力变压器多采用油浸式变压器，油浸式变压器的绝缘是采用绝缘油-绝缘纸组成的复合绝缘，绝缘油和绝缘纸的绝缘能力都将影响变压器整体的绝缘性能[1-6]。

目前被广泛采用的矿物绝缘油闪点低，生物降解性差，易造成环境污染[7-8]。

近年来利用植物油代替矿物绝缘油成为研究的热点[9-10]。

目前对植物绝缘油的研究主要分为两个方向：一是对1种植物油进行精炼使其满足绝缘的要求；二是利用多种植物油或植物油与矿物油进行混合来制备达到绝缘要求的绝缘油。

利用精炼菜籽油替代矿物绝缘油的研究目前已经取得了较大的进展[11-13]，并开始在实际工程中使用。

本文利用精炼菜籽油和25#矿物绝缘油来浸渍绝缘纸，并对浸渍后绝缘纸的介电和击穿性能进行了对比研究，为新型菜籽绝缘油的实际应用提供实验依据。

1.1 实验材料精炼菜籽油(重庆大学输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室自制)、25#矿物绝缘油(中石油克拉玛依石化分公司)，性能见表1；绝缘纸(乐山市中区乐达绝缘纸板厂)。

Concept 40型宽频介电阻抗谱仪(德国Novocontrol公司)、BPZ-6030LC型真空干燥箱、YD-50KVA/50KV型实验变压器(上海徐吉电气设备有限公司)。

植物绝缘油纸匝间绝缘的电气性能研究
宋浩永;陈于晴;黄青丹;黄慧红;王勇
【期刊名称】《绝缘材料》
【年(卷),期】2024(57)5
【摘要】本研究搭建了匝间绝缘试验平台,并在雷电冲击电压、操作冲击电压和工频电压下开展了植物绝缘油纸绝缘和矿物绝缘油纸绝缘的耐压试验。

结果表明:在工频电压下,植物油纸绝缘的击穿电压高于矿物油纸绝缘;在操作冲击电压下,植物油纸绝缘的击穿电压略高于矿物油纸绝缘;在负极性雷电冲击电压下,植物油纸绝缘的击穿电压略低于矿物油纸绝缘。

考虑到不同规格导线匝间绝缘的击穿电压存在差异,为指导植物绝缘油变压器的匝间绝缘设计,基于试验结果,采用有限元法对矿物油纸匝间绝缘和植物油纸匝间绝缘的场强进行仿真计算,结果表明击穿电压下矿物油纸匝间绝缘的最大场强高于植物油纸匝间绝缘。

【总页数】6页(P110-115)
【作者】宋浩永;陈于晴;黄青丹;黄慧红;王勇
【作者单位】广东电网有限责任公司广州供电局
【正文语种】中文
【中图分类】TM214
【相关文献】
1.局部放电作用下变压器匝间油纸绝缘加速劣化规律
2.冷却油对变频电机匝间绝缘电气性能影响研究
3.步进电压下变压器匝间油纸绝缘的电老化
4.植物绝缘油变压
器不同油纸绝缘组合老化水分含量研究5.偏置电压对变频电机匝间绝缘PDIV及绝缘寿命影响研究
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第27卷第9期中国电机工程学报V ol.27 No.9 Mar. 2007 2007年3月Proceedings of the CSEE ©2007 Chin.Soc.for Elec.Eng.文章编号：0258-8013 (2007) 09-0018-05 中图分类号：TM215 文献标识码：A 学科分类号：470⋅40 植物油–纸绝缘的电老化寿命试验研究李晓虎，李剑，孙才新，党剑亮，李勇(重庆大学高电压与电工新技术教育部重点实验室，重庆市沙坪坝区400030)Study on Electrical Aging Lifetime of Vegetable Oil-paper InsulationLI Xiao-hu, LI Jian, SUN Cai-xin, DANG Jian-liang, LI Yong(Key Laboratory of High V oltage Engineering and Electrical New Technology Under the Ministry of Education, ChongqingUniversity, Shapingba district, Chongqing 400030,China)ABSTRACT: As a new environmental friendly dielectric liquid, vegetable insulating oil has high fire point and flash point, almost fully biodegradable, excellent electric properties. Oil-paper structures are broadly used in electrical equipments because of its steady characteristics. For evaluating the lifetime of vegetable oil-paper model, the step-stress test is used in accelerated electrical stress aging test, and two parameter Weibull distribution is used to statistic analysis for the mean lifetime. This paper uses inverse power and exponential model to fit test data and calculate voltage endurance coefficients. As a contrast sample, the accelerated electrical stress aging test is also used to mineral oil-paper model. It is indicated that the relative permitivity of vegetable insulating oil is higher than that of mineral oil, so the electric field distribution in vegetable oil- paper insulation is more uniform than that in mineral oil-paper insulation. Therefore, the electrical aging behavior of vegetable oil-paper insulation is better than mineral oil-paper insulation.KEY WORDS:oil-paper insulation; vegetable insulating oil; accelerated aging test; lifetime model摘要：植物绝缘油具有高燃点和高闪点，几乎可完全生物降解以及良好的电气性能，是目前国际上重点研究的环保型液体绝缘材料。

植物油与固体绝缘材料在电力变压器中的相容性研究梁苏宁;杨智;邵先军;王强【期刊名称】《高压电器》【年(卷),期】2024(60)4【摘要】为了研究植物绝缘油与变压器绝缘纸材料的相容性,将变压器常用的9种不同类型的绝缘纸材料与植物绝缘油相结合,研究了植物绝缘油和绝缘纸在老化164 h后的性能变化。

观察了绝缘纸和绝缘油在热老化实验前后的性能差异,并测试了这些不同油纸组合的运动黏度、水分含量、酸值、介电损耗系数、击穿电压和油的气相色谱分析。

结果表明,植物绝缘油老化后,运动黏度没有较大变化,且植物绝缘油结构完整性和功能稳定性仍然良好。

此外,植物绝缘油与22HCC丹尼森绝缘纸高度相容。

相较于其他实验组,电绝缘纸板与植物绝缘油的相容性较差。

热老化后,金属皱纹纸和层压纸板与植物绝缘油的击穿电压较低,两者之间的兼容性较差。

这些发现为选择相容性好的绝缘材料和优化绝缘结构以确保植物基绝缘油变压器的安全稳定运行提供了依据。

此外,研究结果有助于推广和应用植物绝缘油,促进可持续能源的发展。

【总页数】7页(P17-23)【作者】梁苏宁;杨智;邵先军;王强【作者单位】国网浙江省电力有限公司电力科学研究院;重庆大学电气工程学院输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室【正文语种】中文【中图分类】TM4【相关文献】1.糠醛含量测试法在判断油浸式变压器内部固体绝缘材料老化中的实践运用2.变压器油中糠醛含量的检测方法及其对变压器固体绝缘材料老化的判定3.固体绝缘材料在变压器中的应用4.天然酯与变压器固体材料相容性的研究5.天然酯绝缘油与油浸式变压器绝缘材料相容性研究因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

植物绝缘油研究现状
刘光祺;钟力生;于钦学;李华强
【期刊名称】《绝缘材料》
【年(卷),期】2012()3
【摘要】综述了国内外植物绝缘油的应用与研究现状,分析比较了植物油与矿物油的性能,结合近年来的最新研究成果,详细阐述了植物油的各种优点、不足及解决办法,同时提出了今后的研究发展方向,进一步肯定了植物绝缘油替代矿物油的可行性。

【总页数】6页(P34-39)
【关键词】植物油;绝缘油;可再生;环境友好;电气性能;理化性能
【作者】刘光祺;钟力生;于钦学;李华强
【作者单位】西安交通大学电力设备电气绝缘国家重点实验室
【正文语种】中文
【中图分类】TM201.4;TM214
【相关文献】
1.食用植物油精炼技术在生产植物绝缘油中的应用研究 [J], 潘逢博;严有兵;万辉;
刘得建;顾星海;王强
2.植物绝缘油化学精炼法的研究现状及展望 [J], 任乔林;肖洒;肖亚平;李林多;张涛
3.植物绝缘油在电力系统中的应用现状及前景分析 [J], 张正渊;陈宏刚;王永奇;樊
新鸿;刘媛;马玲
4.植物绝缘油变压器的研究进展 [J], 李松江;胡婷;曾四秀;张晓晶;周竹君
5.纳米Al_(2)O_(3)颗粒对植物绝缘油微观特性影响的分子模拟研究 [J], 孙长海;郭佳彬;陈百通;李天明;鞠爽
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皮脂层的食粮——天然植物油VS天然矿物油
无
【期刊名称】《美容院》
【年(卷),期】2005(000)011
【摘要】皮脂层是人体皮肤的最重要的保护层．完好的皮脂层可阻止皮肤表面的水分流失．保护皮肤不受病菌和霉菌的感染，抵抗痤疮丙酸杆菌．对皮肤的免疫功能有着很重要的作用。

【总页数】2页(P38,40)
【作者】无
【作者单位】包曼博士皮肤研究中心
【正文语种】中文
【中图分类】TS221
【相关文献】
1.矿物油-天然酯混合绝缘油减缓绝缘纸热老化速率机理的XPS研究 [J], 廖瑞金;尹建国;杨丽君;梁帅伟;郝建
2.水分和酸对矿物油与天然酯混合油-纸绝缘热老化的影响 [J], 廖瑞金;郝建;梁帅伟;朱孟兆;杨丽君
3.天然酯替代矿物油的配电变压器设计与仿真 [J], 赵启承;童力;谢成;郭锋博;罗文龙;李萌
4.服役后大豆基天然酯变压器与矿物油变压器解体对比分析 [J], 魏宾;王远;任双赞;朱红梅;杨磊;徐阳
5.德国DREWSEN SPEZIALPAPIERE开发出新型天然矿物油防护包装纸 [J], 于娟
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