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1、MIDEL合成酯绝缘油的性能特征以及与浇注树脂和矿物油等绝缘特性的比较2009年9月MIDEL合成酯绝缘油的性能特征以及与浇注树脂和矿物油等绝缘特性的比较孟杰1 孙国亮2 李基成3【摘要】本文论述了合成酯绝缘油的基本参数和性能特征以及与其他绝缘的性能对比。文中指出：由于MIDEL合成酯绝缘油在环保、防火和耐湿性以及电气性能方面具有优异的特性，为此在风电、电力机车、海上油田、电力输变电领域中有着广泛的应用性。【关键词】合成酯、天然酯、矿物油、降解性、耐湿性、阻燃性目 录1.历史的回顾2.MIDEL 7131合成酯绝缘油的基本参数及特性3.合成酯与浇注树脂绝缘特性的比较3.1阻燃特性3.2能效性3
2、.3电气性能的比较4.合成酯与矿物油等其他绝缘油特性的比较4.1环保行为4.1.1生物降解性4.1.2对水生生物影响4.1.3对污水处理影响4.1.3对水危害性4.2耐湿性4.2.1耐湿性的对比4.2.2对击穿电压特性的影响4.2.3对变压器使用寿命的影响4.3防火性4.3.1燃烧盘试验4.3.2样机破坏性防火试验4.3.3烟和废气4.3.4抗氧化性4.3.5材料兼容性5.MIDEL 7131合成酯绝缘油的注换5.1 PCB变压器绝缘油的注换5.2矿物油变压器绝缘油的注换6.MIDEL合成酯绝缘油的应用前景7.结语1. 历史的回顾自从在19世纪80年代变压器问世以来，其绝缘冷却方式一直是工程界
3、关心的课题，传统的油浸变压器多使用矿物油。虽然矿物油兼具有良好的电气绝缘和冷却性能以及低廉的成本等优点，但是，其不足之处在于其燃点低，生物降解性能差，不能满足高防火性能以及环保特性的要求，为此，其后一段时间中，树脂浇注的变压器几乎成为矿物油绝缘默认的替代品。 在20世纪70年开发研究出的合成酯类绝缘，为电力变压器绝缘方式的选择提供了一条新的思路，起初作为Askarel多氯联苯(PCB)替代品合成酯绝缘油至今已成功应用了近40年，特别是在涉及到安全防火以及环保方面越来越为人们所接受。 鉴于合成酯对环境的广泛适应性、可生物降解对水生物无副作用、具有高燃点和低温倾点和优异的电气性能，其应用近期内已拓
4、展到可再生能源系统如风能和近海风力发电场以及近海油田产业领域中。 在本文中将对由英国M&I公司所生产的MIDEL 7131合成酯绝缘油的性能特征，技术参数与其他绝缘冷却方式的性能对比和应用实例方面作一简要的论述。2. MIDEL 7131合成酯绝缘油的基本参数及特性MIDEL 7131是一种用于变压器以及电力设备的绝缘油。MIDEL 7131符合IEC 61099:1992“电工用途的新合成有机酯规格”。它被归为T1类型，即一种无卤素季戊四醇酯。MIDEL合成酯绝缘油的特性如表1所示。表1中给出的参数为典型值。合成酯变压器在应用中具有诸多的技术性能优势。除表1IEC 61099:1992标准中
5、所规定的特性外，MIDEL 7131还具有以下特点： 生态协调性l 易于生物分解 l 被德国联邦环境署UBA认定为环保产品归为“对水质无危害”类 l 工作状态时蒸汽压力低 低急性及慢性毒性l 对水栖生物无毒 l 不会影响生物污水处理厂活性污泥的降解活动l 不属于危险类型。表1 MIDEL合成酯绝缘油的基本参数（根据IEC61099及DIN VDE0375）特性测试方法要求值合成酯值单位物理特性（根据IEC 61099） 颜色 ISO 2211 最大200 125 HU 外观 IEC 61099 9.2 干净，无悬浮物质 以及无沉淀物 干净，无悬浮物质 以及无沉淀物 - 20C时的密度 ISO
6、3675 最大1.00 0.97 kg/dm340C时的运动粘度 ISO3104最大35.0 28 mm2/s -20C时的运动粘度最大 30001400mm2/s闪点 ISO 2719 最小 250 275 C 燃点 ISO 2592 最小 300 322 C 20C时的折射率 ISO 5661 厂商提供值的 0.01 1.4555 - 倾点 ISO 3016 最大 -45 -60 C 结晶 IEC 61099 9.9 无结晶 无结晶 - 20C时MIDEL 7131中的音速 - - 1385 m/s 化学特性（根据IEC 61099） 水含量 IEC 60814 最大200 50 mg/k
7、g 中和 IEC 61099 9.11 最大0.03 0.03 mg KOH/g 氧化稳定性能 - 酸性物质总含量 - 污泥总含量 IEC 61125 最大0.3 最大0.01 0.01 0 mg KOH/g %质量 低热值 ASTM D 240-0275 kV 90C50Hz下绝缘体的介质损耗因数(Tan ) IEC 60247 最大0.03 50 Gohm-m 优良的热特性l 低热膨胀系数 l 具有和矿物油相当的导热特性。 卓越的绝缘特性l 高击穿强度 l 绝缘特性受湿度影响小。 卓越的阻燃性l 高燃点(322C) l 在重大电气故障及变压器断裂的情况下不会点燃。 MIDEL 7131更为
8、卓著的是其非常优良的流动特性。MIDEL 7131可与传统变压器结构中使用的任何绝缘材料相兼容，并且对绝缘材料无腐蚀性。MIDEL 7131可直接更换取代用于配电变压噐的PCB(多氯联苯)或矿物绝缘油。MIDEL 7131的热特性、冷却性能以及电气特性均与矿物油对应的特性相同。为此确保了在用MIDEL 7131油更换时无须对变压器的设计作任何变动，也不会降低变压器的额定值。 在表2中示出了MIDEL7131在用于不同温度时的热特性。表2 MIDEL7131热特性温度比热J/kg K热导率W/m K密度Kg/m3热膨胀系数 /K运动粘度mm2/s绝对粘度mP as普朗特数-3017830.145
9、10070.000724200422952002 -2017970.14510000.000731400140017350 -1018110.1459920.00074430427 5333 018300.1459850.00074240236 2978 1018550.1459780.000751251221561 2018800.1449700.000757068 888 3019100.1449630.000764341 544 4019330.1439560.000772827 365 5019590.1429480.0007719.518.5 255 6019940.1419410.
10、000781413.2 187 7020060.1409340.0007810.59.8 140 8020230.1399260.0007987.4 108 9020400.1379190.000796.56.0 89 10020580.1369120.000805.254.8 73 由表2可看出：MIDEL合成酯油的粘度随温度上升而下降，在正常运行温度下，可显著下降到极小值。3. 合成酯与浇注树脂绝缘特性的比较MIDEL7131合成酯绝缘油与浇注树脂的特性比较如下。3.1阻燃特性合成酯与浇注树脂阻燃特性的对比如表3和表4所示。表3 CENELEC HD 464 S1干式变压器的标准分类号气候
11、等级C环境等级E耐火等级F0N/A干净干燥设施，无结露 或污染无需特别考虑火险1运行环境温度低达-5C 运输和存贮温 度低至-25C 室内安装偶有结露和/或部分污染存在火灾风险， 有限的可燃烧性以接受； 根据标准HD464S1附录Z.C.3做 特殊测试开始后的60分钟内，火必须能够自行熄灭；材料需为非卤素;毒性物质的释放和浓烟必须减少到极小值2操作， 运输和存贮环境温度为-25，装于室外频繁结露和高污染或二者同时存在必须满足等级F1要求;另外， 当出现外部火灾时，变压器必须能在规定的时间( 由制 造者和买家确定)内运行表4 对应IEC 61100 绝缘油的燃点和净热值的分类等级按燃点分O燃点小
12、于或等于300K燃点高于300L绝缘油无燃点等级按净热值分1净热值大于或等于42MJ/公斤2净热值大于或等于32MJ/公斤但小于42MJ/公斤3净热值小于32MJ/公斤例如K3燃点等于322，净热值等于31MJ/公斤MIDEL7131用于室内变压器多作为浇注树脂绝缘的替代品，以满足变压器高防火安全的要求。此外，与标准浇注型变压器比较，液浸式变压器因其具有更低的空载及负载损耗，因而更能显著节能。MIDEL 7131合成酯绝缘油与浇注树脂的主要性能的比较如表5所示。表5 MIDEL 7131绝缘油与浇注树脂主要性能的比较内容MIDEL 7131浇注型树脂阻燃性优一般环保性优一般预期寿命高中效率高低
13、中噪声低中运行温度低中抗污染能力优一般过载容量优一般维修密封变压器无需维修需定期清洗及进行裂缝检测故障检测功能（DGA）有无修复可能性可以难在图1中示出了在相同燃烧试验条件下，MIDEL油浸式变压器及浇注树脂变压器的损坏情况。图1(a)示出了MIDEL油绝缘密封式变压器经过70分钟外来高热燃烧试验仍然未受严重损坏。图1(b)示出了在同样的试验条件对浇注型树脂变压器损害较大。 （a） (b) 图1 MIDEL 液浸式变压器和浇注树脂变压器的燃烧试验（a）-MIDEL (b)浇注树酯3.2能效性在研究中，美国节能经济委员会发现“目前采用改良绝缘材料的液浸式设备比干式设备成本更低，并同时可以获得更高
14、效率，使更多用户可以得到更高效率的同时，可显著节省初始成本和运行成本。”在某些应用场合，如风电项目，对使用体积小巧，能效高的变压器需求变得越来越重要。变压器制造商也在为此进一步优化液浸式变压器以便满足用户的这些要求。此外，在日常保养和故障维护方面也是液浸式变压器的亦具有优点。在表6中示出了不同绝缘方式的20kV变压器在回收成本方面的比较。表6不同绝缘方式变压器的能效及回收成本的比较20kV液浸式小型变压器与典型的浇注树脂变压器的能效及回收成本比较液浸式浇注树脂式尺寸，mm2210770220020008402170质量，kg45004600空载损耗，kw2.13.9125负载损耗，kw1919
15、.2回收成本，欧元/kg0.070.143.3电气性能的比较电气性能额定绝缘水平是指变压器的绝缘系统在不受到破坏的前提下能承受短路浪涌电压的最低额定电压值。这些浪涌电压一般由雷击输配电系统和其它瞬变电压引起。相比而言，液浸式变压器比标准干式变压器的承受雷电冲击耐压水平（DIN & IEC BIL）的能力更高。局部放电 危及变压器安全运行的另一个关键性因素威胁是局部放电。当电压强度超过临界值时两导体之间被介电击穿。局部放电一般发生在空隙，裂纹或绝缘系统界面处， 或帯电物质的边缘。液浸式变压器的绝缘系统与标准干式变压器的绝缘系统之间主要不同是一旦发生局部放电损坏绝缘系统，干式或浇注型树脂变压器局放
16、部位固定无法进行机械恢复。而对于液浸式变压器，发生局部放电处的液体随时更换而得以恢复。抗谐波性能 由于谐波频率的存在,可使基波频率发生畸变失真，并产生谐波损耗，导致变压器局部过热。电力系统中易受谐波频率影响的设备需要采取额外保护措施。液浸式变压器在抗谐波损耗方面优于浇注型树脂变压器。4. 合成酯与矿物油等其他绝缘油特性的比较在表7中示出了MIDEL7131、硅树酯油和矿物油的主要特性。表7 MIDEL7131合成酯绝缘油与矿物油及其他绝缘油的性能比较单位MIDEL7131硅树酯油矿物油一般特性20时的密度g/ml0.970.960.8820时的比热J/kg K18801510186020时的导
17、热系数W/m K0.1440.151(50)0.12620时的运动粘度mm2/s7050(25)22100时的运动粘度mm2/s5.25152.6倾点-60-50-50膨胀率/0.00075N/A0.00075闪点275300160燃点322350170自然温度438435280IEC61100规定的火灾危险等级K3K3O28天的生物降解能力-OECD301F%80N/AN/A-OECD301D%N/A510化学特性中和值mg KOH/g0.030.010.03低热值MJ/kg31.628.046.0电气特性击穿电压kV75507090时的介电损耗因子0.0060.0010.00220的介电常
18、数3.22.7(25)2.2在表8中列出了合成酯与矿物油以及天然酯、硅油等绝缘油在化学结构、原料来源以及降解性等方面的性能对比。4.1环境行为在环保性能方面，MIDEL 7131远优于矿物油和硅油。4.1.1 生物降解性被认定为可持续生物降解的物质必须满足以下两个标准：在 10天内10%发生降解的物质需有60%开始发生生物降解；在测试时间到第28 天时需至少60%开始降解。表8-不同绝缘油特性的对比名称矿物油硅油合成酯天然酯基本成分烃类的复杂混合物二烷基硅聚合物季戊四醇/四酯植物提取天然酯化学结构原料从石油中提纯化工生产化工生产植物提取降解性降解缓慢不能降解易于降解易于降解耐潮性性能受湿度影响
19、明显性能受湿度影响明显耐潮性非常好耐潮性好溶解度(ppm)5522026001100闪点 C160300250 300燃点, C170350300350防火等级OKKK一个获得认证的实验室对MIDEL 7131的生物降解性能进行过测试，结果发现在第3天时MIDEL 7131 已有10%已发生降解，到第13天时，已有71%已生物降解。另外，当时间到第28 天时已有超过80%量已实现生物降解。另外，当时间到第28天时已有超过80%的降解物质已实现生物降解，分解为二氧化碳及水分子。此结果清楚表明 MIDEL 7131 完全符合可持续降解的标准，被评定为非水危害性，对水及鱼类无污染危害。在图2中示出了
20、MIDEL7131绝缘油与矿物油和硅油的生物降解特性的比较。4.1.2对水生生物影响对于变压器绝缘油而言，生物降解是一项非常重要的特性，尽管在短时间内，绝缘油也不应该对生态系统造成危害。在对MIDEL 7131的测试中，未发现其对水生生物存在极大危害性。4.1.3对污水处理影响图2生物降解特性的比较生物污水处理厂用“活性”或微生物活性污泥分解污水中的有机物。有害化学物质可能对这些微生物造成破坏，并有可能导致污水处理过程停止。矿物油在生物处理过程中可通过破坏微生物或在表面形成油膜降低分解活性，从而阻止氧交换以致中断污水分解处理过程。由德国的BASF进行的测试，表明MIDEL 7131对活性污泥无
21、呼吸抑制影响，即使MIDEL 7131的浓度较高亦是如此。高浓度的MIDEL 7131不大可能发生在水中或下水道系统，所以可由此得出结论，MIDEL 7131对生物处理不会造成危害。由此可见，MIDEL 7131是一种可生物降解，对水生生物无毒害的变压器绝缘油，并且在生物污水处理过程中不会影响活性污泥的分解活动。当变压器位于接近河流，运河，湖泊，水利休闲设施，污水处理工厂或其他敏感环境时，选择MIDEL 7131可使对环境的影响降到最低。4.1.4对水危害性当需要考虑对地下供应水污染的潜在问题时，欧洲的客户优先地选用MIDEL 7131，因MIDEL油已通过德国联邦环境部门(Umweltbun
22、desamt 环境部)的“对水质无危害”的评定。对水危害等级如果物质本身或其反应物能够改变水的组成成分或性质，以致对人的健康和其生存的环境造成威胁及形成不利影响，或对当前或以后使用的水造成影响或将水质量降低到用户可接受的程度以下时，则此类物质属于特别危险物质。生物测试物质的降解分类根据一系列的急性毒性测试和它的生物降解性的结果进行。如果一种物质可持续生物降解，则可将其归类为较低危险等级。相反地，如果物质滞留于环境中不可降解，则被归类为更高危险等级。MIDEL 7131 绝缘油环保等级德国联邦环境局(UBA)以书面方式对英国的M&I科技材料有限公司独家生产的MIDEL 7131 的“非水危害”性
23、能进行了确认。MIDEL 7131 的非水危害性使其与其它变压器绝缘油相比有明显的环保优势，为此可应用于对饮用水和地下水污染比较重视地区的变压器。4.2耐湿性4.2.1耐湿性MIDEL 7131 具有承受高湿的能。它可以在不影响绝缘特性的情况下吸收远远多于矿物油所能吸收的水分。在表 9中示出了各种绝缘油耐湿性的能力。含量标准比较 ，新的MIDEL 7131在出厂时达到了相当高的标准，典型的湿度含量为50ppm。表 9 不同绝缘油的耐湿性 在常温时水饱和度(ppm)水分含量新油(ppm)水分含量使用过的油(ppm)矿物油553030硅油2205050天然酯油1100200400合成酯油Midel
24、 7131 26002004004.2.2 对击穿电压的影响在图3中显示了当绝缘油中湿度增大时对击穿电压的影响，由图3可看出，在矿物油中含有少量的水分会引起击穿电压急剧地下降，相对地，即使湿度水平超过550ppm，MIDEL 7131仍保持大于75kv的击穿电压值。010203040506070809001002003004005006007008009001000水分湿度(ppm)击穿电压 (kV)合成酯天然酯硅油矿物油图3 击穿电压与含水量之间的关系曲线MIDEL合成酯油所以具有在较高含水量条件下仍能保持较高的击穿电压，这是由于天然酯和合成酯里存在的酯链使得这些液体带有“极性”，其分子覆盖
25、的区域（酯链）类似一个磁场，能够吸引其他极性分子。水是极性分子，由两种不同类型的原子构成，氢和氧。因此，酯对水分子有特别的亲和力，这是有别于矿物油与硅油的所在。应特别提出的是，在酯类液体中，水的溶解度是随温度上升而增加的，不同的酯类有不同的溶解梯度。显然，酯的极性很强，在所有温度范围内能够吸收的水分很多，如表10所示。表10 水在酯中的溶解度酯链23C时近似水的饱和度矿物油055硅油0220天然酯31100合成酯422004.2.3对变压器的使用寿命的影响众所周知：纸（纤维素）仍旧是在变压器中最常应用的固体绝缘物质。纤维素是由葡萄糖单元按链构成而成聚合结构。聚合链上葡萄糖单元的平均数目成为“聚
26、合度”（DP），表征了纸的机械强度：聚合链越长，纸的机械强度越高。一个表征变压器剩余工作寿命的关键指标是纸的绝缘性。对于一台新变压器而言，绝缘纤维的聚合度一般在10001200。随着变压器逐渐老化，纸（纤维）开始降解、分解，形成短链（低聚合度）。所有的这些反应使得纸逐步脆弱。当平均聚合度低于200以下时，纸绝缘已到达工作寿命极限。这意味着必须全部替换，甚至变压器报废。这种分解过程的副产品之一是产生水，水堆积在纸张结构中。更严重的是，水分的存在进一步导致了纸降解增速。这一点导致了越是运行时间很久的或者工作环境恶劣的变压器，恶化的速度越快，最终导致故障。在这方面，酯对水的亲和力可发挥良好的防止降解
27、速率的作用。新变压器里液体酯能够保护纤维纸，因为酯从纸里吸收水分，避免水分聚集。纸绝缘更加干燥，因此其寿命也得到延长。酯不仅吸收从纸中降解出来的水分，在露天工况下，还能够保护纸张不受外来水汽的侵蚀。4.3防火性在选择绝缘介质时，防火性是一个关键因素。特别在一些防火等级高、火势难以控制的地区，如地铁隧道、舰船、地下厂房、人口密集的区域以及高层建筑等场所。4.3.1燃烧盘试验为了演示合成酯与矿物油之间燃烧特性的不同，将放有每种油类的试盘用乙炔火焰（2000）在实验室加热。易燃矿物油在4分钟内燃烧，如图4(a)、(b)、(c)所示。(a) 时间：1分钟，矿物油在火焰作用下起燃(b) 时间：3分钟，矿
28、物油燃烧(c) 时间：4分钟，矿物油燃烧并释放黑色烟雾图4 矿物油燃烧盘试验与之相对的，合成酯燃烧盘试验如图5所示，更进一步证明了合成酯具有更好的阻燃性。(a) 时间：3分钟，合成酯无起燃情况(b) 时间：70分钟，乙炔火焰附近有少量起燃(c) 时间：在长时间强烈火焰热度作用下，合成酯起燃，燃烧几乎不产生烟雾图5 合成酯燃烧盘试验4.3.2样机破坏性防火试验变压器常见的故障情况是变压器发生内部电气短路引起火灾而损坏。在德国保险公司Allianz的火灾实验室进行的测试演示破坏性放火试验，结果标明未导致火灾发生。试验变压器布置如图6所示，其下部堆满木材。测试变压器为：l 630kVA变压器，内含3
29、65kg合成酯l 底板10mx6ml 引火材料180kg预干燥栅栏图6 破坏性防火试验变压器布置图在变压器内外不同地方安装12个热电偶以测量在试验中的温升情况如图7所示。图7 12个热电偶的位置点燃木材并测量温度。在超过70分钟的整个测试试验中，一直观察火灾情况。如图8所示。图8 木材燃烧中的试验变压器当燃烧试验时间达到53分钟时，合成酯的温度升到最高，180C（底部）和204（顶部）。试验变压器如图9所示。图9 燃烧结束时的试验变压器在充满合成酯的变压器内外未有出现危险的运行状态。在整个火灾过程中，从圆顶区域内减压阀溢出的少量气体不具有燃烧性，变压器油也未发生任何泄漏。满载合成酯的变压器在火
30、灾中未发生助燃酿成事故。尽管该试验条件非常苛刻，但变压器仍可继续运行。在图10及图11中示出了在德国进行的MIDEL 7131合成酯油变压器的油箱内部发生短路故障时的破坏性模拟试验结果。变压器额定容量200MVA额定电压20.2KV短路持续时间610ms短路电流9.7KA图10 200MVA破坏性模拟试验外型图(a) (b) (c)图11 200MVA合成酯油变压器内部发生短路破坏性模拟试验(a) 电弧点燃 (b)油箱爆裂，油酯流出 (c)在7秒内燃烧自行熄灭，燃烧只产生白烟4.3.3烟和废气要评价一种材料的防火性能优劣的最重要的一点是视其产生烟和有毒气体的程度，这两种物质均会严重危及到人身安
31、全。MIDEL 7131 的组成物质在火灾时不会急剧产生大量对人体有严重危害的烟和废气。MIDEL 7131 产生的烟比矿物油和氯代联苯（PCB）少得多，和木材燃烧时产生的烟相近；由于MIDEL 7131 不含有氧化物，所以也不可能产生危险的氢氟酸气体和二氧芑。根据对烟浓度进行比较的测试结果，如图12所示MIDEL 7131产生的烟雾很少。烟浓度比较烟浓度%10080 矿物油聚氯苯6040合成酯200图12 不同绝缘酯燃烧时烟浓度比较4.3.4抗氧化性对于由化学物质中提取的合成酯，其化学成分多羟基化合物，其分子由多个酒精分子组成，为合成天然羧基酸的产物，其结构通常由2、3、4个酸分子，通过化学
32、健与中央一个多羟基化合物所组成，重要的是，化学链中羧基酸通常都是饱和的（即没有C=C双键），此特点为合成酯化学机构结构具有抗氧化稳定性的重要原因。而对于天然酯绝缘液则是从植物油中提取，其原料均来自可再生植物。天然酯结构以甘油分子为基础，其化学键与3个天然酯肪酸组结合。这些酯肪酸可能相同，也可能不同。植物在其生长周期中产生这些酯类。酯类被保存在种子里，在发芽时产生能够高热能量。天然酯类与合成酯类的关键不同点在于，天然酯类的许多化学链是不饱和的（即包含C=C双键），这意味着它们易受氧化。因此，天然酯油被认为仅适用于密封环境，而不推荐在露天敞开设备中使用，其抗氧化性是较差的，化学性能不稳定。在图13
33、中示出了合成酯，矿物油以及合成天然酯，在敞开条件下，抗氧化的实验结果，说明天然酯抗氧化性能是较差的。时间MIDEL 7131天然酯ANZH矿物油图13 合成酯、矿物油和天然酯绝缘油抗氧化性能的比较基于项3及项4对合成酯绝缘油与浇注树脂绝缘以及与矿物油、硅油和天然酯绝缘油的性能比较结果，综合列入表14中。表14变压器绝缘介质特性的比较变压器种类燃点（）无烟/不易燃环保性耐湿性抗震动性倾点（）氧化稳定性矿物油170 (O级)差差非常低液体抗振300(F级)差差低不抗振抗氧化硅油300(K3级)差差低液体抗振250(K2级)优优高液体抗振-20 不抗氧化合成酯油Midel 7131300(K3级)优
34、优非常高液体抗振-60 抗氧化5. MIDEL7131合成酯绝缘油的注换在1979年将MIDEL 7131引入使用之后, 其主要用途之一是用于替代现有的PCB绝缘油配电变压器中的绝缘油，此过程通常称为“注换”。MIDEL 7131已在全世界广泛地用于绝缘油和矿物油变压器的注换。由此可幫助延长变压器的使用寿命，提高其可靠性， 減少环境危害或增强消防安全。由于MIDEL 7131与矿物油具有互溶性，在用其代替矿油注换时，即使残留的矿物油达5.5%，也不会影响到MIDEL 7131的燃点等级K级（300），此特性如图14所示。5.1 PCB变压器绝缘油的注换PCB变压器绝缘油的注换，应该由熟悉操作流
35、程且具有操作PCBS绝缘油资格的专业人员进行。325燃点3203153103053002950164325矿物油在MIDEL合成酯油中的比例%图14在MIDEL合成酯油中残留矿物油对其燃点的影响5.2 矿物油变压器绝缘油的注换由于MIDEL 7131的热膨胀性， 冷却性能，和电气性能均与矿物油相当。这保证了在用MIDEL 7131绝缘油注换时不需要对配电变压器的设计作任何更改或降低其运行效率。MIDEL 7131也是一种良好润滑剂，这确保了在用MIDEL 7131注换时，无需更换一些易与硅油发生粘合的零部件（如抽头开关或循环泵）。MIDEL 7131与一些通常与矿物油一起使用的结构材料兼容，但
36、其膨胀性对一些橡胶和结口材料的影响与矿物油不同。因此，当这些材料尺寸稳定性对变压器的满意运行非常重要时，建议更换这些材料。虽然MIDEL 7131化学和电气性质上均能与残留在变压器内的矿物油残渣相溶，但过量的残渣可能降低MIDEL 7131的耐火性能，所以应该特别注意在注换前尽量除尽变压器中的残渣。以下步骤对如何清除油残滓有帮助。6. MIDEL合成酯绝缘油的应用前景作为MIDEL7131合成酯绝缘油的全球供应商，英国MI公司已成功地将MIDEL7131产品推广应用到各个领域中，其范围遍及风电、电力机车、海上油田钻井平台、电力输变电变压器等领域。此外对运行中采用矿物油的变压器，由于击穿电压下降
37、而注换MIDEL的成功应用案例甚多，目前在英国及其它地区已有近1000台应用MIDEL油的变压器投入安全运行。在国内由外商承包的工程中，例如由ABB提供的电力机车变压器已应用了MIDEL油变压器。在国内对MIDEL合成酯油的应用正处于起步阶段，开发MIDEL油变压器的应用领域有广阔的前景。6.1 风电场目前在海上风电领域应用的变压器包括有矿物油、环氧浇注及MIDEL油等3种绝缘方式，但是作为主流及发展方向仍为MIDEL合成酯油变压器。例如在英国海岸附近将安装175台西门子公司生产的3.6MW风电机组，总容量达630MW。有可能拓展到1000MW均应用了MIDEL合成酯油变压器，在这方面有广泛应
38、用的前景。此外，海上风电场变压器电压已达110KV,采用MIDEL油变压器是最佳的选择。随风电容量比例的增加这一领域市场前景壮观。6.2 电力机车组用电力变压器，出于防火安全和环保方面的考虑应用高燃点的MIDEL油变压器不失为最佳选择。6.3 励磁变压器的开发 应用MIDEL油作为励磁变压器的绝缘介质具有明显的优点。 对于地下厂房可避免防止环氧浇注变压器故障燃烧时产生的毒气对环境的污染。环氧变压器局放点固定，长期放电易发生匝间短路故障，MIDEL油变压器不易发生故障。抗谐波损耗能力强。MIDEL油具有高燃点及自熄燃特性，运行安全可靠，这是一个很有发展前景的市场。6.4 现运行矿物油变压器，如长
39、期运行发现绝缘油击穿电压下降情况，可考虑用MIDEL油直接注换。在英国有许多应用案例，例如英一军港基地用矿物油电力变压器，经长期运行击穿电压不符合要求，经置换MIDEL油后运行安全可靠。6.5 地下厂房矿物油电力变压器在国内应用较多，如龙滩700MW7台、二滩700MW水轮发电机组主变均采用矿物油，一旦发生电气故障将导致变压器爆炸并产生大量有毒气体。如用MIDEL油主变或对矿物油置换其可靠性将大为提高。目前M&I公司在地下厂房应用MIDEL油电力变压器的业绩为：135MVA、238/13.5kV电力变压器。由于欧洲电力系统电压均在400KV以下，更高电压无供求需求，为此对500KV应用MIDE
40、L变压器的开发尚需作一些前期探讨工作。在表15中列出了部分应用MIDEL7131合成酯油的电力变压器业绩。图15所示为由Siemens公司制造的应用于室内的电力变压器。表15 应用MIDEL 7131合成酯油的电力变压器Vattenfall 10MVA/150kVGanzVattenfall 135MVA/238kV SiemensHolland 2 x 23MVA/66kVSmitLodz 2 x 25MVA/50kV ABBNorth Sea 4 x 40MVA/40kVAlstomRussia 20MVA/40kVABBBirka, 2 x 21MVA/40kVEtra图15 装于Vat
41、ten fall地下厂房的135MVA/238KV MIDEL 合成酯油的电力变压器7. 结语虽然合成酯绝缘油在国外电力系统各个领域中已获得了广泛地应用，但是在国内对合成酯绝缘油的性能特征还缺乏了解，在介绍方面还不如对矿物油、硅油以及浇注树脂等绝缘方式的论述那样普及和深入。针对这一情况，在本文中重点介绍与论述了合成酯绝缘油的性能特征以及其他绝缘方式的性能对比，指出由于MIDEL 7131是一种具有非常稳定化学结构的合成酯，自1977年已被应用在油浸式变压器以来，在应用中不但具有良好的散热及绝缘效果，同时还具有卓越耐湿性、阻燃性、生物降解性、高燃点和低倾点以及对环保的友好性方面一系列优点以及可以完全满足风力发电变压器新标准IEC60076-16的各项要求，如消防安全性、运行可靠性、环保性以及运行高效率、低损耗等。为此，未来在国内在陆上及海上风力场、电力机车、船舶、高层建筑、地下厂房以及电力变压器领域中油广泛应用的前景。2009年10月作者简介1 孟 杰 特变电工新疆变压器厂 副总工程师2 孙国亮 沈阳天正输变电设备制造有限责任公司 总经理3李基成 清华大学电力系统国家重点实验室 兼职研究员参考文献1. MIDEL 7131 液体合成酯可靠的环保及消防安全变
