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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效率，使更多用户可以得到更高效率的同时，可显著节省初
