环保型变压器的液体绝缘技术
发布时间:2025-07-01   信息来源:Pv-magazine网站


液体绝缘是确保变压器安全运行的重要手段之一。变压器的主要功能是将高电压转换为低电压。然而迄今为止,矿物油仍是工业电力系统中的主要绝缘液体,因此亟需开发可持续的替代方案。

植物油与种子油正日益广泛应用于输电设备的绝缘保护。国际电工委员会(IEC)已为这类环保绝缘液体制定了相应标准。

在发达国家,电力使用已成为日常生活的自然组成部分。从清晨开灯到晚间观看电视,再到设置次日闹钟,几乎每一个生活场景都离不开电力供应。这正是全电气化互联社会的典型特征,人们理所当然地认为电力随时都能满足各种需求。然而,要实现这一目标,从公用事业公司、工业企业到社区电工,无数从业人员都必须确保电力系统符合各项安全与性能标准,而其中大多数标准均由国际电工委员会(IEC)制定发布。

在新兴国家,人们对电力使用远非如此随意,反而更能深刻体会其价值。然而,随着电力在全球范围内的普及程度不断提高,越来越多曾经无电可用的人群得以享受这一资源,此时国际电工委员会制定的安全与性能标准就显得同样至关重要。

液体绝缘保障用电安全

在电力安全领域,输电网的绝缘保护虽然很少成为头条新闻,但却至关重要。所有电气设备都必须采用绝缘材料进行防护,这类非导电物质能够阻断电流通过,从而有效防止短路和触电事故的发生。

液体绝缘是确保变压器安全运行的重要方式之一。变压器的主要功能是将高压电能转换为低压电能。采用液体绝缘材料主要因其具有良好的冷却效应,这对设备的高效节能运行至关重要,可有效延长使用寿命。据估算,全球变压器使用的绝缘液体总量高达数十亿升。

自20世纪初电力开始应用以来,绝缘液体便随之广泛投入使用。根据ResearchGate平台的研究论文显示,石油基油(即矿物油)因其优异的老化特性、低粘度、易获取和低成本等优势,自电力发展初期便一直是工业电力系统中的主要绝缘液体。值得注意的是,原油发现于19世纪中叶,其时间仅略早于电力技术的问世。

然而即便在早期,矿物油的一些缺陷就已显现。这种绝缘液体具有高易燃性,在容易发生火灾的场所使用存在安全隐患。因此自20世纪30年代起,电力行业开始采用多氯联苯(PCB)基绝缘液体。但多氯联苯属于剧毒难降解污染物。

美国通信业工人联合会(该工会代表可能接触多氯联苯的从业人员)发布专业警示:多氯联苯作为难降解有机污染物,其化学性质极为稳定,既无法通过自然途径降解,也不会发生分子结构裂解。长期接触这类物质将导致人类和动物面临癌症风险及其他重大健康威胁,同时还会对生态环境造成难以修复的污染损害。

因此,多氯联苯已在大多数国家被禁止使用。欧盟于20世纪70年代末至80年代初逐步淘汰了该物质,但在禁令颁布前已使用此类物质的变压器中仍有残留。国际电工委员会电气设备绝缘液体标准化技术委员会主席伊万卡·阿塔纳索娃·赫林表示:“目前许多国家正在积极开展含多氯联苯设备的识别与安全处置工作。”

向环保型绝缘液体转型

基于对更安全、更环保绝缘液体的迫切需求,全球科学家正全力开发新型替代方案。这一研发进程在过去四十年间显著提速,其背后是公众环保意识的普遍觉醒——人们不仅深刻认识到污染危害,更积极寻求环境保护的有效途径。

全球市场研究机构MRFR预估,目前价值约16亿美元的生物基变压器油产业,到2032年有望实现7.3%的年均增长率。当前,生物基变压器油在变压器油市场的占有率约为35%。

尽管成本仍高于传统绝缘液体,可持续、可再生、可降解且环保的绝缘物质已得到实际应用。矿物油的替代品包括植物油或种子油,这些生物可降解材料对环境毒性显著降低。但据该研究显示,此类替代品也存在一些缺陷,尤其是更易发生氧化反应。

其他替代方案还包括源自生物废料的生物基碳氢化合物,以及气转液(GTL)绝缘液体。阿塔纳索娃-赫林解释道:”根据我们的一项标准规定,这些材料属于未使用矿物油类别。”此外,回收利用废弃矿物油也是一种可行的替代方案。

标准是确保环保与安全的关键

国际电工委员会(IEC)60296标准被公认为矿物绝缘油使用规范,其中也包括通过气转液工艺生产的生物基碳氢化合物液体。该标准最新版于2020年发布,同时涵盖传统绝缘油的回收处理规范。国际电工委员会已制定该领域大部分安全与性能基准,并日益聚焦环保要求。植物油等天然酯类的规范遵循IEC62770标准,而合成酯类则适用IEC61099标准,后者目前正在制定第三版修订方案。

随着全球迈向全电气化时代,在国际电工委员会(IEC)标准支持下,绝缘液体正变得比以往任何时候都更加重要,同时还需满足日益严格的环保要求。



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