变压器的绝缘材料是变压器中最重要的材料之一，其性能及质量直接影响变压器运行的可靠性和变压器的使用寿命。

近年来，变压器产品所采用的新绝缘材料层出不穷。变压器的绝缘材料又称电介质，是电阻率高，导电能力低的物质。绝缘材料可用于隔离带电或不同电位的导体，使电流按一定方向流通。在变压器产品中，绝缘材料还起着散热、冷却、支撑、灭弧、改善电位梯度、防潮、防霉和保护导体等作用。

变压器绝缘油发展史

常用的绝缘材料有固体绝缘材料、液体绝缘材料和气体绝缘材料。①固体绝缘材料里有变压器绝缘纸板、各种匝绝缘用纸、环氧树脂、橡胶、木材、玻璃纤维、电瓷、聚酯化合物、绝缘漆等。变压器的绝缘纸板主要是未经漂白的硫酸盐纤维制成，属于纤维素绝缘材料，在纤维之间有大量的孔隙因而具有很强的透气性，吸油性和吸水性。②液体绝缘材料有变压器油（其绝缘性能很大程度上取决于油的耐压程度），还有各种类型的不燃油（如硅油）等。③气体绝缘材料有SF6气体，N2等。

对于油浸式变压器，绝缘油作为主要材料，其作用是绝缘、冷却和诊断。绝缘和冷却是基本作用，绝缘油在变压器内部发生故障之后产生的特征气体可以帮助我们诊断和判断变压器的故障类型并为故障处理提供相关的依据，我们称之为诊断功能。

绝缘油已经有100多年的历史了，除了我们常见的矿物油之外，其它真的还有不少。阿斯卡拉液（Askarel）是最早的难燃绝缘液，最早的使用可以追溯到20世纪30年代，其主要成分为多氯联苯，也就是我们说的PCB。这个名字大家非常熟悉，目前几乎所有绝缘油都要求无PCB，这是因为其毒性问题。60年代后，此种绝缘液已经绝迹。

硅油的出现是在中华人民共和国成立不久，美国研究团队发明硅油也是为了解决防火问题。硅油也有不同的分类，其总体特点是难燃，但缺点非常明显：粘度高，不容易降解，其价格在所有绝缘液中最高，可以达到矿物油的8倍左右。20世纪70年代，重分子油出现了，其特点是燃点高，但由于环保性能较差很快就推出了历史舞台，所以导致大多数人都没有听说过。20世纪80年代，首先是合成酯开始应用。其来源依然是矿物油，但经过改性其降解率有所提高，燃点也大幅升高并达到难燃液体的标准。相比硅油其价格也有所降低，但其价格仍然偏高。

和合成酯几乎同时代的产品是β油，来源依然是矿物油，相信有些专家还记得其特点是难燃可降解，问题依然是成本，其价格高于合成酯。可以看到，对比合成酯，β油几乎没有优势，所以目前基本上已经看不到它在变压器上的应用了。

20世纪的最后10年出现了天然酯，植物油走上了历史的舞台。植物油几乎克服了以上绝缘液的所有缺点，其特点是难燃，降解率几乎100%，无毒性，同时，价格相比合成酯又降低了50%。与合成酯相比，植物油的一个缺点是氧化性稍差，但目前变压器形式都采用了密封结构，所以植物油目前可以说是比较完美的绝缘液。当然其价格相对矿物油依然偏高，但随着植物油的大量应用，我相信最终植物绝缘油和矿物油价格差异将不再明显，如果考虑变压器的总体价格，由于植物油变压器防火环保长寿的特点，矿物油变压器将明显处于劣势。

我们可以看到绝缘油的发展历程，其进步的方向是环保、防火、长寿同时兼顾价格。到目前为止植物油是最好的绝缘液解决方案，从用量来看，矿物油变压器占据着几乎垄断性的地位，接下来是植物油变压器，目前全世界大概有200万台植物油变压器，合成酯紧随其后，其它绝缘油变压器几乎不再发展。

聚焦混合绝缘油研究不断迭代

大部分矿物油变压器运行20至30年，就会因内部“油-纸”绝缘系统性能降低而需要更换绝缘油，甚至直接退出运行。目前，运行15至20年的矿物油变压器数量迅速增长，绝缘老化会增加变压器运行风险。

2012年，重庆电科院开始研究新型绝缘油技术，以电气、化学、物理、材料多学科交叉创新为牵引，研究矿物油、合成油、植物油等绝缘油材料的优缺点，确定了研发混合绝缘油、实现单一绝缘油性能优势互补的思路。研发人员通过模拟微观分子结构等方法，从十几种植物油中筛选出大豆油，并将大豆油与矿物油混合，研发出可延长变压器寿命、能够在现场直接换装的混合绝缘油。2014年5月至今，混合绝缘油在国网重庆电力12台10千伏新旧变压器中直接灌装使用，这些变压器运行状况良好。

2017年1月，国家电网有限公司“领军人才”、重庆电科院副总工程师王谦牵头申报了公司科技项目“混合绝缘油变压器关键技术研究”，进一步提升混合绝缘油的性能。为降低混合绝缘油的黏度和酸值，项目团队针对植物油的主要成分天然酯开展深入研究，通过分子角度的酯交换反应，将长链天然酯解离为短链脂肪酸乙酯，降低了天然酯黏度，同时利用无水乙醇萃取天然酯来降低酸值，最终使天然酯黏度降低84%、酸值降低96%。

2018年，项目团队又升级了混合绝缘油配方，将矿物油、大豆油和棕榈油混合，研发出黏度低、介质损耗低、氧化安定性强的抗老化三元混合绝缘油，并将这种新型混合绝缘油应用于35千伏新旧变压器中。

试验验证，针对新变压器，绝缘纸在抗老化三元混合绝缘油中的老化速率仅为在矿物油中的52%；旧变压器换装抗老化三元混合绝缘油与换装矿物油相比，绝缘纸的老化速率降低65%。“我们通过X射线光电子能谱及红外光谱联合分析，发现大豆油和棕榈油混合生成的新基团起到了进一步延缓‘油-纸’绝缘系统老化的作用。”项目团队成员之一、重庆电科院设备状态评价中心变电技术室专责刘熊说。

在抗老化三元混合绝缘油研发过程中，项目团队攻克多项技术难题，掌握了可延长变压器运行寿命的前沿技术。“我们开展了一系列模拟试验，跟踪收集大量运行数据，完善了抗老化三元混合绝缘油变压器状态评估、故障诊断和运维技术，为混合绝缘油变压器运维提供了依据。”王谦介绍。

抗老化三元混合绝缘油变压器寿命是传统矿物油变压器寿命的1.5倍以上，即变压器的服役年限延长了。同时，与矿物油相比，三元混合绝缘油的生物降解率提升了25%，更加绿色环保。

提升耐高温性能向更高电压等级迈进

2022年迎峰度夏期间，重庆最高气温超过40摄氏度。持续高温大负荷导致国网重庆电力110千伏及以上重载变压器增多，给电网安全稳定运行带来挑战。“为了应对高温大负荷，我们必须尽快提升主变压器的耐高温性能，延缓变压器的‘油-纸’绝缘系统老化速率。”王谦介绍，项目团队决定向延长高电压、大容量主变压器寿命技术进军。

随后，项目团队先后申报了国网重庆电力科技项目“智能型高电压等级（110千伏）混合绝缘油变压器及其工程应用研究”，以及公司科技项目“长寿命、低碳型高压大容量混合绝缘油变压器关键技术及工程应用”。

今年5月3日，经过项目团队近一年的努力，110千伏抗老化三元混合绝缘油变压器在桃花变电站应用。同时，项目团队在该变压器的内部绕组易发热点装设了光纤测温等传感器，为实时了解、掌握抗老化三元混合绝缘油变压器的运行特性提供了数据支撑。

目前，重庆电网有1台110千伏、3台35千伏和22台10千伏新旧变压器使用了抗老化三元混合绝缘油。项目团队还在研制220千伏大容量混合绝缘油变压器样机。抗老化三元混合绝缘油技术的升级及应用推动了变压器核心材料技术的进步，促进了变压器行业绿色转型。截至5月底，项目团队获得国家发明专利授权11项，累计发表论文32篇。项目成果还获得了重庆市技术发明奖一等奖。

来源：国家电网报，正能量清风VP，哟泽电

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