植物绝缘油电击穿特性及其化学组分变化研究

摘要

变压器绝缘油在变压器中主要起电绝缘和散热冷却的作用。矿物绝缘油因其成本低、性能良好已经广泛应用一百多年了，但其缺点也明显就是燃点和闪点低，没法达到高防火的要求，而且自然降解非常难，假如发生泄漏会对环境造成很大污染。而植物绝缘油恰恰具有燃点高、介电常数高、可生物降解且成本适中产量高等优点，近年来植物绝缘油的研究逐渐成为电气领域世界各国关注的热点课题。
　　本文通过试验研究了精炼后植物绝缘油的各项理化、电气性能，并分析了其优缺点。系统测试了不同绝缘油在不同间隙下的击穿电压和击穿时间等数据，使用高速摄像机拍摄了液体中的放电发展过程，并与矿物绝缘油进行了比较，根据流注理论对液体击穿特性进行了解释，并进一步测试了三种植物绝缘油在不同击穿间隙不同击穿次数前后的组分变化分析，通过对比植物绝缘油击穿前后的脂肪酸组分的变化，从化学的角度分析植物绝缘油电击穿过程发生的化学反应。
　　研究发现，精炼后的植物绝缘油不仅符合了 GB2536-90《变压器油》的各项要求，并且在闪点、酸值、介质损耗等方面均优于美国库柏公司著名的 FR3植物绝缘油。除此之外，通过对不同绝缘油的击穿特性对比，研究发现，在同一击穿间隙下与矿物绝缘油放电特性对比分析，两种植物绝缘油比矿物绝缘油的击穿电压普遍要低，在长间隙时这种规律更加明显，且负极性时植物绝缘油与矿物绝缘油的击穿电压峰值相差较大，严重时只有矿物绝缘油击穿电压的70%。在改变电击穿条件下研究三种植物绝缘油组分变化，主要利用气相色谱-质谱联用法（GCMS）测定植物绝缘油中电击穿前后脂肪酸组成变化，发现三种植物油击穿前后主要的脂肪酸都是油酸、棕榈酸、硬脂酸、亚油酸这四种常见脂肪酸，而且在电击穿后的所有油样中，油酸和棕榈酸的相对含量均有有一定程度的上升，亚油酸和硬脂酸的相对含量值下降了，从而提出植物绝缘油在电击穿后脂肪酸饱和度上升的规律，并且发现在取击穿后油箱内不同位置处油样分析，只有针尖附近的油样成分变化明显，说明实验击穿只是局部击穿效应。

目录

1 绪 论

1.1 引言

1.2 变压器绝缘油的研究现状

1.3 植物绝缘油的研究现状

1.4 植物绝缘油的组成和结构

1.5 液体介质的击穿机理及其影响

1.6 本论文的主要研究内容和目的

1.7 本论文的创新点

2 植物绝缘油的制备及其基本性能研究

2.1 引言

2.2 植物原油的选择

2.3 植物绝缘油的制备

2.4 植物绝缘油的主要理化性能

2.5 本章小结

3 植物绝缘油电击穿特性研究

3.1 引言

3.2 试验平台

3.3 不同间隙下植物油和矿物油击穿电压比较

3.4 放电过程与讨论

3.5 本章小结

4 植物绝缘油电击穿前后组分变化研究

4.1 引言

4.2 红外光谱法分析植物绝缘油

4.3 紫外光谱法分析植物绝缘油

4.4 气质联用法分析植物绝缘油电击穿前后组分变化

4.5 植物绝缘油气质联用分析结果与讨论

4.6 本章小结

5 结论与展望

5.1 本论文的主要结论

5.2 后期工作及展望

致谢

参考文献

附录

A．作者在攻读学位期间发表的论文目录

B．作者在攻读硕士学位期间参加的科研项目及获奖情况