变压器油与FormelNF液对比分析

变压器油与FormelNF液对比分析

汪琪陈槿然

宜昌供电公司湖北宜昌

摘要：本文针对变压器油可燃这一缺点，对比分析了变压器油与不燃绝缘介质——FormelNF液各项物理和电气性能，论述了采用FormelNF液作为变压器绝缘介质的可行性。

关键词：变压器、变压器油、FormelNF液

1、引言

变压器油是变压器的一个重要组成部分。它在变压器中起着绝缘、散热、灭弧、抗氧化的作用。自变压器诞生以来，由于其优越的绝缘性能和导热性能、较好的灭弧能力，一直以来作为变压器绝缘介质而广泛使用。但是由于变压器油是矿物性油、其主要成分是烷烃、环烷族饱和烃、芳香族不饱和烃等有机化合物，属于可燃液体。变压器油的闪点135℃，燃点170℃。当电气设备在不正常情况下，由于绝缘故障而引起电弧时也有引发火灾和爆炸的可能性[1]。2016年6月18日，西安南郊变电站一台330kV主变发生爆炸，另外两台主变喷油，事故直接造成8.65万用户停电，财产损失巨大，社会影响恶劣。为弥补此弱点，一种不燃的绝缘介质由英国电工委员会（简称EC）和化学工业安全委员会率先研制出来，并已实现商业化生产，在英国的商品名称为“FormelNF”。

2、变压器油的作用

（1）绝缘作用：在电气设备中，变压器油将不同电位的带电部分隔离开来，使不致于形成短路。因为空气的介电常数为1.0，而变压器油的介电常数为2.25。油的介电常数要比空气大得多，增加了耐压强度。

（2）散热冷却作用：变压器在带电运行过程中，由于绕组有电流通过，它必然会发热。如果不将绕组的这种热量散发出来，会使铁芯温度升高，从而损坏绕组外部包裹的固体绝缘，以致于烧毁绕组。使用变压器油，绕组内产生的热量，先是被油吸收，然后通过油的循环使热量散发出来，从而保证变压器的运行安全。

（3）灭弧作用：在油断路器和变压器的有载调压开关上，触头切换时会产生电弧。由于变压器油导热性能好，且在电弧的高温作用下能分解产生大量气体，产生较大压力，从而提高了介质的灭弧性能。

（4）密封作用：变压器油充填在绝缘材料的空隙中，将易于氧化的纤维素和其他材料所吸收的氧含量减少到最低限度[2]。

3、FormelNF液成分

FormelNF液由聚氯乙烯、氟诺阿112和氟诺阿113分别按60%、30%、5%的比例组成的混合液，其已经在英国和日本的10kV变压器中得到应用。

4、变压器油和FormelNF液的相关特性对比

（1）物理特性。我们对英国ISC公司生产的FormelNF液和变压器油进行了一些物理特性测试，测试结果如表1所示。

①FormelNF液的粘度显著低于变压器油，意味着液体在变压器内流动更为顺畅，散热能力更强。②FormelNF液流动点更低，相比较常用的变压器油更能适应低温环境，不至于冻结。③FormelNF液最大的优势在于它的不燃性，因而避免了由于变压器油燃烧造成变压器爆炸情况的出现。

（2）温升试验。在10/0.4kV，容量315KVA的变压器上使用FormelNF和变压器油，带上额定负载时的温升试验结果如下表2所示。

从表2中可以看出，FormelNF液在同等条件下温升明显低于变压器油。

（3）电气性能。纯净的液体绝缘介质总会存在一些离子，它们或由液体分子受自然界中射线的电离作用而产生，或由液体中微量杂志受电场的解离作用而产生。当电场强度超过1MV/cm时候，液体电介质中的自由电子，在电场作用下运动、加速、积累能量、碰撞液体分子，而且以一定概率使液体电介质的分子游离。因碰撞而产生的正离子移动至阴极附近，增强了阴极表面的场强，促使阴极发射的电子数增多。这样电流急剧增加，液体电介质失去绝缘能力，发生击穿[3]。

对于由于交流电压产生的绝缘击穿电压。试验方法：对直径12.5mm的球电极间以及直径25.4mm的平板电极，外加交流电压直至击穿。结果发现两种方式试验得到的绝缘击穿电压分别为35.4kV和46.8kV，不燃绝缘液体和变压器油的绝缘击穿电压大致相同。

瞬时脉冲电压造成的绝缘击穿。对雷电或开关分合发生的瞬时过电压，电气设备的绝缘特性和交流电压时明显不同。因此，对于外加的雷电和开关拉合操作造成的过电压，有必要了解其绝缘击穿特性。水温为15℃时由瞬时过电压造成的绝缘击穿试验结果如表3所示。

由表3可见FormelNF液在瞬时绝缘击穿电压上略高于变压器油。

除了以上试验的特性外，充FormelNF液的电力变压器还具有以下特点：（1）由于FormelNF液具有良好的冷却性能，因而充此液体的变压器过载能力为普通油浸式变压器的15倍以上；（2）FormelNF液毒性极低，并且变压器为全密封不吊检器身结构，故产品对周围环境影响极低；（3）FormelNF液变压器的总体损耗比普通油浸式变压器低5%以上，属于节能产品；

5、结束语

2009年国家电网公司提出建设统一坚强智能电网，智能电网的目标是实现电网运行的可靠、安全、经济、高效、环境友好和使用安全。开关和变压器是数量最多、应用面最广的重要电力设备，在实现灵活可控的同时，智能电网对设备安全、经济会有更高的要求[4]。

以上通过试验分析介绍了不燃绝缘介质——FormelNF和变压器油的各项性能的对比：FormelNF在散热性能相对更为优越，同时绝缘击穿电压也略高于变压器油，最重要的是其不燃性保证了变压器运行的安全。

参考文献

[1]侯盈，鱼振民，彭国平.浅谈高燃点油浸变压器[J].变压器，2003，40（8）：16-19.

[2]农家文.高燃点变压器油[J].变压器，2005，42（11）：13-15.

[3]郭宏山，周晓凡.高燃点绝缘油变压器的应用[J].变压器，2005，42（11）：10-12.

[4]谢开，刘永奇，朱治忠，等.面向未来的智能电网[J].中国电力，2008，41（6）：19-22.