變壓器油是由碳?xì)浠衔锝M成的混合物，在電熱應(yīng)力的作用下，其中的碳?xì)滏I、碳碳鍵斷裂形成自由基和分子鏈，最終生成小分子氣體。不同故障類型、故障程度下變壓器油裂解生成的氣體種類和比例不同，因此可以通過檢測變壓器油中氣體對變壓器的故障類型進(jìn)行診斷。當(dāng)前，油中溶解氣體診斷是應(yīng)用最為廣泛的故障診斷方法之一，然而存在故障類型診斷準(zhǔn)確率低、無法準(zhǔn)確判斷過熱故障溫度等局限性。此外，近年來涌現(xiàn)了多種新型礦物油和天然酯，其組分和產(chǎn)氣特性與傳統(tǒng)變壓器油差異較大，尚未積累足夠的運行經(jīng)驗，故障診斷方法也有待完善。因此，研究變壓器油在不同程度過熱故障特別是中高溫過熱故障下的產(chǎn)氣特性及產(chǎn)氣機理對于提高變壓器故障診斷靈敏度與準(zhǔn)確性、驗證傳統(tǒng)方法對新油的適用性、進(jìn)一步推動新型變壓器油的應(yīng)用具有重要的意義。

分類與組成

根據(jù)基礎(chǔ)油的來源，變壓器油可分為礦物油、天然酯、合成酯及它們之間的混合絕緣油。

目前應(yīng)用最為廣泛的變壓器油為礦物絕緣油，占比達(dá)到95%以上。礦物絕緣油由天然石油精煉而成，其主要由碳數(shù)為18~24的鏈烷烴、環(huán)烷烴、芳香烴構(gòu)成。根據(jù)鏈烷碳占總碳數(shù)的百分比，可以進(jìn)一步分為環(huán)烷基變壓器油和石蠟基變壓器油，目前我國主要應(yīng)用的為環(huán)烷基變壓器油。

植物基變壓器油也叫天然酯絕緣油，來源于自然界廣泛存在的油料作物，具有燃點高、電氣性能好、可再生和生物降解性好的優(yōu)點，但粘度較高，穩(wěn)定性較差。天然酯變壓器油的主要成分為甘油三酸酯，還有少量甘油一酸酯、甘油二酸酯以及游離的脂肪酸等物質(zhì)。按照原料來源不同可分為大豆基天然酯、棕櫚基天然酯、山茶籽天然酯等等，不同植物基的天然酯中的脂肪酸種類和含量差異較大。

合成酯通常為多元醇與酸通過酯化反應(yīng)得到多元醇酯。相比天然酯，合成酯在具有良好的生物降解性、高閃點的同時通常具有更好的熱穩(wěn)定性與抗氧化性能，但成本也更高[1]。

變壓器油過熱產(chǎn)氣機制 

變壓器油是由多種分子量不同的碳?xì)浠衔锓肿咏M成的混合物，當(dāng)變壓器中發(fā)生電熱故障時，變壓器油分子中的C—C鍵和C—H鍵在電熱應(yīng)力作用下發(fā)生斷裂，生成不穩(wěn)定的短鏈自由基和少量的氫原子隨后發(fā)生復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)重新化合生成H2和小分子烴。

參考文獻(xiàn)

[1] 汪可,鄭東陽,王健一,等. 變壓器油過熱故障產(chǎn)氣特性及機理研究綜述[J]. 中國電機工程學(xué)報,2025,45(21):8605-8621,中插28. DOI:10.13334/j.0258-8013.pcsee.242361.