[发明专利]一种酯类绝缘油及其制备方法

说明书

本发明提供一种以中链脂肪酸(碳原子数目大于8的脂肪酸原料含量小于40％)、2‑乙基‑2‑羟甲基‑1，3‑丙二醇(TMP)为原料合成新型环保绝缘油,具有闪点高,抗氧化，稳定性强的特点。本发明以量产的中链脂肪酸为原料合成酯类绝缘油，不含有毒物质，不会对环境和人体造成伤害，而且可快速而彻底地生物降解，是一种环保型绝缘液体，其氧化稳定性优于天然酯绝缘油，粘度是天然酯绝缘油的50％，倾点低于‑30℃，酸值低于0.03mg/g，闭口闪点高于300℃，工频击穿高于70kV，90℃介损值低于0.5％，符合变压器用油的标准。能应用于高防火性能要求的场所，并且发生火灾和爆炸的风险都远低于传统变压器油，因此具有重要的学术意义和应用价值。

技术领域

本发明液体绝缘技术领域，具体涉及一种酯类绝缘油及其制备方法。

背景技术

天然酯绝缘油是一种高闪点、环保型液体电介质，闪点高达300℃，28天的自然降解率达到95％，工频击穿电压可超过70kV，主要理化、电气性能指标可达到电力用油要求。相对矿物绝缘油，天然酯绝缘油的介电常数与绝缘纸的接近，交流电场中的天然酯油纸绝缘系统中的油纸电场分布更加均匀。此外，天然酯绝缘油可有效延缓绝缘纸的老化速率，延长纸绝缘寿命，天然酯绝缘油变压器中绝缘纸寿命是矿物油变压器中的5-8倍，降低了天然酯绝缘油变压器全寿命周期成本。由于天然酯绝缘油具有高闪点和延缓纸绝缘老化的特性，被认为是研制具有过负荷能力的节能型充油变压器的良好液体电介质。目前国外已有大量天然酯绝缘油配电变压器获得工程应用，并逐步在输电电压等级的大型电力变压器中应用，其中西门子公司应用美国的FR3天然酯绝缘油于2013年研制出第一台420kV超高压等级的电力变压器,并在工程中应用，中国南方电网公司与重庆大学等合作已研制出我国第一台110kV的天然酯绝缘油电力变压器，正在研制220kV大容量超高压电力变压器。

虽然西门子公司基于现有的FR3天然酯绝缘油的性能，试运行了超高压等级天然酯油纸绝缘系统，但天然酯绝缘油仍然未能在电力变压器中规模化应用。与传统的矿物绝缘油相比，天然酯绝缘油的氧化安定性较低，粘度和介质损耗较大，因此应用于超高压大容量电力变压器油纸绝缘时可靠性面临挑战。为了实现酯类绝缘油在超高压等级电力变压器的天然酯油纸绝缘系统的规模化应用，迫切需要研究在兼顾酯类绝缘油高闪点的基础上，提升酯类绝缘油氧化安定性、降低介质损耗。研制出比现有高闪点酯类绝缘油性能水平更高的油品，对提高我国天然酯绝缘油及其大型电力变压器的制造水平具有重要的学术意义和应用价值。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于通过中链脂肪酸与TMP合成新型高闪点、高氧化安定性的化学制备方法，本发明提供了新型脂类绝缘油具有良好的工频击穿性能及介电性能，并且具备低粘度等特点。本发明提供的新型脂类绝缘油制备方法，该方法周期短，经济高效。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种酯类绝缘油及其制备方法，包括如下步骤：

1)将脂肪酸，TMP，催化剂在真空干燥箱中真空干燥；

2)脂肪酸在惰性气氛氮气保护下，加热到80-120℃，然后与TMP在催化剂、带水剂存在的条件下进行酯化反应生成脂肪酸甲酯，反应温度为120-160℃，反应时间5h；

3)步骤2)反应结束后，依次分离出催化剂、带水剂、未反应的脂肪酸，然后采用体积比为100％的超纯水在50-80℃下持续搅拌0.5-3h，分离水与产物，在水洗后的产物中加入分子筛吸附剩余的水分；

4)将步骤3)中除水后的产物与抗氧化剂在温度40～70℃、真空度1-2mmHg的条件混合均匀，加入钝化剂，搅拌2-4h，过滤，真空环境下脱气、脱水，降低油中水分即可得到一种脂类绝缘体；

进一步，所述步骤1)中脂肪酸为中链饱和脂肪酸C₆-C₁₀：碳原子数目大于8的脂肪酸原料小于40％，催化剂为SnCl₂；