本發明屬于高過載能力電力變壓器用絕緣油技術領域，具體涉及一種高過載變壓器油及其制備工藝。
背景技術：
為了有效解決農村春節及農忙時期配電變壓器過載燒毀等問題，國家電網公司提出了農網高過載能力配電變壓器研發、配置與應用方案，并發布標準Q/GDW 11190-2104《農網高過載能力配電變壓器技術導則》，標準中規定高過載配變絕緣材料應滿足B級以上絕緣耐熱等級標準，最熱點溫度應滿足GB/T 11021-2007的要求。
傳統的礦物絕緣油閉口閃點較低，一般在140℃左右，只能達到B級絕緣耐熱等級，不能夠滿足高防火性能及高過載配電變壓器更高絕緣耐熱等級的要求。雖然對現有的礦物絕緣油進行進一步的精煉加工可以有效地提高其閉口閃點值，但是會在一定程度上造成生產成本的增加。此外，礦物絕緣油作為不可再生資源，生物降解性差，泄露會對周邊環境造成污染，是一種非環保的液體絕緣材料。
天然酯絕緣油是由天然的油料作物經壓榨、精煉和改性等工藝制得，理化、電氣性能良好，開口閃點可以達到300℃以上，擊穿電壓大于75kV，28天自然生物降解率可以達到97%以上，不會對周邊造成環境污染，完全可以滿足高過載電力變壓器對絕緣油的要求，但是天然酯絕緣油成本較高且運動粘度大，流動性差，不利于變壓器的散熱。
通過兩種絕緣油的性能及特點可以看出，天然酯絕緣油可以很好的彌補礦物絕緣油閉口閃點低、生物降解性差等缺陷，同時礦物絕緣油傾點低、流動性好，抗氧化性能良好等優點也可以和天然酯絕緣油進行很好的互補。如果將傳統礦物絕緣油和新型天然酯絕緣油同時作為絕緣介質運用于變壓器中，就能夠結合兩種油的優點，突破單一油品的缺點，能既提高閉口閃點，滿足高過載變壓器絕緣材料B級以上的要求，還能夠改善其生物降解性，降低因泄露造成的環境污染等問題。
中國專利CN104987914A公開了一種低傾點混合絕緣油及其制備方法，該低傾點混合絕緣油各組分及質量百分比為：植物油79～89.5％，礦物絕緣油 10～20％，抗氧化劑 0.5～1％。其制備方法為：（1）室溫下將植物油真空過濾，然后加熱至 50±5℃，在此溫度下向植物油中混入礦物絕緣油，混合均勻得到混合油；（2）將混合油進行減壓蒸餾，得到蒸餾后的絕緣油；（3）將蒸餾后的絕緣油自然降溫至40℃后置于冷卻裝置內，從 40℃降溫至 0℃后保溫養晶，然后繼續緩慢降溫至-18℃，抽濾得到混合絕緣油；（4）將混合絕緣油加熱至 40℃后向其中加入抗氧化劑，攪拌的同時采用超聲分散方式將抗氧化劑與混合絕緣油混合均勻，得到低傾點混合絕緣油。但是上述專利處理工藝復雜，制備周期較長，且不能有效改善絕緣油的運動粘度，不利于改善變壓器的散熱，限制其在高過載配電變壓器中的應用前景。
中國專利CN101619254B公開了一種混合式絕緣油，水飽和度高，能有效抑制絕緣紙老化；混合式絕緣油，包括如下重量百分比的原料：植物油15-25％；礦物絕緣油 75-85％；本發明的混合式絕緣油比現行變壓器油具有更好的氧化安定性、更好的環保性能和更高擊穿電壓，并能有效抑制油紙的絕緣老化，從而延長變壓器使用壽命，減少設備故障，提高變壓器運行的安全可靠；此外，本發明還提供上述混合式絕緣油的制備方法。但是，上述專利僅能滿足絕緣材料B級絕緣耐熱等級的要求，無法滿足更高等級的要求，同樣限制了高過載配電變壓器的推廣應用。
技術實現要素：
本發明目的在于提供一種高過載變壓器油及其制備工藝。
為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：
一種高過載變壓器油，所述高過載變壓器油由天然酯絕緣油與礦物絕緣油按體積百分比為40%-57%：60%-43%配制而成。
優選地，所述高過載變壓器油閉口閃點≥155℃，40℃運動粘度≤14.76mm2/s。
優選地，所述的天然酯絕緣油為精煉大豆油，所述精煉大豆油的酸值≤0.03mgKOH/g，閉口閃點≥250℃，擊穿電壓≥78kV，40℃運動粘度≤30mm2/s，耐熱等級R級以上。
一種上述的高過載變壓器油的制備工藝，包括以下步驟：
（1）將天然酯絕緣油在真空攪拌條件下加熱至80-95℃；
（2）保持天然酯絕緣油溫度為80-95℃，在真空條件下加入礦物絕緣油中，先機械攪拌再超聲波振蕩；
（3）將步驟（2）處理后的變壓器油進行雙級真空過濾處理，處理后的油品閉口閃點≥155℃。
優選地，步驟（1）和步驟（2）所述真空的真空度為30-40Pa。
優選地，所述步驟（1）攪拌為機械攪拌，機械攪拌速度為85-100r/min。
優選地，所述步驟（2）機械攪拌速度為85-100r/min，時間20-25min。
優選地，所述步驟（2）所述超聲波振蕩頻率20-30KHz，時間5-10min。
優選地，步驟（3）所述雙級真空過濾處理條件為：加熱溫度為100-105℃，真空度≤30Pa，流量為2-4m3/h。
本發明的積極有益效果：
1. 本發明所述高過載變壓器油由天然酯絕緣油與礦物絕緣油按體積百分比為40%-57%：60%-43%配制而成，兩者用量恰當，優勢互補，所得高過載變壓器油性能優異。所述高過載變壓器油相比單一的礦物絕緣油具有更高的擊穿電壓值和更高的閉口閃點值，閉口閃點≥155℃，擊穿電壓≥62.1kV，酸值≤0.0143mgKOH/g，介質損耗因數＜0.2%，粘度≤14.76%，耐熱等級可達F級，完全可以滿足Q/GDW 11190-2014對絕緣材料B級以上的要求；相比單一的天然酯絕緣油，40℃運動粘度≤14.76mm2/s，高過載變壓器油流動性更好，更環保，可以有效改善因泄露造成的環境污染等問題，因此，本發明變壓器油具有良好的理化、電氣性能，運動粘度低，流動性好，使用壽命長，高過載變壓器的過載能力高，變壓器故障減少，有效解決“返鄉負荷”問題，變壓器的安全穩定性提高，具有良好的推廣應用價值。
2.本發明所述的天然酯絕緣油為精煉大豆絕緣油，所述精煉大豆絕緣油的酸值≤0.03mgKOH/g，閉口閃點≥250℃，擊穿電壓≥78kV，40℃運動粘度≤30mm2/s，耐熱等級R級以上，具有良好的理化和介電性能。
3. 本發明天然酯絕緣油在真空攪拌條件下加熱至80-95℃，有利于天然酯絕緣油脫水脫氣，同時降低天然酯絕緣油的運動粘度；天然酯絕緣油與礦物絕緣油在真空條件下先機械攪拌再超聲波振蕩，真空不但可以保證絕緣油的理化、電氣性能不發生惡化，而且80-95℃高溫可以進一步降低絕緣油的運動粘度，可以有效提高兩種絕緣油的混合均勻程度，此外，在機械攪拌的基礎上加入超聲波振蕩，可以使得分散的粒子直徑達到1μm以下，有效提高兩種絕緣油的均勻分散程度，進一步保證高過載變壓器油的穩定性，同時超聲波振蕩時間短，克服了“超聲振蕩時間長易產生CH4、C2H4及C2H2等有機氣體”的技術問題；本發明變壓器油進行雙級真空過濾處理，在進一步降低水分和氣體含量的同時，也可以濾除油中的顆粒雜質，提高新型變壓器油的電氣絕緣性能。
4. 本發明步驟（1）和步驟（2）所述真空的真空度為30-40Pa，容易操作。所述步驟（1）攪拌為機械攪拌，機械攪拌速度為85-100r/min，所述步驟（2）機械攪拌速度為85-100r/min，時間20-25min，攪拌緩和，混合均勻，防止劇烈攪拌產生漩渦而不利于脫水及脫氣處理；步驟（2）所述超聲波振蕩頻率20-30KHz，時間5-10min，超聲振蕩時間短，減少了有機氣體的產生。步驟（3）所述雙級真空過濾處理條件為：加熱溫度為100-105℃，真空度≤30Pa，流量為2-4m3/h，可進一步降低水分和氣體含量，也可以濾除油中的顆粒雜質，提高新型變壓器油的電氣絕緣性能。
具體實施方式
以下將結合實施例對本發明的技術方案作詳細的描述，但本發明的保護范圍并不局限于此。
實施例1
一種高過載變壓器油，所述高過載變壓器油由天然酯絕緣油與礦物絕緣油按體積百分比為40%：60%配制而成，其性能參數見表1。
所述天然酯絕緣油制備方法包括以下步驟：
（1）將大豆油加熱，以60r/min的速度攪拌，油溫加熱至68℃時，加入與油同溫的、濃度為7°Bé的NaOH溶液（用量為油重的10%），NaOH溶液添加結束持續攪拌l0min，將轉速降為30r/min，持續攪拌30min，靜置12h后，排去底部的皂角；
（2）將大豆油加熱至83℃，在80r/min的攪拌速度下加入91℃的蒸餾水進行水洗，蒸餾水用量為油重的15%，持續攪拌l0min后靜置2h，并排去底部廢水；
（3）重復步驟（2）直至步驟（2）中排放的廢水的pH在7-8之間；
（4）在2000Pa真空條件下，將大豆油加熱至100℃，進行真空脫水脫氣處理60min;
（5）在120pa真空條件下，真空脫水脫氣處理后的大豆油溫度升至258℃時連續注入脫酸塔，大豆油注入流量控制在1500 L/h；同時，脫酸塔進行底部蒸汽噴射，蒸汽流量為大豆油注入流量的8%；
（6）脫酸后的天然酯絕緣油酸值若大于0.03mgKOH/g，繼續進行深度脫酸處理；所得天然酯絕緣油酸值小于0.03mgKOH/g，采用二級水冷方式進行冷卻，酸值0.0198mgKOH/g，閉口閃點265℃，擊穿電壓82.5kV，40℃運動粘度29.8mm2/s，耐熱等級R級以上。
所述礦物絕緣油性能參數為：酸值0.008mgKOH/g，閉口閃點141.5℃，擊穿電壓54kV，40℃運動粘度6.52mm2/s，耐熱等級B級。
上述高過載變壓器油的制備工藝，包括以下步驟：
（1）將天然酯絕緣油在35Pa真空機械攪拌條件下加熱至80℃，攪拌速度85 r/min；
（2）保持天然酯絕緣油溫度為80℃，在35Pa真空條件下加入礦物絕緣油中，先機械攪拌25min后再超聲波振蕩5min，機械攪拌速度85 r/min，超聲波振蕩頻率20KHz；
（3）將真空混合后的新型變壓器油升至102℃，在23Pa的真空條件下控制高過載變壓器油流量為4m3/h進行雙級真空過濾處理，處理后的高過載變壓器油閉口閃點為157.3℃，達到F級絕緣耐熱等級，滿足企業標準Q/GDW 11190-2014中高過載配電變壓器絕緣材料B級以上絕緣耐熱等級標準的要求。
實施例2
一種高過載變壓器油，所述高過載變壓器油由天然酯絕緣油與礦物絕緣油按體積百分比為47%：53%配制而成，其性能參數見表1。
所述天然酯絕緣油和礦物絕緣油與實施例1相同。
上述高過載變壓器油的制備工藝，包括以下步驟：
（1）將天然酯絕緣油在30Pa真空機械攪拌條件下加熱至85℃，攪拌速度95 r/min；
（2）保持天然酯絕緣油溫度為85℃，在30Pa真空條件下加入礦物絕緣油中，先機械攪拌25min后再超聲波振蕩7min，機械攪拌速度95 r/min，超聲波振蕩頻率25KHz；
（3）將真空混合后的新型變壓器油升至105℃，在20Pa的真空條件下控制高過載變壓器油流量為3.7m3/h進行雙級真空過濾處理，處理后的高過載變壓器油閉口閃點為161.6℃，達到F級絕緣耐熱等級，滿足企業標準Q/GDW 11190-2014中高過載配電變壓器絕緣材料B級以上絕緣耐熱等級標準的要求。
實施例3
一種高過載變壓器油，所述高過載變壓器油由天然酯絕緣油與礦物絕緣油按體積百分比為50%：50%配制而成，其性能參數見表1。
所述天然酯絕緣油和礦物絕緣油與實施例1相同。
上述高過載變壓器油的制備工藝，包括以下步驟：
（1）將天然酯絕緣油在40Pa真空機械攪拌條件下加熱至90℃，攪拌速度92 r/min；
（2）保持天然酯絕緣油溫度為90℃，在40Pa真空條件下加入礦物絕緣油中，先機械攪拌23min后再超聲波振蕩7min，機械攪拌速度92 r/min，超聲波振蕩頻率28KHz；
（3）將真空混合后的新型變壓器油升至100℃，在15Pa的真空條件下控制高過載變壓器油流量3.5m3/h進行雙級真空過濾處理，處理后的高過載變壓器油閉口閃點為162.5℃，達到F級絕緣耐熱等級，滿足企業標準Q/GDW 11190-2014中高過載配電變壓器絕緣材料B級以上絕緣耐熱等級標準的要求。
實施例4
一種高過載變壓器油，所述高過載變壓器油由天然酯絕緣油與礦物絕緣油按體積百分比為53%：47%配制而成，其性能參數見表1。
所述天然酯絕緣油和礦物絕緣油與實施例1相同。
上述高過載變壓器油的制備工藝，包括以下步驟：
（1）將天然酯絕緣油在33Pa真空機械攪拌條件下加熱至92℃，攪拌速度88 r/min；
（2）保持天然酯絕緣油溫度為92℃，在33Pa真空條件下加入礦物絕緣油中，先機械攪拌25min后再超聲波振蕩8min，機械攪拌速度88 r/min，超聲波振蕩頻率28KHz；
（3）將真空混合后的新型變壓器油升至103℃，在18Pa的真空條件下控制高過載變壓器油流量2.9m3/h進行雙級真空過濾處理，處理后的高過載變壓器油閉口閃點為164.3℃，達到F級絕緣耐熱等級，滿足企業標準Q/GDW 11190-2014中高過載配電變壓器絕緣材料B級以上絕緣耐熱等級標準的要求。
實施例5
一種高過載變壓器油，所述高過載變壓器油由天然酯絕緣油與礦物絕緣油按體積百分比為57%：43%配制而成，其性能參數見表1。
所述天然酯絕緣油制備方法包括以下步驟：
（1）將大豆油加熱，以80r/min的速度攪拌，油溫加熱至72℃時，加入與油同溫的、濃度為8.5°Bé的NaOH溶液（用量為油重的12%），NaOH溶液添加結束持續攪拌l5min，將轉速降為40r/min，持續攪拌45min，靜置10h后，排去底部的皂角;
（2）將大豆油加熱至80℃，在100r/min的攪拌速度下加入90℃的蒸餾水進行水洗，蒸餾水用量為油重的15%，持續攪拌l5min后靜置2.5h，并排去底部廢水；
（3）重復步驟（2）直至步驟（2）中排放的廢水的pH在7-8之間；
（4）在1900Pa真空條件下，將大豆油加熱至105℃，進行真空脫水脫氣處理90min;
（5）在100pa真空條件下，將真空脫水脫氣處理后的大豆油溫度升至262℃時連續注入脫酸塔，大豆油注入流量控制在1450 L/h；同時，脫酸塔進行底部蒸汽噴射，蒸汽流量為大豆油注入流量的10%；
（6）脫酸后的天然酯絕緣油酸值若大于0.03mgKOH/g，繼續進行深度脫酸處理；所得天然酯絕緣油酸值小于0.03mgKOH/g，采用二級水冷方式進行冷卻，酸值0.0175mgKOH/g，閉口閃點273℃，擊穿電壓80.6kV，40℃運動粘度28.7mm2/s，耐熱等級R級以上。
所述礦物絕緣油與實施例1相同。
上述高過載變壓器油的制備工藝，包括以下步驟：
（1）將天然酯絕緣油在31Pa真空機械攪拌條件下加熱至95℃，攪拌速度92 r/min；
（2）保持天然酯絕緣油溫度為95℃，在31Pa真空條件下加入礦物絕緣油中，先機械攪拌22min后再超聲波振蕩10min，機械攪拌速度92 r/min，超聲波振蕩頻率25KHz；
（3）將真空混合后的新型變壓器油升至103℃，在18Pa的真空條件下控制高過載變壓器油流量2.3m3/h進行雙級真空過濾處理，處理后的高過載變壓器油閉口閃點為166.7℃，達到F級絕緣耐熱等級，滿足企業標準Q/GDW 11190-2014中高過載配電變壓器絕緣材料B級以上絕緣耐熱等級標準的要求。
實施例6
一種高過載變壓器油，所述高過載變壓器油由天然酯絕緣油與礦物絕緣油按體積百分比為44%：56%配制而成，其性能參數見表1。
所述天然酯絕緣油和礦物絕緣油與實施例5相同。
上述高過載變壓器油的制備工藝，包括以下步驟：
（1）將天然酯絕緣油在32Pa真空機械攪拌條件下加熱至92℃，攪拌速度100 r/min；
（2）保持天然酯絕緣油溫度為92℃，在32Pa真空條件下加入礦物絕緣油中，先機械攪拌20min后再超聲波振蕩9min，機械攪拌速度100 r/min，超聲波振蕩頻率30KHz；
（3）將真空混合后的新型變壓器油升至102℃，在30Pa的真空條件下控制高過載變壓器油流量2m3/h進行雙級真空過濾處理，處理后的高過載變壓器油閉口閃點為158.9℃，達到F級絕緣耐熱等級，滿足企業標準Q/GDW 11190-2014中高過載配電變壓器絕緣材料B級以上絕緣耐熱等級標準的要求。
表1本發明實施例1-6制備的高過載變壓器油的性能參數
由表1可知，本發明實施例1-6制備的高過載變壓器油，結合了礦物絕緣油抗氧化能力強，流動性好的優點，相比單一的天然酯絕緣油具有更好的流動性，可以保證變壓器具有良好的散熱，價格低，具有良好的推廣應用前景；相比單一的礦物絕緣油，高過載變壓器油結合了天然酯絕緣油燃點高、電氣性能優良等優勢，具有更高的擊穿電壓值和更高的閉口閃點值，有效提高高過載能力變壓器的過載能力，同時改善了變壓器油因泄露造成的環境污染等問題。
以上實施例只是為本發明進行了詳細的說明，并不是為了限制本發明的保護范圍。在不脫離本發明的宗旨和范圍的情況下，對本發明的技術方案進行修改或者等同替換，均應涵蓋在本發明的權利要求范圍之內。