液體絕緣是確保變壓器安全運(yùn)行的重要手段之一。變壓器的主要功能是將高電壓轉(zhuǎn)換為低電壓。然而迄今為止，礦物油仍是工業(yè)電力系統(tǒng)中的主要絕緣液體，因此亟需開(kāi)發(fā)可持續(xù)的替代方案。
植物油與種子油正日益廣泛應(yīng)用于輸電設(shè)備的絕緣保護(hù)。國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）已為這類環(huán)保絕緣液體制定了相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)。
在發(fā)達(dá)國(guó)家，電力使用已成為日常生活的自然組成部分。從清晨開(kāi)燈到晚間觀看電視，再到設(shè)置次日鬧鐘，幾乎每一個(gè)生活場(chǎng)景都離不開(kāi)電力供應(yīng)。這正是全電氣化互聯(lián)社會(huì)的典型特征，人們理所當(dāng)然地認(rèn)為電力隨時(shí)都能滿足各種需求。然而，要實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，從公用事業(yè)公司、工業(yè)企業(yè)到社區(qū)電工，無(wú)數(shù)從業(yè)人員都必須確保電力系統(tǒng)符合各項(xiàng)安全與性能標(biāo)準(zhǔn)，而其中大多數(shù)標(biāo)準(zhǔn)均由國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）制定發(fā)布。
在新興國(guó)家，人們對(duì)電力使用遠(yuǎn)非如此隨意，反而更能深刻體會(huì)其價(jià)值。然而，隨著電力在全球范圍內(nèi)的普及程度不斷提高，越來(lái)越多曾經(jīng)無(wú)電可用的人群得以享受這一資源，此時(shí)國(guó)際電工委員會(huì)制定的安全與性能標(biāo)準(zhǔn)就顯得同樣至關(guān)重要。
在電力安全領(lǐng)域，輸電網(wǎng)的絕緣保護(hù)雖然很少成為頭條新聞，但卻至關(guān)重要。所有電氣設(shè)備都必須采用絕緣材料進(jìn)行防護(hù)，這類非導(dǎo)電物質(zhì)能夠阻斷電流通過(guò)，從而有效防止短路和觸電事故的發(fā)生。
液體絕緣是確保變壓器安全運(yùn)行的重要方式之一。變壓器的主要功能是將高壓電能轉(zhuǎn)換為低壓電能。采用液體絕緣材料主要因其具有良好的冷卻效應(yīng)，這對(duì)設(shè)備的高效節(jié)能運(yùn)行至關(guān)重要，可有效延長(zhǎng)使用壽命。據(jù)估算，全球變壓器使用的絕緣液體總量高達(dá)數(shù)十億升。
自20世紀(jì)初電力開(kāi)始應(yīng)用以來(lái)，絕緣液體便隨之廣泛投入使用。根據(jù)ResearchGate平臺(tái)的研究論文顯示，石油基油（即礦物油）因其優(yōu)異的老化特性、低粘度、易獲取和低成本等優(yōu)勢(shì)，自電力發(fā)展初期便一直是工業(yè)電力系統(tǒng)中的主要絕緣液體。值得注意的是，原油發(fā)現(xiàn)于19世紀(jì)中葉，其時(shí)間僅略早于電力技術(shù)的問(wèn)世。
然而即便在早期，礦物油的一些缺陷就已顯現(xiàn)。這種絕緣液體具有高易燃性，在容易發(fā)生火災(zāi)的場(chǎng)所使用存在安全隱患。因此自20世紀(jì)30年代起，電力行業(yè)開(kāi)始采用多氯聯(lián)苯（PCB）基絕緣液體。但多氯聯(lián)苯屬于劇毒難降解污染物。
美國(guó)通信業(yè)工人聯(lián)合會(huì)（該工會(huì)代表可能接觸多氯聯(lián)苯的從業(yè)人員）發(fā)布專業(yè)警示：多氯聯(lián)苯作為難降解有機(jī)污染物，其化學(xué)性質(zhì)極為穩(wěn)定，既無(wú)法通過(guò)自然途徑降解，也不會(huì)發(fā)生分子結(jié)構(gòu)裂解。長(zhǎng)期接觸這類物質(zhì)將導(dǎo)致人類和動(dòng)物面臨癌癥風(fēng)險(xiǎn)及其他重大健康威脅，同時(shí)還會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境造成難以修復(fù)的污染損害。
因此，多氯聯(lián)苯已在大多數(shù)國(guó)家被禁止使用。歐盟于20世紀(jì)70年代末至80年代初逐步淘汰了該物質(zhì)，但在禁令頒布前已使用此類物質(zhì)的變壓器中仍有殘留。國(guó)際電工委員會(huì)電氣設(shè)備絕緣液體標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)主席伊萬(wàn)卡·阿塔納索娃·赫林表示：“目前許多國(guó)家正在積極開(kāi)展含多氯聯(lián)苯設(shè)備的識(shí)別與安全處置工作。”
基于對(duì)更安全、更環(huán)保絕緣液體的迫切需求，全球科學(xué)家正全力開(kāi)發(fā)新型替代方案。這一研發(fā)進(jìn)程在過(guò)去四十年間顯著提速，其背后是公眾環(huán)保意識(shí)的普遍覺(jué)醒——人們不僅深刻認(rèn)識(shí)到污染危害，更積極尋求環(huán)境保護(hù)的有效途徑。
全球市場(chǎng)研究機(jī)構(gòu)MRFR預(yù)估，目前價(jià)值約16億美元的生物基變壓器油產(chǎn)業(yè)，到2032年有望實(shí)現(xiàn)7.3%的年均增長(zhǎng)率。當(dāng)前，生物基變壓器油在變壓器油市場(chǎng)的占有率約為35%。
盡管成本仍高于傳統(tǒng)絕緣液體，可持續(xù)、可再生、可降解且環(huán)保的絕緣物質(zhì)已得到實(shí)際應(yīng)用。礦物油的替代品包括植物油或種子油，這些生物可降解材料對(duì)環(huán)境毒性顯著降低。但據(jù)該研究顯示，此類替代品也存在一些缺陷，尤其是更易發(fā)生氧化反應(yīng)。
其他替代方案還包括源自生物廢料的生物基碳?xì)浠衔?，以及氣轉(zhuǎn)液（GTL）絕緣液體。阿塔納索娃-赫林解釋道：”根據(jù)我們的一項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，這些材料屬于未使用礦物油類別。”此外，回收利用廢棄礦物油也是一種可行的替代方案。
國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）60296標(biāo)準(zhǔn)被公認(rèn)為礦物絕緣油使用規(guī)范，其中也包括通過(guò)氣轉(zhuǎn)液工藝生產(chǎn)的生物基碳?xì)浠衔镆后w。該標(biāo)準(zhǔn)最新版于2020年發(fā)布，同時(shí)涵蓋傳統(tǒng)絕緣油的回收處理規(guī)范。國(guó)際電工委員會(huì)已制定該領(lǐng)域大部分安全與性能基準(zhǔn)，并日益聚焦環(huán)保要求。植物油等天然酯類的規(guī)范遵循IEC62770標(biāo)準(zhǔn)，而合成酯類則適用IEC61099標(biāo)準(zhǔn)，后者目前正在制定第三版修訂方案。
隨著全球邁向全電氣化時(shí)代，在國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）標(biāo)準(zhǔn)支持下，絕緣液體正變得比以往任何時(shí)候都更加重要，同時(shí)還需滿足日益嚴(yán)格的環(huán)保要求。