原文：魏德曼中国
植物油作为一种绿色环保的液态绝缘介质，具有优越的阻燃性、耐热性和绝缘性能，可大幅度提高变压器的绝缘寿命以及供电的可靠性。植物油的自然降解率可达97%以上，并且可再生能力极强。植物油变压器的应用具有十分显著的经济效益和社会效益。
DPE绝缘纸是由100%天然木质纤维制作而成的，是一种专门应用于配电变压器高压线圈层间及高低压线圈间绝缘的新型绝缘纸（如图1），DPE绝缘纸具有更强的电气性能、干燥用时短、浸油速度快、耐热等级高等特性，这些特性可以优化变压器的整体设计，缩短变压器的干燥以及浸油时间，进而节约生产成本，提高产品的市场竞争力。
图1 DPE绝缘纸以及使用DPE制造的变压器线圈
植物油燃点和闪点高，完全满足高绝缘耐热等级的要求。植物油与高耐温的固体绝缘材料配合组成的变压器绝缘系统，可提高植物油变压器的温升限值，从而提高变压器的过载能力和使用寿命，经优化设计后，还可以降低变压器的重量和体积，进而降低变压器的生产成本，有利于植物油变压的推广和应用。
DPE绝缘纸属于B级（130℃）固体绝缘材料。在植物油中，DPE绝缘纸的耐温可达140℃。在植物油变压器中，DPE绝缘纸允许的最大温升为85℃，线圈最热点温度为120℃，绝缘系统温度为140℃（如图2）。
图2 基于IEEE标准要求测定的DPE绝缘纸耐热性能
根据标准IEC60076-14，在天然脂（植物）绝缘油中，耐热绝缘纸和DPE绝缘纸在变压器顶层油温、平均线圈温升、线圈热点的最大温升值对比（如图3）。从图表上看，耐热绝缘纸（耐温120℃）在平均线圈温升（K），线圈热点温升（K）均低于DPE绝缘纸(耐温140℃)在变压器相应位置的温升限值20K。较高的温升限值，因此变压器经过优化设计后，可以有效缩小变压器线圈的体积，降低电磁线的用量，从而降低变压器的生产成本；同时，较小的变压器线圈可以缩小变压器的外壳、降低变压器油使用量，进一步降低生产成本。
图3 天然脂（植物）绝缘油系统中耐热绝缘纸和DPE绝纸最大温升值对比
实验研究表明，最终决定绝缘纸机械强度的，是绝缘纸纸浆纤维间的结合力，纤维间的结合越充分越紧密，结合力就越强，绝缘纸的机械强度也就越高。DPE绝缘纸由于为100%天然木质纤维，木浆纤维之间结合充分紧密，使得DPE绝缘纸基纸具有优良的机械性能。优良的机械性能是作为变压器高压线圈层间绝缘材料的先决条件。在变压器运行过程中，线圈层间绝缘材料所在的位置将会承受多个方向的电磁力，特别是短时过载运行或者突发电路情况下，对绝缘纸的机械性能要求更高，因此使用DPE绝缘纸对于植物油变压器的稳定运行有非常重要的意义。DPE绝缘纸采用多层结构制作而成，可以大幅度提高绝缘纸内部纸浆分布的均匀度，可以做到几乎无针孔，具有良好的介电性能；同时，多层结构也为DPE绝缘提供了优良的抗张强度（纵向）、撕裂强度（横向）以及耐破强度。
植物油的主要成分是甘油三酸酯，甘油三酸酯中含有羟基和羰基等亲水基团，具有良好的水分吸附效应。在相同温度下，天然酯植物油的相对饱和含水量远远大于矿物油，当含水量超过500ppm后，天然酯植物油中的水分含量达到相对饱和，水分会从溶解水转变成分散水，在电场的作用下发送极化，沿着电场分布形成电场小桥，使得击穿电压降低（如图4）。
图4 击穿电压与含水量的相关性
在变压器绝缘系统中，绝缘纸水分含量是决定电气性能强弱的主要因素之一，水分含量越低，绝缘纸的电气性能越强（如图5）。
图5 固体绝缘材料含水量和电气强度的相关性
在独特的工程合成以及制造工艺帮助下，DPE绝缘纸的初始含水量低于传统绝缘纸，脱水速度也高于传统绝缘纸。DPE绝缘的纸烘干速度比传统绝缘纸烘干速度快20%-30%（如图6），在相同的烘干时间内，DPE绝缘纸具有更高的干燥程度，其电气性能也更强。由于绝缘纸采用天然木质纤维为基础原材料，相对于植物油，DPE绝缘纸的吸水能力更强，因此变压器浸入植物油后，DPE绝缘纸可以吸收植物油中的散水，降低植物油的含水量，进而提高植物油的击穿电压，提高变压器绝缘系统的绝缘强度。因此，使用DPE绝缘纸可以改善因植物油含水量高而导致的变压器寿命以及可靠性降低等问题。
图6 应用DPE绝缘纸与牛皮纸变压器干燥时间对比
国内外学者经过大量实验发现，固体绝缘材料老化到一定程度后，植物油浸绝缘材料的老化速度明显低于矿物油浸绝缘材料，而在绝缘材料的寿命末期，其将会失去大部分机械性能，固体绝缘材料会非常易碎。在变压器运行过程中，其内部的油浸绝缘纸会受到热、电、振动等方面的影响，使得油浸绝缘纸容易损坏或者被击穿，而且很难更新或替代。因此，变压器的理论运行寿命实际上是由变压器中固体绝缘材料的使用寿命决定。根据IEC60076-14标准，基于大量的绝缘纸老化实验证明，高热等级的绝缘纸在植物油中展现了更优良的寿命特性。
固体绝缘材料中的含水量是决定其使用寿命的一个主要因素之一，在相同的运行温度下，固体绝缘材料中的含水量越低，其使用寿命越强（如图9）。由于DPE绝缘纸干燥速度比传统绝缘材料高25%-30%，在相同的烘干时间内，DPE绝缘纸的含水量更低，其使用寿命也更长，变压器的运行寿命以及可靠性也更强。
图8 固体绝缘材料含水量和使用寿命的相关性
变压器器身浸油一般在室温环境（25℃）下进行。在室温条件下，天然酯植物油的黏度约是矿物油粘度的3倍（如图9）。目前对于因植物油较高的黏度而造成变压器散热性能下降的问题，主要采用了以下两种方式来解决：(1) 采用更高耐热等级的固体绝缘材料；（2）优化或增设变压器散热结构，采用强油循环冷却，显而易见，采用更高耐热等级的绝缘材料，对于生产商而言，无疑会降低变压器的生产成本。
图9 绝缘液体粘度与温度的相关性
DPE具有优良的吸油特性，无论在矿物油中还是在植物油中，DPE绝缘纸的吸油速度均比传统绝缘纸快25%左右（如图10），使用DPE绝缘纸无疑会大大降低植物油变压器浸油时间，提升变压器的生产效率，这种特性对于高粘度的植物油变压器更为重要。由于DPE绝缘纸吸油速度高，在相同的注油/浸油条件下，使用DPE绝缘纸可以降低变压器浸油时间，提升变压器的生产效率。绝缘纸经充分浸油后，其绝缘性能以及使用寿命要远高于未经浸油的绝缘纸，因此在相同的浸油时间内，DPE绝缘纸比传统绝缘纸吸油更充分，相比传统的绝缘纸，DPE在植物油中具有更强的耐电性能以及更长的使用寿命，使用DPE制造的植物油变压器也具有更强的可靠性以及更长的使用寿命。
图10 DPE绝缘纸与传统绝缘纸吸油速度对比
已经有数十家变压器制造商成功的将DPE绝缘纸应用于植物油变压器的绝缘系统，并且通过了相关的认证实验。DPE绝缘纸以其优良的性能，获得了变压器制造商的广泛好评。采用由DPE绝缘纸和植物油构成的油纸绝缘系统的配电变压器，能够有效提高变压器的抗过载能力、降低变压器损耗、提高绝缘寿命、提升供电的可靠性，符合国家配电变压器能效提升计划的要求，对国家全面推广应用环保、高效的植物油变压器的应用具有重要意义。