在全球能源结构加速转型、环保要求愈发严苛的大背景下，电抗器作为电力系统中保障电网稳定运行与电能高效传输的关键设备，其技术革新与升级势在必行。传统电抗器的弊端逐渐凸显，而天然酯绝缘油电抗器凭借自身独特优势，成为行业研究与发展的新方向，有望引领电抗器领域进入绿色低碳新时代。

  一、天然酯绝缘油电抗器核心部件的优化设计

  (一)绝缘油：性能与环保兼顾的选择

  绝缘油对于电抗器的稳定运行至关重要，其性能直接影响电抗器的绝缘强度、散热效果等。天然酯绝缘油在绝缘性能上表现出色，击穿电压远超矿物油，相对介电常数接近油浸绝缘纸板，能使油纸绝缘系统电场分布更均匀，提升电压承受能力。但天然酯亲水性导致含水量高，酸值易偏高，影响绝缘性能，因此生产中需采用化学脱酸、真空过滤等方式控制酸值与含水量。其氧化安定性差，需添加抗氧化剂和金属离子钝化剂来延缓氧化、延长使用寿命。从环保角度看，天然酯绝缘油从天然油料作物提取，生物降解性和环境相容性好，碳排放量仅为矿物油的 1/64，温室气体产生量只有矿物油的 1.8%，是极具潜力的环保型绝缘介质。国际上主流的有 BIOTEMP、Envirotemp FR3 等，国内广泛应用 RAPO、NP 等，选择时需综合考量多方面因素。

  (二)铁芯：结构与材料的协同优化

  铁芯在电抗器中起到增强电感量、平滑电流波形等关键作用。《2025-2030年全球及中国电抗器行业市场现状调研及发展前景分析报告》指出，在材料选择上，冷轧硅钢片等高导磁性、低损耗的铁磁材料常用于大功率电抗器。铁芯结构设计同样重要，传统多层铁芯饼叠加方式配合径向辐射状叠片，可减少涡流损耗。采用立体卷铁芯设计，由 3 个等尺寸单框铁芯拼成等边三角形，截面接近圆形，能平衡三相磁路，降低漏磁和涡流损耗。卷制时保证硅钢卷绕紧密无接缝，精确控制尺寸，还需经真空充氮退火处理，优化电磁性能，提高电抗器过载能力。同时，可靠的压紧装置如防磁螺杆拉紧，可减少铁芯饼间振动和噪声。

  (三)绕组：导电与散热的精心设计

  绕组作为电抗器的核心导电部分，材料多选用纯铜导线或铝线。高压线段用大宽度优质组合铜导线优化冲击电位和梯度分布，末端用优质薄型铜扁线制成的换位导线降低涡流损耗。结构设计上，采用纠结、内屏等布局提高导线填充效率，绕制时多相并联，精确控制匝数、层数等参数，保证电感和电流分布。层间绝缘材料选择至关重要，需综合考虑机械强度、耐热性等因素。通过设置横向和轴向油道引导油流散热，针对低温升要求，优化轴向油道为上下对齐的层间油道，提升散热效率。同时，基于相关计算确定绝缘结构，控制线圈匝间工作场强在 2 kV/mm 以下，增强抗冲击和耐电能力。

  (四)储油柜：保障电抗器稳定运行的关键

  储油柜对电抗器正常运行和寿命延长意义重大，具备储存补偿绝缘油、隔绝空气等功能。设计时需注重密封性能，能自动调整油量保持油位稳定，利于散热且便于检查维护。金属波纹密封式储油柜因满足多方面需求成为首选，其波纹膨胀体采用跑道型结构，可随油温伸缩实现体积补偿与散热。鉴于天然酯绝缘油特性，储油柜采用全密封结构，材料选择 304 不锈钢等耐腐蚀、高强度金属。适当扩大与油箱本体连接管径提升散热性能，采用数字传感系统或指针式油表并设置报警功能，监控油位确保安全。

  (五)冷却装置：克服天然酯特性的散热优化

  电抗器运行时会产生大量热量，绝缘油是主要散热介质。但天然酯绝缘油运动黏度大、倾点高，低温流动性差，散热不如矿物油，会加剧电抗器顶层与底层油温差异。优化冷却系统可增加散热器数量，提升自然冷却效果;在器身外部装设风机，加速热对流;若强制风冷不足，采用强油循环冷却，配备合适功率油泵。同时，优化散热器油道宽度并引入防堵塞设计，保障绝缘油循环畅通，解决天然酯绝缘油散热难题。

  二、天然酯绝缘油电抗器的整体性能评估

  (一)散热性能：高效稳定的温度控制

  与干式电抗器相比，天然酯绝缘油电抗器将绕组和铁芯浸入绝缘油，利用天然酯导热性提高散热效果，现场检测显示其平均噪声比干式铁芯电抗器降低 15 dB，整体温升控制在 60 ℃以内。与矿物油电抗器相比，通过优化内部油道、储油柜连接管径等，天然酯绝缘油电抗器温升控制能力更优，在相同额定容量和温升限值下，过负荷能力更强，能在更高温度安全运行，有效解决内部电场分布不均问题。

  (二)绝缘性能：可靠安全的绝缘保障

  天然酯绝缘油高击穿电压和低介质损耗因数的电气性能，增强了电抗器绝缘强度，降低能耗。其亲水特性吸收绝缘纸热解水分，抑制纤维素热水解反应，提升油浸纸电气强度。同时，与纤维素发生酯交换反应，保护固体绝缘材料，延缓热老化，降低绝缘油老化问题，延长电抗器使用寿命，有效防范漏电、短路等故障风险，提高安全性和可靠性。

  (三)环保性能：绿色可持续的环保优势

  天然酯绝缘油电抗器的绝缘油源于可再生资源，生物降解率超 97%，全寿命周期碳排放量仅为矿物油的 1/64，温室气体产生量只有矿物油的 1.8%。制造和运行过程中，其能耗与排放远低于传统矿物油，设备退役或维护时，废弃天然酯能迅速自然分解，避免污染土壤和水源，且不含有害重金属和化学物质，降低运维过程中的环境和健康风险，符合环保要求。

  (四)安全性能：低风险的防火防爆特性

  天然酯绝缘油闪点高于 300℃、燃点高于 350℃，运行中不产生可燃气体，火灾与爆炸风险低。金属热表面试验和燃烧盘试验表明，其可耐受短时 800℃局部过热不被引燃，更难点燃，具有不易燃、自熄特点。实验证明，极端火灾情况下，天然酯绝缘油变压器能保持 30 min 不燃不爆，为消防救援争取时间，体现了天然酯绝缘油电抗器卓越的安全性能，可有效保护设备和人员安全。

  三、天然酯绝缘油电抗器的实际应用与发展前景

  天然酯绝缘油电抗器在电力系统中应用广泛，涵盖电压调节、短路电流限制等多个方面。2024年6月27日，全国首台 10 kV 低噪声天然酯绝缘油电抗器在临沂成功投运，该电抗器采用深度脱酸植物油，设计独特，有效降低噪音、提升散热效率，具备低碳环保等显著优势。

  随着新能源产业发展和智能电网建设，天然酯绝缘油电抗器在风电、光伏等新能源领域前景广阔。其环保、安全特性契合新能源绿色发展理念，适用于环保要求高的城市核心区域、动植物保护区等场所，以及对消防、过载能力有特定要求的企业电站，展现出巨大市场潜力，将有力推动电力装备绿色低碳转型。

  综上所述，天然酯绝缘油电抗器通过对核心部件的优化设计，在散热、绝缘、环保和安全等性能上表现优异，已在实际应用中取得良好成果，未来发展前景十分可观。然而，天然酯绝缘油在抗氧化性、黏度等方面仍存在不足，需要进一步加强技术创新和试点实践，解决现存问题，提高其综合性能和使用寿命，使其在电力行业尤其是新能源领域发挥更大作用，助力实现绿色、低碳变电站建设目标，推动电抗器行业朝着更加环保、高效、安全的方向发展 。