變壓器油中抗氧化劑的電化學行為及測定

于衛衛，朱志平華電電力科學研究院；長沙理工大學化學與生物工程學院

變壓器油中抗氧化劑的電化學行為及測定

于衛衛1，朱志平2
1華電電力科學研究院；2長沙理工大學化學與生物工程學院

為了保證變壓器油運行的安全性，電網需要不斷不定時的檢測變壓器油中T501的含量，該文利用階梯波伏安法，研究了T501的電化學行為，結果表明：優化條件下，變壓器油中T501的質量分數C，在0.05%～0.5%范圍內與其峰電流Ip呈現良好線性關系，從而建立了一種新的T501含量的電化學檢測方法。

抗氧化劑；變壓器油；階梯波伏安法；電化學

2,6-二叔丁基對甲酚（T501）是目前變壓器油中使用最廣泛的一種抗氧化劑，目前其常用檢測方法主要有液相色譜法、分光光度法、紅外光譜法三種[2-3]，但這三種方法均存在樣品預處理復雜、過程過于費時等缺陷，因此，急需建立一種新的T501含量的檢測方法以彌補傳統方法所存在的不足。本文采用階梯波伏安法，對T501抗氧化劑的電化學特性進行研究，并建立了一種新的電化學檢測方法，該方法大大加快了變壓器油中T501含量的測定速度，具有較高的實用性。

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

CHI660C電化學工作站；LC-20AT高效液相色譜儀；KQ-100DB超聲波清洗器；三電極體系：石墨電極為工作電極，217型飽和甘汞電極為參比電極，213型鉑電極為對電極；實驗室分散乳化均質機。空白變壓器油（不含T501），實驗用水為去離子水，所用試劑均為分析純。

1.2 試驗方法

將一定質量的T501溶于50ml的電解質中，采用階梯波伏安法（參數設定為：初始電位1.5V、終止電位-1.5V、電位增量10mV），分別考察酸堿鹽等不同電解質溶質以及其濃度對T501氧化峰峰電流的影響。

準確移取T501含量（質量分數）為0.05%、0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%的標準油樣各1.5000g，利用均質機，分別均勻溶解于50ml最佳電解質溶液中，在初始電位-0.05V、終止電位-0.35V、電位增量6mV條件下，采用階梯波伏安法進項電化學檢測，繪制T501質量分數C與其峰電流Ip（μA）的校正曲線，同時對標準樣品處理后進行回收率實驗。

2 結果與討論

2.1 電解質中溶質的種類及其濃度對T501峰電流的影響

將0.5000g的T501溶于50ml的電解質中，以直徑4mm的石墨電極為工作電極，采用階梯波伏安法，分別考察酸堿鹽等不同電解質溶質的乙醇溶液（溶質濃度0.20mol/L）對T501氧化峰峰電流的影響，實驗結果見表1，表1表明：堿為溶解質時T501的峰電流遠遠大于酸或鹽為溶解質時T501的峰電流，并且KOH為溶解質時T501氧化峰的峰電流＞NaOH為溶解質時T501的峰電流。故KOH為電解質溶液的最佳溶解質。

表1不同電解質下T501抗氧化劑的電化學檢測結果

峰電流（10-5A）35.22 33.93 7.695 7.934 6.807 5.854電解質KOH NaOH CaCl2MgCl2H2SO4HCl可行性可行可行可行可行可行可行

圖1 KOH濃度對電化學檢測結果的影響

將0.0500g的T501溶于50ml的電解質中，以直徑4mm的石墨電極為工作電極，分別考察了電解質中KOH的濃度對T501氧化峰的影響，實驗結果見圖1。從圖1可以看出：T501的峰電流隨著KOH濃度的增加而增大；當KOH濃度達到0.12mol/L后，T501氧化峰峰電流隨著電解質中KOH濃度的增大而幾乎不變。故采用階梯波伏安法對T501進行電化學分析時，電解質溶液中KOH的濃度應大于0.12mol/L。

綜合所述，使用階梯波伏安法檢測變壓器油中T501含量時，所需最佳電解質溶液為KOH-乙醇溶液（KOH＞0.12mol/L）。

2.2 工作曲線

選取階梯波伏安法：初始電位-0.05V、終止電位-0.35V、電位增量6mV，以石墨電極（Φ 6mm）為工作電極，對標準油樣進行電化學測試，標準油樣與電解質溶液比例為1.5000g：50ml，實驗結果見圖2。結果表明：在0.05%～0.5%范圍內，變壓器油中T501的質量分數C與其峰電流Ip有良好的線性關系，工作曲線回歸方程為C= 0.05506*Ip-0.19524（r=0.99995），檢出限（S/N=3）為0.043%。

表3 在運行變壓器油實驗結果

圖2 標準油樣的階梯波伏安曲線圖（T501濃度：0.05%～0.50%）

2.3 樣品分析

取標準油樣（T501質量分數0.10%）0.7500g 3份，分別加入相同質量的T501質量分數依次為0.20%、0.40%、0.50%的標樣，按照上述方法進行電化學實驗，計算其回收率，實驗結果見表2。

表2 加標回收實驗結果

2.4 運行變壓器油中抗氧化劑T501含量的測定

選取種類以及電壓等級均不同的在運行變壓器油，按照前述電化學方法和國標法（液相色譜法）分別進行實驗，然后對實驗結果依次進行F檢驗和t檢驗，以判斷兩組數據是否存在顯著性差異，實驗結果見表3。實驗結果表明：電化學方法和國標法所測結果不存在顯著性差異（F值＜Fp,f（p=0.95,n1=n2=5）=6.39，t值＜tp,f（p=0.95,n1=n2=5）=2.31），即在運行變壓器油中化學成分的不同對前述方法的準確性無影響。

3 結論

通過研究T501的電化學行為，建立了一種新的測量變壓器油中T501含量的階梯波電化學方法，且變壓器油中化學成分的不同對前述方法的準確性無影響，具有很好的實用性，對于保證變壓器油運行的安全性有很大的意義。

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于衛衛（1987-），男，漢族，河南開封市人，助理工程師，碩士，單位：華電電力科學研究院，研究方向：電廠化學。

朱志平（1963-），男，漢族，湖南長沙市人，教授，博士，單位：長沙理工大學化學與生物工程學院，研究方向：電廠化學。