變壓器油性能測(cè)試及現(xiàn)代分析技術(shù)應(yīng)用研究

亓秋波 張瑞強(qiáng) 李嬙

摘? ?要：在電力系統(tǒng)中，變壓器是不可或缺的重要設(shè)備之一，變壓器油在變壓器運(yùn)行的過程中，主要起散熱冷卻和絕緣的作用，能夠有效防止電暈及電弧放電的產(chǎn)生。變壓器油是石油通過預(yù)處理、分餾、精制、調(diào)合等步驟后得到的一種產(chǎn)物，它的主要成分為化合物，如烷烴、芳香族不飽和烴、環(huán)烷族飽和烴等。本文從變壓器油性能的關(guān)鍵指標(biāo)分析入手，論述了現(xiàn)代分析技術(shù)在變壓器油性能測(cè)試中的應(yīng)用。期望通過本文的研究能夠?qū)Υ龠M(jìn)變壓器油性能的提升及電力變壓器的穩(wěn)定運(yùn)行有所幫助。

關(guān)鍵詞：變壓器油? 性能? 分析技術(shù)

中圖分類號(hào)：TP274? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-098X（2019）09（c）-0100-02

1? 變壓器油性能的關(guān)鍵指標(biāo)

變壓器油是石油通過預(yù)處理、分餾、精制、調(diào)合等步驟后得到的一種產(chǎn)物，主要成分為烷烴、芳香族不飽和烴、環(huán)烷族飽和烴等化合物。

1.1 物理性能

1.1.1 密度

變壓器油的密度與溫度有直接關(guān)系。當(dāng)溫度20℃時(shí)，新變壓器油的密度一般低于0.895kg/m3。因油的密度相對(duì)較小，使得變壓器油中的雜質(zhì)與水分容易發(fā)生沉淀。

1.1.2 運(yùn)動(dòng)粘度

變壓器油粘度的高低與其流動(dòng)性有關(guān)。粘度越大越難流動(dòng)。溫度40℃時(shí)，新變壓器油的粘度小于12mm2/s，變壓器油的流動(dòng)較好，可發(fā)揮出較為理想的散熱效果。

1.1.3 傾點(diǎn)

變壓器油的粘度會(huì)隨溫度的變化而變化。在規(guī)定條件下，被冷卻的變壓器油能流動(dòng)的最低溫度即為傾點(diǎn)。對(duì)于變壓器油而言，傾點(diǎn)越低，流散熱性能越好。

1.1.4 閃點(diǎn)

在對(duì)變壓器油進(jìn)行加熱后，由于受熱所產(chǎn)生的蒸汽會(huì)與空氣混合，當(dāng)遇到明火時(shí)會(huì)燃燒，引起燃燒的最低溫度就是變壓器油的閃點(diǎn)。閃點(diǎn)越高表明變壓器的性能越好，新油最低不得低于135℃。

1.2 化學(xué)性能

1.2.1 酸值

變壓器油是一種化合物，酸值是計(jì)量化合物中游離羧酸基團(tuán)數(shù)量的標(biāo)準(zhǔn)。具體而言，就是變壓器油中游離酸的含量。酸值的大小與變壓器油的劣化和氧化程度有關(guān)，酸值越高，氧化越嚴(yán)重，性能越差。

1.2.2 氧化安定性

當(dāng)變壓器油與空氣發(fā)生長(zhǎng)時(shí)間接觸，并在受熱的條件下會(huì)氧化成酸、樹脂，產(chǎn)生沉淀物，這是變壓器油的老化現(xiàn)象。而安定性是變壓器油抗老化的能力，變壓器油的安定度越高，性能越好。

1.2.3 腐蝕性硫

所謂的腐蝕性硫具體是指能夠?qū)饘僭斐筛g的活性硫化物或是游離硫。我國相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，新油和運(yùn)行中油中腐蝕性硫指標(biāo)為非腐蝕性，而國際標(biāo)準(zhǔn)IEC60296新變壓器油中規(guī)定DBDS（二芐基二硫醚）的質(zhì)量分?jǐn)?shù)應(yīng)小于5mg/kg。

2? 現(xiàn)代分析技術(shù)在變壓器油性能測(cè)試中的應(yīng)用

在對(duì)變壓器油的性能進(jìn)行測(cè)試的過程中，可以采用現(xiàn)代分析技術(shù)中的色譜技術(shù)和光譜技術(shù)等。下面分別對(duì)這兩種技術(shù)的具體應(yīng)用進(jìn)行分析。

2.1 色譜技術(shù)在變壓器油性能測(cè)試中的應(yīng)用

2.1.1 技術(shù)原理

色譜技術(shù)檢測(cè)分析的基本原理如下：基于混合物中，各個(gè)組分在兩相中分配系數(shù)不同這一前提條件，當(dāng)流動(dòng)相推動(dòng)樣品通過固定相時(shí)，在兩相中進(jìn)行連續(xù)反復(fù)、多次分配形成差速移動(dòng)，進(jìn)而達(dá)到分離的目的。色譜技術(shù)中，較為常用的有氣相色譜和液相色譜兩類。

2.1.2 具體應(yīng)用

在變壓器油的性能測(cè)試中，可運(yùn)用液相色譜技術(shù)對(duì)腐蝕性硫進(jìn)行檢測(cè)。目前，對(duì)變壓器油中腐蝕性硫的定量分析主要是檢測(cè)其中的活性物質(zhì)DBDS，采用的檢測(cè)方法為高效液相色譜分析法，即HPLC。具體的檢測(cè)分析過程如下：

（1）試樣預(yù)處理。在對(duì)試樣進(jìn)行預(yù)處理過程中可采用甲醇萃取法。操作要點(diǎn)如下：取待測(cè)變壓器油5.0mL與5.0mL的甲醇相混合，裝入到10mL的離心管當(dāng)中，置于振蕩儀中，將儀器的轉(zhuǎn)速設(shè)定為每分鐘2500r，振蕩持續(xù)時(shí)間控制在10min，取出之后在每分鐘4000r條件下進(jìn)行離心，時(shí)間為10min，隨后取出2.0mL的上清液，裝入潔凈的離心管中并置于烘烤箱內(nèi)進(jìn)行烘干，溫度控制在50℃，經(jīng)過烘干處理后，向離心管內(nèi)加入1.0mL的正己烷，經(jīng)過溶解之后進(jìn)行檢測(cè)。

（2）固相萃取。取1.5mL待測(cè)的變壓器油，利用正己烷將其稀釋成3.0mL，作為樣品，用2.0mL正己烷對(duì)氧化鋁固相萃取柱進(jìn)行活化處理，并將樣品裝入萃取柱當(dāng)中，以1.5mL的正己烷對(duì)萃取柱進(jìn)行淋洗3次，將樣品中的雜去除掉，可提高檢測(cè)的準(zhǔn)確性;用3.0mL的苯將DBDS洗脫于潔凈的離心管當(dāng)中，置于烘烤箱內(nèi)進(jìn)行烘干處理，溫度控制在50℃，最后向烘干的離心管中加入1.5mL正己烷經(jīng)溶解后進(jìn)行檢測(cè)。

（3）樣品檢測(cè)。分別利用甲醇萃取和固相萃取對(duì)新變壓器油和運(yùn)行中的變壓器油進(jìn)行DBDS檢測(cè)，為確保檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性，分別對(duì)每個(gè)樣品進(jìn)行2次測(cè)試，取平均值進(jìn)行計(jì)算，得出變壓器油中DBDS含量。

（4）結(jié)果分析。由表1中的檢測(cè)結(jié)果可見，新變壓器油中并未檢出DBDS，換言之，新油中不含腐蝕性硫，其性能符合現(xiàn)行規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的要求。而運(yùn)行中的變壓器油中檢出了DBDS，變壓器油在運(yùn)行過程中，可能會(huì)產(chǎn)生腐蝕性硫，從而導(dǎo)致其性能下降，必須采取相應(yīng)的方法解決處理，如更換新油等。

2.2 光譜技術(shù)在變壓器油性能測(cè)試中的應(yīng)用

變壓器油的生產(chǎn)廠家為保證變壓器油的抗氧化安定性，在生產(chǎn)時(shí)會(huì)加入抗氧化劑，其中一種為酚型抗氧化劑T501。對(duì)T501進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，可采用光譜技術(shù)中的紅外光譜法。

2.2.1 檢測(cè)原理

添加T501的變壓器油，在紅外光譜2.74?m波數(shù)處會(huì)出現(xiàn)吸峰值，該值的吸光度與T501濃度成正比，通過分析計(jì)算，可求出變壓器油中T501的含量。

2.2.2 具體應(yīng)用

（1）配置標(biāo)準(zhǔn)油。準(zhǔn)確稱取0.5g的T501，對(duì)其進(jìn)行加熱，使其溶于99.5g的基礎(chǔ)油當(dāng)中，這樣便可制成百分比含量為0.5%的T501標(biāo)準(zhǔn)油。利用標(biāo)準(zhǔn)油配置一系列不同含量的標(biāo)準(zhǔn)溶液，然后使用移液槍將標(biāo)準(zhǔn)油注入到液體吸收池當(dāng)中，整個(gè)過程要緩慢，注滿為止，將吸收池置于紅外光譜儀上，對(duì)紅外光譜進(jìn)行掃描，次數(shù)為3次，取平均值作為檢測(cè)結(jié)果。

（2）油樣測(cè)定。抽取標(biāo)準(zhǔn)油，注入到液體吸收池當(dāng)中，根據(jù)上述方法，對(duì)油樣的吸光度進(jìn)行測(cè)定，然后對(duì)吸光度值進(jìn)行計(jì)算。

（3）結(jié)果分析。由圖1可知，變壓器油中T501含量的標(biāo)準(zhǔn)曲線為y=8.497x+0.001，經(jīng)過計(jì)算后，可得出T501的百分比含量為0.0883%。以紅外光譜法，對(duì)變壓器油中的T501含量進(jìn)行測(cè)試，不但準(zhǔn)確性高、而且速度快。

3? 結(jié)語

綜上所述，變壓器油的性能直接關(guān)系到變壓器的運(yùn)行穩(wěn)定性。為此，應(yīng)當(dāng)采取合理可行的技術(shù)方法，對(duì)變壓器油的性能進(jìn)行測(cè)試，并依據(jù)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行分析，從而了解并掌握變壓器油的性能。限于篇幅，本文僅就現(xiàn)代分析技術(shù)中的色譜分析技術(shù)和光譜分析技術(shù)，在變壓器油性能測(cè)試中的應(yīng)用進(jìn)行論述，結(jié)果表明，這兩種分析技術(shù)準(zhǔn)確、可靠，具有良好的推廣使用價(jià)值。

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