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變壓器油界面張力檢測方法之準確性對比

來源:潤滑油 瀏覽 1063 次 發(fā)布時間:2024-04-08

變壓器油是變壓器內部重要的絕緣材料,油品質量直接影響到變壓器的電氣性能和運行壽命。在運行中,變壓器油在電氣設備中因受濕度、光線、金屬催化、水分及電場等因素的影響,會生成羧酸、醇等親水極性物質在油-水界面的定向排列會改變界面上分子排列狀況,從而降低界面張力。因此,界面張力是變壓器油標準中的一項重要指標,能夠反映新油在精煉時的純凈程度和在運行中油的氧化程度。


實驗儀器


儀器:本文采用芬蘭Kibron表面張力儀型號Delta-8測定界面張力。


方法:不同產品標準所采用的界面張力檢測方法不同,具體如表1和2所示??梢钥闯?,各方法的測量原理相同,測定絕緣油的界面張力的方法大都采用的是圓環(huán)法,主要區(qū)別就是界面形成后即非平衡條件、接近平衡條件及平衡條件下測試的保持時間不同。


表1變壓器油界面張力檢測方法

表2不同界面張力檢測方法試驗條件對比


結論與討論


由表3和圖1可得,界面張力均隨界面保持時間延長而降低。其中,新變壓器油的酯類油比礦物油的界面張力低很多,這是由于酯類油的分子結構具有親水性,使其界面張力相應減小。


表3新油不同試驗條件界面張力檢測結果對比

圖1新油的界面張力隨時間變化曲線


表4和圖2試驗結果表明,老化后的礦物油和酯類油的界面張力也隨界面保持時間延長而降低。與新油比,老化后變壓器油的界面張力均比新油的界面張力低,尤其是礦物油D油的界面張力從新油46mN/m左右降至16mN/m左右。表3數(shù)據(jù)顯示該樣品抗老化、氧化性較差,因此容易生成醛、酮、羧酸等老化產品,而這些老化產物均為極性物質,在油水界面上做定向排列,從而使油品老化后油水間界面張力降低。E和F油為合成酯變壓器油,雖然本身界面張力不高,但其氧化穩(wěn)定性較好,老化前后界面張力變化不明顯。


表4老化油不同試驗條件界面張力檢測結果對比

圖2老化油的界面張力隨時間變化曲線


對比圖3和圖4發(fā)現(xiàn),老化油界面張力隨著兩相界面的保持時間呈較明顯下降趨勢,說明這一過程在老化變壓器油中比在新變壓器油中更為明顯。


圖3新礦油和老化礦油的界面張力隨時間的變化曲線

圖4新酯類變壓器油和老化酯類變壓器油界面張力隨時間變化的曲線


IEC62961:2018方法介于ASTMD971方法和EN14210方法之間,在界面形成180s時測量界面張力更加符合實際,同時測量時間對測量結果影響較小。從圖3和圖4也可以看出,老化油的界面張力隨時間變化較為明顯,主要表現(xiàn)在界面張力曲線從30s到180s的變化斜率較大,而在界面形成的180s時測量界面張力數(shù)值與300s的測量數(shù)據(jù)很接近,可以提供一個較為真實的界面張力值,并且檢測時間相對較短。


新頒布的變壓器油國際標準IEC60296:2020《電工流體電氣設備用礦物絕緣油》,其界面張力檢測規(guī)定采用ASTMD971-2020方法和IEC62961:2018兩種方法,為了得到更有效的數(shù)據(jù)和滿足實驗室快速高效的日常檢測工作,推薦采用IEC62961:2018方法為宜。


結論


界面張力是反映變壓器油精制過程中潔凈程度的指標,并與油品的老化程度密切相關。國內外檢測變壓器油界面張力方法的主要區(qū)別在于界面形成后的保持時間不同。


實驗室通過采用圓環(huán)法考察測量時間對界面張力值的影響,結果表明老化油的界面張力受時間影響較為明顯,同時也說明變壓器油的界面張力與油的劣化程度密切相關。


通過考察不同方法測量時間對測量結果的影響,推薦采用IEC62961:2018方法對變壓器油進行界面張力的檢測,該方法既能減小因測試時間不同而引起的誤差,又能快速進行檢測。


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