Bestimmung der Oberflächenspannung von Transformatoröl

I. Überblick

  Transformatorenöl ist ein mineralisches Isolieröl, das durch Tiefenraffination von Erdölfraktionen gewonnen wird. Es ist das zentrale flüssige Isoliermedium in der Energiewirtschaft und wird häufig in Leistungstransformatoren, Reaktoren, Messwandlern, Hochspannungsschaltanlagen und anderen elektrischen Geräten eingesetzt. Es erfüllt die Schlüsselfunktionen der Isolierung, Kühlung und Wärmeableitung, Lichtbogenlöschung und Überwachung des Gerätezustands. Die Qualität des Transformatorenöls bestimmt direkt die Betriebssicherheit und Lebensdauer von Hochspannungselektrogeräten, und die Grenzflächenspannung zwischen Öl und Wasser ist der zentrale Qualitätskontrollindikator zur Bewertung der Reinheit, des oxidativen Alterungsgrads und des Verschmutzungszustands von Transformatorenöl.

II. Experimenteller Zweck

  Während des Langzeitbetriebs altert Transformatorenöl unter dem Einfluss von hoher Temperatur, elektrischem Feld und Sauerstoff oxidativ, wodurch polare Verunreinigungen wie organische Säuren und kolloidale Substanzen entstehen, die die Grenzflächenspannung zwischen Öl und Wasser erheblich reduzieren. Daher ist die Änderung der Grenzflächenspannung ein Frühwarnsignal für die Verschlechterung der Qualität von Transformatorenöl, das die Geräteinstandhaltung und den Ölwechsel wirksam leiten kann.

  Dieser Test wird streng nach GB 6541-86 *Standard-Prüfverfahren für die Grenzflächenspannung von Öl gegen Wasser nach der Ringmethode für Erdölprodukte* durchgeführt, und der gesamte Detektionsprozess wird vom SH107 Automatischen Grenzflächen-Tensiometer, entwickelt von Shandong Shengtai Instrument Co., Ltd., abgeschlossen. Das Instrument erfüllt vollständig die Anforderungen der Standardmethode und kann die Bestimmung der Grenzflächenspannung von Flüssigkeit-Flüssigkeit und der Oberflächenspannung von Flüssigkeit-Gas verschiedener Flüssigkeiten genau und effizient durchführen.

III. Experimentelle Proben, Instrumente und Geräte

1. Experimentelle Proben: Nr. 25 Mineralöl-Isolieröl (1 Gruppe neuer Ölprobe und 1 Gruppe von im Betrieb befindlichen Ölproben aus dem Feld)

2. Kerninstrument: SH107 Automatisches Grenzflächen-Tensiometer (mit speziellem Platinring, Probenbecher, 1g Standard-Kalibriergewicht)

3. Hilfsgeräte und Reagenzien: doppelt destilliertes Wasser, Petrolether, Aceton, Chromsäure-Reinigungslösung, wasserfreier Ethanol, Alkoholbrenner, staubfreies Linsenreinigungspapier

IV. Experimentelle Bedienungsverfahren

1. Reinigung und Vorbehandlung der Geräte

  Gemäß den Anforderungen von GB 6541 werden die Prüfgeräte gründlich gereinigt: Zuerst werden der Probenbecher und der Platinring mit Petrolether gespült, um Ölreste zu entfernen; dann werden sie abwechselnd mit Aceton und doppelt destilliertem Wasser wiederholt gespült; der Platinring muss in der Außenflamme des Alkoholbrenners bis zur Rotglut vollständig ausgebrannt werden, um organische Oberflächenstoffe vollständig zu entfernen; nach dem Eintauchen und Waschen mit heißer Chromsäure-Reinigungslösung zur Entfernung von Öl wird der Probenbecher mit doppelt destilliertem Wasser bis zur Neutralität gespült und umgekehrt in einer staubfreien Umgebung zur späteren Verwendung gelagert, um eine sekundäre Kontamination zu vermeiden.

2. Instrumenteninstallation und -debugging

  Stellen Sie das Instrument auf eine stabile Plattform, die frei von Wind, starken Vibrationen und starker Luftstromstörung ist, installieren Sie den Platinring und den Stützaufhänger, stellen Sie die drei Füße an der Unterseite des Instruments so ein, dass die Wasserwaage auf der Probenwaage in der Mittelposition ist, und stellen Sie sicher, dass das Instrument in einer horizontalen Position ist. Schließen Sie die AC220V-Stromversorgung an, schalten Sie das Gerät ein und heizen Sie es 15 Minuten lang vor, um das Instrumentensystem zu stabilisieren.

3. Instrumentenkalibrierung

  Rufen Sie die Touchscreen-Bedienoberfläche des Instruments auf und führen Sie zuerst die Gewichtskalibrierung durch: Hängen Sie das passende 1g Standardgewicht an den Platinring, bestätigen Sie, dass der Gewichtsanzeigefehler des Instruments innerhalb von ±0,010 g liegt, und kalibrieren Sie bei Überschreitung des Grenzwerts über die Kalibrierfunktion der Schnittstelle neu.

Führen Sie dann die Kalibrierung mit reinem Wasser durch: Gießen Sie doppelt destilliertes Wasser bis zur angegebenen Skalenlinie in den sauberen Probenbecher, stellen Sie den Probenbecher in die Mitte der Probenwaage, und das Instrument führt den Testprozess automatisch durch. In der 25°C-Konstanttemperaturumgebung muss der kalibrierte Grenzflächenspannungswert von reinem Wasser stabil im Bereich von 71~72 mN/m liegen, und die Probenprüfung kann erst nach erfolgreicher Kalibrierung durchgeführt werden.

4. Einstellung der Testparameter

  Rufen Sie die Parametereinstellungs-Schnittstelle auf, bestätigen Sie die Kernparameter wie Radius des Platin-Drahtes, Radius des Platinrings, Dichte der schweren Flüssigkeit (Wasser) und Dichte der leichten Flüssigkeit (zu testende Ölprobe) gemäß den Testproben- und Geräteparametern, klicken Sie nach Abschluss der Einstellung auf Speichern. Die Standard-Parametereinstellungen des Instruments sind vor der Auslieferung abgeschlossen und erfordern unter normalen Umständen keine Änderung.

5. Probenprüfung

  Gießen Sie zuerst doppelt destilliertes Wasser bis zur unteren Skalenlinie in den sauberen Probenbecher, stellen Sie den Probenbecher in die Mitte der Probenwaage, klicken Sie, um die Probenprüfschnittstelle aufzurufen, und das Instrument passt automatisch die Höhe der Hebebühne an, um den Platinring genau 5 mm in die wässrige Phase eintauchen zu lassen; gießen Sie dann langsam die zu testende Transformatorenölprobe entlang der Becherwand bis zur oberen Skalenlinie, um Luftblasen zu vermeiden, lassen Sie sie 30 Sekunden ruhen und klicken Sie auf "Weiter", das Instrument führt den gesamten Testprozess automatisch durch und zeigt die dynamische Spannungsänderungskurve in Echtzeit an. Nach dem Test wird das Grenzflächenspannungsergebnis automatisch berechnet und gespeichert, und der Testbericht kann bei Bedarf direkt ausgedruckt werden.

6. Parallele Tests

  Führen Sie 3 parallele Tests an derselben Probe durch, um die Wiederholbarkeit und Stabilität der Testergebnisse zu überprüfen.

V. Datenanalyse und Ergebnisbewertung

  In diesem Test wurde das SH107 Automatische Grenzflächen-Tensiometer verwendet, um die Grenzflächenspannung von neuen Transformatorenölen und im Betrieb befindlichen Transformatorenölproben in einer 25°C-Konstanttemperaturumgebung zu testen. Die Ergebnisse von 3 parallelen Tests sind wie folgt:

| Probentyp | 1. Testwert (mN/m) | 2. Testwert (mN/m) | 3. Testwert (mN/m) | Durchschnittswert (mN/m) | Relative Abweichung |

|-------------|-----------------------|-----------------------|-----------------------|-----------------------|--------------------|

| Neues Transformatorenöl | 43,52 | 43,68 | 43,59 | 43,60 | ≤0,2% |

| Im Betrieb befindliches Transformatorenöl | 22,05 | 22,17 | 22,08 | 22,10 | ≤0,3% |

Gemäß den Anforderungen von GB/T 7595-2017 *Qualität von im Betrieb befindlichen Transformatorenölen* muss die Grenzflächenspannung von neuem Transformatorenöl vor der Inbetriebnahme bei 25°C ≥40 mN/m betragen; die Grenzflächenspannung von im Betrieb befindlichem Transformatorenöl muss bei 25°C ≥18 mN/m betragen.

  Die Testergebnisse zeigen, dass die durchschnittliche Grenzflächenspannung der neuen Ölprobe 43,60 mN/m beträgt, was den Standardanforderungen für neues Öl entspricht, mit reiner Ölqualität und keiner offensichtlichen Oxidation und Kontamination; die durchschnittliche Grenzflächenspannung der im Betrieb befindlichen Ölprobe beträgt 22,10 mN/m, was immer noch innerhalb der zulässigen Grenze des Standards liegt, die Ölqualität ist stabil und kann weiterhin verwendet werden. Es wird empfohlen, die Änderung dieses Index in der Folgezeit regelmäßig zu verfolgen und zu überwachen.

  Dieser Test bestätigt, dass das SH107 Automatische Grenzflächen-Tensiometer eine Testgenauigkeit von bis zu 0,1 mN/m und eine Wiederholbarkeit von ≤0,3 % aufweist, was die technischen Anforderungen des GB 6541-Standards vollständig erfüllt. Das Instrument verwendet eine Touchscreen-Mensch-Computer-Interaktion, mit einfacher und bequemer Bedienung, und kann den gesamten Prozess der Kalibrierung, Prüfung, Ergebnisberechnung, Speicherung und des Druckens automatisch abschließen, was manuelle Bedienungsfehler erheblich reduziert, mit hoher Testeffizienz und stabilen und zuverlässigen Ergebnissen. Es eignet sich für die Detektion von Flüssigkeitsgrenzflächenspannung und Oberflächenspannung in der Elektrizitätswirtschaft, Erdölindustrie, chemischen Industrie, Wareninspektion, wissenschaftlichen Forschung und vielen anderen Branchen.