Определение поверхностного напряжения трансформаторного масла

I. Обзор

  Трансформаторное масло – это минеральное электроизоляционное масло, получаемое путем глубокой переработки нефтяных фракций. Оно является основным жидким электроизоляционным средством в энергетической промышленности, широко используется в силовых трансформаторах, реакторах, измерительных трансформаторах, высоковольтных коммутационных аппаратах и другом электрооборудовании, выполняя ключевые функции изоляции, охлаждения и теплоотвода, дугогашения и мониторинга состояния оборудования. Качество трансформаторного масла напрямую определяет безопасность эксплуатации и срок службы высоковольтного электрооборудования, а межфазное натяжение масло-вода является ключевым показателем контроля качества для оценки чистоты, степени окислительного старения и степени загрязнения трансформаторного масла.

II. Цель эксперимента

  При длительной эксплуатации трансформаторное масло подвергается окислительному старению под действием высокой температуры, электрического поля и кислорода, образуя полярные примеси, такие как органические кислоты и коллоидные вещества, которые значительно снижают межфазное натяжение масло-вода. Поэтому изменение межфазного натяжения является сигналом раннего предупреждения о ухудшении качества трансформаторного масла, что может эффективно направлять техническое обслуживание оборудования и замену масла.

  Данный тест проводится в строгом соответствии с GB 6541-86 «Стандартный метод испытания межфазного натяжения масла по отношению к воде методом кольца для нефтепродуктов», а весь процесс обнаружения выполняется автоматическим межфазным тензиометром SH107, разработанным компанией Shandong Shengtai Instrument Co., Ltd. Прибор полностью соответствует требованиям стандартного метода и может точно и эффективно определять межфазное натяжение жидкость-жидкость и поверхностное натяжение жидкость-газ различных жидкостей.

III. Экспериментальные образцы, приборы и оборудование

1. Экспериментальные образцы: минеральное электроизоляционное трансформаторное масло № 25 (1 группа образцов нового масла и 1 группа образцов эксплуатируемого масла из эксплуатации на месте)

2. Основной прибор: автоматический межфазный тензиометр SH107 (с комплектом специального платинового кольца, пробирки для образцов, калибровочного груза 1 г)

3. Вспомогательные принадлежности и реактивы: дважды дистиллированная вода, петролейный эфир, ацетон, хромовая кислота, безводный этанол, спиртовка, безворсовая бумага для протирки линз

IV. Процедуры экспериментальной эксплуатации

1. Очистка и предварительная обработка приборов

  В строгом соответствии с требованиями GB 6541 приборы для испытаний тщательно очищаются: сначала пробирка и платиновое кольцо промываются петролейным эфиром для удаления остатков масла; затем последовательно промываются ацетоном и дважды дистиллированной водой; платиновое кольцо полностью прокаливается во внешнем пламени спиртовки докрасна для полного удаления поверхностных органических веществ; после погружения и промывки горячим хромовым раствором для удаления масла пробирка промывается дважды дистиллированной водой до нейтральной реакции и хранится вверх дном в чистой среде для последующего использования во избежание вторичного загрязнения.

2. Установка и отладка прибора

  Установите прибор на устойчивую платформу, свободную от ветра, сильных вибраций и помех от сильного воздушного потока, установите платиновое кольцо и опорный подвес, отрегулируйте три ножки в нижней части прибора так, чтобы пузырек уровня на чашке для образцов находился в центре, и убедитесь, что прибор находится в горизонтальном положении. Подключите питание AC220V, включите питание и прогрейте в течение 15 минут для стабилизации системы прибора.

3. Калибровка прибора

  Войдите в интерфейс работы с цветным сенсорным экраном и сначала выполните калибровку по весу: подвесьте соответствующий стандартный груз 1 г на платиновое кольцо, убедитесь, что погрешность индикации веса прибора находится в пределах ±0,010 г, и при необходимости повторно откалибруйте через функцию калибровки интерфейса, если отклонение превышает предел.

Затем выполните калибровку по чистой воде: налейте дважды дистиллированную воду в чистую пробирку до указанной метки, поместите пробирку в центр чашки для образцов, и прибор автоматически завершит процесс испытания. В среде с постоянной температурой 25°C откалиброванное значение межфазного натяжения чистой воды должно быть стабильным в диапазоне 71~72 мН/м, и испытание образцов может быть проведено только после успешной калибровки.

4. Настройка параметров испытания

  Войдите в интерфейс настройки параметров, подтвердите основные параметры, такие как радиус платиновой проволоки, радиус платинового кольца, плотность тяжелой жидкости (воды) и плотность легкой жидкости (испытываемого масляного образца) в соответствии с параметрами образца и прибора для испытаний, нажмите «Сохранить» после завершения настройки. Параметры настройки прибора по умолчанию установлены перед поставкой, и в обычных условиях модификация не требуется.

5. Испытание образца

  Сначала налейте дважды дистиллированную воду в чистую пробирку до нижней метки, поместите пробирку в центр чашки для образцов, нажмите, чтобы войти в интерфейс испытания образца, и прибор автоматически отрегулирует высоту подъемной платформы так, чтобы платиновое кольцо точно погрузилось на 5 мм в водную фазу; затем медленно налейте испытуемый образец трансформаторного масла вдоль стенки пробирки до верхней метки, избегая пузырьков воздуха, дайте отстояться в течение 30 секунд и нажмите «Продолжить», прибор автоматически завершит весь процесс испытания и отобразит кривую динамического изменения натяжения в реальном времени. После испытания результат межфазного натяжения будет автоматически рассчитан и сохранен, а отчет об испытании может быть распечатан по мере необходимости.

6. Параллельные испытания

  Проведите 3 параллельных испытания одного и того же образца для проверки повторяемости и стабильности результатов испытаний.

V. Анализ данных и оценка результатов

  В данном испытании использовался автоматический межфазный тензиометр SH107 для испытания межфазного натяжения нового трансформаторного масла и эксплуатируемого трансформаторного масла соответственно в среде с постоянной температурой 25°C. Результаты 3 параллельных испытаний следующие:

| Тип образца | Значение 1 (мН/м) | Значение 2 (мН/м) | Значение 3 (мН/м) | Среднее значение (мН/м) | Относительное отклонение |

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

| Новое трансформаторное масло | 43.52 | 43.68 | 43.59 | 43.60 | ≤0.2% |

| Эксплуатируемое трансформаторное масло | 22.05 | 22.17 | 22.08 | 22.10 | ≤0.3% |

Согласно требованиям GB/T 7595-2017 «Качество эксплуатируемых трансформаторных масел», межфазное натяжение нового трансформаторного масла перед вводом в эксплуатацию должно составлять ≥40 мН/м при 25°C; межфазное натяжение эксплуатируемого трансформаторного масла должно составлять ≥18 мН/м при 25°C.

  Результаты испытаний показывают, что среднее межфазное натяжение образца нового масла составляет 43,60 мН/м, что соответствует стандартным требованиям для нового масла, с чистым качеством масла и без явного окисления и загрязнения; среднее межфазное натяжение образца эксплуатируемого масла составляет 22,10 мН/м, что все еще находится в пределах допустимого значения стандарта, качество масла стабильно и может продолжать использоваться. Рекомендуется регулярно отслеживать изменение этого показателя в дальнейшем.

  Данное испытание подтверждает, что автоматический межфазный тензиометр SH107 имеет точность испытаний до 0,1 мН/м и повторяемость ≤0,3%, что полностью соответствует техническим требованиям стандарта GB 6541. Прибор использует человеко-машинный интерфейс с цветным сенсорным экраном, с простым и удобным управлением, и может автоматически завершать весь процесс калибровки, испытаний, расчета результатов, хранения и печати, что значительно снижает ошибки ручного управления, обеспечивая высокую эффективность испытаний и стабильные и надежные результаты. Он подходит для определения межфазного натяжения жидкостей и поверхностного натяжения в электроэнергетике, нефтегазовой, химической промышленности, товарной инспекции, научных исследованиях и многих других отраслях.