Bestimmung der Grenzflächenspannung von Transformatorenöl
I. Überblick
Transformatorenöl ist ein mineralisches Isolieröl, das durch Tiefraffination 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 von Transformatorenöl bestimmt direkt die Betriebssicherheit und Lebensdauer von Hochspannungs-Elektrogeräten, und die Öl-Wasser-Grenzflächenspannung 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, wobei polare Verunreinigungen wie organische Säuren und kolloidale Substanzen entstehen, die die Öl-Wasser-Grenzflächenspannung 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 Ausrüstung
1. Experimentelle Proben: Nr. 25 Mineralöl-Isolieröl (1 Gruppe neuer Ölprobe und 1 Gruppe von im Betrieb befindlicher Ölprobe aus dem Feld)
2. Kerninstrument: SH107 Automatisches Grenzflächen-Tensiometer (mit speziellem Platinring, Probenprüfbecher, 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
Die Prüfgeräte werden gemäß den Anforderungen von GB 6541 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 vollständig rotglühend gebrannt werden, um organische Oberflächenstoffe vollständig zu entfernen; nach dem Eintauchen und Waschen mit heißer Chromsäure-Reinigungslösung zur Entfernung von Öl muss der Probenbecher bis zur Neutralität mit doppelt destilliertem Wasser gespült und umgedreht in einer staubfreien Umgebung zur späteren Verwendung gelagert werden, 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 in den sauberen Probenbecher bis zur angegebenen Skalenlinie, stellen Sie den Probenbecher in die Mitte der Probenwaage, und das Instrument führt den Prüfprozess automatisch durch. In der 25°C-Konstanttemperaturumgebung muss der kalibrierte Grenzflächenspannungswert von reinem Wasser im Bereich von 71~72 mN/m stabil sein, und die Probenprüfung kann erst nach erfolgreicher Kalibrierung durchgeführt werden.
4. Einstellung der Prüfparameter
Rufen Sie die Parametereinstellungs-Schnittstelle auf, bestätigen Sie die Kernparameter wie Drahtradius, Ringradius, Dichte der schweren Flüssigkeit (Wasser) und Dichte der leichten Flüssigkeit (zu prüfende Ölprobe) gemäß den Prüfproben- 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 in den sauberen Probenbecher bis zur unteren Skalenlinie, stellen Sie den Probenbecher in die Mitte der Probenwaage, klicken Sie, um die Probenprüf-Schnittstelle aufzurufen, und das Instrument passt automatisch die Höhe der Hubplattform an, um den Platinring genau 5 mm in die wässrige Phase eintauchen zu lassen; gießen Sie dann langsam das zu prüfende Transformatorenöl entlang der Becherwand bis zur oberen Skalenlinie, um Luftblasen zu vermeiden, lassen Sie es 30 Sekunden ruhen und klicken Sie auf "Weiter", das Instrument führt den gesamten Prüfprozess automatisch durch und zeigt die dynamische Spannungsänderungskurve in Echtzeit an. Nach der Prüfung wird das Grenzflächenspannungsergebnis automatisch berechnet und gespeichert, und der Prüfbericht kann bei Bedarf direkt ausgedruckt werden.
6. Parallelprüfung
Führen Sie 3 Parallelprüfungen an derselben Probe durch, um die Wiederholbarkeit und Stabilität der Prüfergebnisse zu überprüfen.
V. Datenanalyse und Ergebnisbewertung
In diesem Test wurde der SH107 Automatische Grenzflächen-Tensiometer verwendet, um die Grenzflächenspannung von neuem Transformatorenöl und im Betrieb befindlichen Transformatorenölproben in einer 25°C-Konstanttemperaturumgebung zu testen. Die Ergebnisse von 3 Parallelprüfungen sind wie folgt:
| Probentyp | 1. Messwert (mN/m) | 2. Messwert (mN/m) | 3. Messwert (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 Grenzwerte 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 der SH107 Automatische Grenzflächen-Tensiometer eine Prüfgenauigkeit 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 Farb-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 Prüfeffizienz und stabilen und zuverlässigen Ergebnissen. Es eignet sich für die Detektion von Grenzflächenspannung und Oberflächenspannung von Flüssigkeiten in den Branchen Elektrizität, Erdöl, Chemie, Wareninspektion, wissenschaftliche Forschung und vielen anderen.