變(bian)壓(ya)(ya)器(qi)油是變(bian)壓(ya)(ya)器(qi)內部重要的(de)(de)絕緣材料，油品質量直接影響到變(bian)壓(ya)(ya)器(qi)的(de)(de)電氣(qi)性能和(he)運(yun)行壽命(ming)。在運(yun)行中(zhong)(zhong)，變(bian)壓(ya)(ya)器(qi)油在電氣(qi)設備(bei)中(zhong)(zhong)因受濕度、光線、金屬(shu)催(cui)化、水(shui)分及電場(chang)等因素的(de)(de)影響，會生成羧酸、醇等親水(shui)極(ji)性物質在油－水(shui)界面的(de)(de)定向排(pai)列會改變(bian)界面上(shang)分子排(pai)列狀況，從而降低界面張力。因此(ci)，界面張力是變(bian)壓(ya)(ya)器(qi)油標(biao)準中(zhong)(zhong)的(de)(de)一項重要指標(biao)，能夠反映新油在精煉時(shi)的(de)(de)純凈程(cheng)度和(he)在運(yun)行中(zhong)(zhong)油的(de)(de)氧化程(cheng)度。

實驗儀器

儀器：本文采用芬蘭Kibron表面張力儀型(xing)號Delta-8測定界面張力(li)。

方(fang)法(fa)：不同產品標(biao)準所采用的(de)(de)(de)界面(mian)張力(li)檢測(ce)(ce)方(fang)法(fa)不同，具體(ti)如表1和2所示。可以(yi)看出，各方(fang)法(fa)的(de)(de)(de)測(ce)(ce)量(liang)原理相同，測(ce)(ce)定絕緣油的(de)(de)(de)界面(mian)張力(li)的(de)(de)(de)方(fang)法(fa)大都采用的(de)(de)(de)是圓環法(fa)，主(zhu)要區別就(jiu)是界面(mian)形成后即非平(ping)(ping)衡(heng)條件(jian)(jian)(jian)、接近(jin)平(ping)(ping)衡(heng)條件(jian)(jian)(jian)及(ji)平(ping)(ping)衡(heng)條件(jian)(jian)(jian)下測(ce)(ce)試的(de)(de)(de)保持時間(jian)不同。

表1變壓(ya)器油界(jie)面(mian)張力檢測方(fang)法

表2不同(tong)界面張(zhang)力(li)檢(jian)測(ce)方法試驗條件對比(bi)

結論與討論

由(you)(you)表(biao)3和圖(tu)1可(ke)得(de)，界(jie)(jie)面張(zhang)力均(jun)隨界(jie)(jie)面保持時(shi)間延長而降低。其中，新變壓器油(you)(you)(you)的(de)酯類(lei)油(you)(you)(you)比(bi)礦物油(you)(you)(you)的(de)界(jie)(jie)面張(zhang)力低很多，這是由(you)(you)于酯類(lei)油(you)(you)(you)的(de)分子(zi)結構具有親水(shui)性(xing)，使其界(jie)(jie)面張(zhang)力相應減小。

表3新(xin)油不同試驗條件界面張力檢(jian)測結果對(dui)比

圖1新(xin)油的界面張力隨時間變化曲線

表4和圖2試驗結果表明(ming)(ming)，老(lao)化后(hou)的(de)礦(kuang)(kuang)物油(you)(you)(you)和酯類油(you)(you)(you)的(de)界(jie)(jie)(jie)面(mian)張力也隨界(jie)(jie)(jie)面(mian)保(bao)持時間(jian)延長而降(jiang)低(di)。與新(xin)油(you)(you)(you)比(bi)，老(lao)化后(hou)變壓(ya)器油(you)(you)(you)的(de)界(jie)(jie)(jie)面(mian)張力均比(bi)新(xin)油(you)(you)(you)的(de)界(jie)(jie)(jie)面(mian)張力低(di)，尤其是礦(kuang)(kuang)物油(you)(you)(you)D油(you)(you)(you)的(de)界(jie)(jie)(jie)面(mian)張力從(cong)新(xin)油(you)(you)(you)46mN/m左右降(jiang)至16mN/m左右。表3數(shu)據顯(xian)示該樣(yang)品(pin)抗老(lao)化、氧(yang)化性(xing)較(jiao)差，因(yin)此容易生成醛、酮、羧酸(suan)等(deng)老(lao)化產(chan)(chan)品(pin)，而這些(xie)老(lao)化產(chan)(chan)物均為(wei)極性(xing)物質，在(zai)油(you)(you)(you)水(shui)界(jie)(jie)(jie)面(mian)上做定(ding)向排列，從(cong)而使油(you)(you)(you)品(pin)老(lao)化后(hou)油(you)(you)(you)水(shui)間(jian)界(jie)(jie)(jie)面(mian)張力降(jiang)低(di)。E和F油(you)(you)(you)為(wei)合(he)成酯變壓(ya)器油(you)(you)(you)，雖然本身(shen)界(jie)(jie)(jie)面(mian)張力不(bu)(bu)高(gao)，但其氧(yang)化穩定(ding)性(xing)較(jiao)好，老(lao)化前后(hou)界(jie)(jie)(jie)面(mian)張力變化不(bu)(bu)明(ming)(ming)顯(xian)。

表4老化油不(bu)同試驗條(tiao)件界面(mian)張(zhang)力檢測結果對(dui)比

圖2老化油的(de)界面張(zhang)力(li)隨時間變(bian)化曲線

對比圖(tu)3和(he)圖(tu)4發現(xian)，老化(hua)(hua)油界面張力隨著(zhu)兩(liang)相(xiang)界面的保(bao)持時間呈較明(ming)(ming)顯(xian)下(xia)降趨勢，說明(ming)(ming)這(zhe)一(yi)過程(cheng)在老化(hua)(hua)變(bian)壓器(qi)(qi)油中(zhong)比在新變(bian)壓器(qi)(qi)油中(zhong)更為明(ming)(ming)顯(xian)。

圖3新(xin)礦油和老(lao)化礦油的界(jie)面張力隨時(shi)間的變(bian)化曲線

圖4新酯類變(bian)壓器油(you)和老化酯類變(bian)壓器油(you)界面(mian)張力隨時間變(bian)化的曲線

IEC62961:2018方法介于ASTMD971方法和EN14210方法之間(jian)，在界(jie)(jie)面形(xing)成180s時測(ce)量界(jie)(jie)面張(zhang)力(li)更加符合(he)實(shi)際，同時測(ce)量時間(jian)對測(ce)量結果影(ying)響較小。從圖3和圖4也可(ke)(ke)以看出，老化油的界(jie)(jie)面張(zhang)力(li)隨時間(jian)變(bian)化較為明顯，主要(yao)表現在界(jie)(jie)面張(zhang)力(li)曲(qu)線從30s到180s的變(bian)化斜率(lv)較大(da)，而在界(jie)(jie)面形(xing)成的180s時測(ce)量界(jie)(jie)面張(zhang)力(li)數值(zhi)與300s的測(ce)量數據很接近，可(ke)(ke)以提供一個較為真實(shi)的界(jie)(jie)面張(zhang)力(li)值(zhi)，并且檢(jian)測(ce)時間(jian)相對較短(duan)。

新頒布的(de)變壓器(qi)油國際標準IEC60296:2020《電工流(liu)體電氣(qi)設備用礦物絕緣油》，其界(jie)面張力檢測規定采用ASTMD971-2020方法(fa)(fa)和IEC62961:2018兩種方法(fa)(fa)，為(wei)了得到更(geng)有效的(de)數據和滿(man)足實驗(yan)室快(kuai)速高效的(de)日常(chang)檢測工作，推薦采用IEC62961:2018方法(fa)(fa)為(wei)宜。

結論

界(jie)面張力(li)是反映變壓器油精制過(guo)程中潔凈程度(du)的指標，并與油品的老化程度(du)密(mi)切相(xiang)關。國(guo)內外檢測變壓器油界(jie)面張力(li)方(fang)法的主要區別在于界(jie)面形成后的保持時間不同。

實驗(yan)室(shi)通過采(cai)用圓環法考察測量時間對(dui)界面張力值的影響，結(jie)果表(biao)明老(lao)化(hua)油(you)的界面張力受時間影響較(jiao)為明顯，同時也說明變(bian)壓器油(you)的界面張力與油(you)的劣化(hua)程(cheng)度密切(qie)相(xiang)關(guan)。

通過考察(cha)不(bu)同方(fang)法測量時(shi)間(jian)對(dui)測量結果的影(ying)響，推薦采用(yong)IEC62961:2018方(fang)法對(dui)變壓器油進(jin)行界面張力的檢(jian)測，該方(fang)法既能減小因測試時(shi)間(jian)不(bu)同而引起(qi)的誤差，又能快速進(jin)行檢(jian)測。