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超高壓變壓器油再利用的界面張力試驗(yàn)分析

2020-7-4 21:23:20

我國(guó)的大部分變壓器油采用的是礦物絕緣油，它來源于石油，是不可再生資源。主要成分包括烷烴、環(huán)烷族飽和烴和芳香族不飽和烴等化合物，俗稱方棚油，外觀呈淺黃色透明液體。在大型油浸式變壓器中主要起著絕緣、冷卻、滅弧等作用。一般情況下，變壓器油具有優(yōu)良 的 絕緣性能，雜質(zhì)少，色澤清晰。然而，變壓器經(jīng)過 長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行后，變壓器油會(huì)因溫度、電場(chǎng)和空氣的影響而逐 漸 老 化，并會(huì)產(chǎn)生氧化物或分解產(chǎn)物。同時(shí)，變壓器油也會(huì)腐蝕變壓器內(nèi)部的材料，形成小分子或膠體雜質(zhì)，這些物質(zhì)的存在會(huì)降低油的物理、化學(xué)性質(zhì)，進(jìn)而對(duì)絕緣油的電氣強(qiáng)度造成嚴(yán)重威脅，在嚴(yán)重的情況下，甚至?xí)?dǎo)致變壓器事故的發(fā)生。

吸附處理操作流程簡(jiǎn)單，加工效果好，設(shè)備運(yùn)行成本低等諸多優(yōu)點(diǎn)，在變壓器油處理領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用前景。老化后的變壓器油中的大部分物質(zhì)是可以重復(fù)利用的，因此對(duì)其進(jìn)行吸附處理是一種最好的方式。湖北省電網(wǎng)在用的變壓器油達(dá)1.5萬噸以上，按照每10年全部更換的標(biāo)準(zhǔn)，每年約產(chǎn)生廢油1500噸。如果將這些零散的廢油妥善處理后再利用，每年就能節(jié)約2000多萬元。國(guó)網(wǎng)湖北省電力有限公司孝感供電公司發(fā)明的“一種處理變壓器廢油的吸附劑及其生產(chǎn)方法”自2017年6月獲得香港特別行政區(qū)知識(shí)產(chǎn)權(quán)署發(fā)明專利申請(qǐng)受理 號(hào) 后，該項(xiàng)目技術(shù)已在全國(guó)推廣應(yīng)用，其研制的XDK新型顆粒狀吸附劑強(qiáng)度高、吸附效能好，使用方法簡(jiǎn)捷獨(dú)到，是電力用油現(xiàn)場(chǎng)再生的理想吸附劑。其利用分子吸附的手段，深度吸附油中有損于其理化性能的劣化物，使油品得以再生精制，能夠有效解決變壓器油介損大、酸值高，油泥析出影響散熱等問題，大幅減少了變壓器油的浪費(fèi)和換油頻次。

然而，在實(shí)際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)，吸附處理后加入抗氧化劑會(huì)導(dǎo)致油的界面張力降低，而界面張力是判別變壓器油老化程度的一項(xiàng)重要指標(biāo)。為了找出降低油界面張力的原因，本單位結(jié)合自主研發(fā)的油處理設(shè)備進(jìn)一步做了不同超高壓變壓器油再利用效果的對(duì)比試驗(yàn)。本研究的實(shí)施可進(jìn)一步完善變壓器油中添加抗氧化劑的標(biāo)準(zhǔn)，而且對(duì)變壓器的安全運(yùn)行以及延長(zhǎng)其運(yùn)行時(shí)間具有重要的實(shí)際意義。

1、試驗(yàn)藥品和器材

實(shí)驗(yàn)中用到材料的名稱、規(guī)格和產(chǎn)地見表1，實(shí)驗(yàn)儀器見表2。

2、試驗(yàn)方法

2.1、 再生油制作方法

制備玉賢、雙河２種不同再生油：玉賢、雙河變壓器油分別取1噸，并取適量油標(biāo)記為油樣1。油樣通過廢舊變壓器油再生裝置（見圖1和圖2），在55 ℃經(jīng)過國(guó)網(wǎng)孝感供電公司研制的 XDK 和 XDS混合吸附劑（油樣2％左右）吸附42ｈ，再開真空至吸附72ｈ之后就可得到再生后的變壓器油，取樣標(biāo)記 為油樣2。經(jīng)過吸附后旳油再加入0.1％的抗氧化劑，取樣標(biāo)記為油樣3。將各組油樣送往武漢湖北電科院進(jìn)行油樣界面張力的測(cè)試，測(cè)試油樣的介損、酸值、耐壓、水分等性能指標(biāo)。

2.2、 油樣性能的測(cè)試

在油樣性能測(cè)試中，所有的檢測(cè)項(xiàng)目均按照表3中所對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢測(cè)，確保試驗(yàn)所得的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。

3、 結(jié)果與分析

3.1、玉賢、雙河油樣性能指標(biāo)的測(cè)試結(jié)果

為了比較玉賢和雙河兩種油樣的差異，將玉賢和雙河油樣進(jìn)行對(duì)比測(cè)試 ，測(cè)試結(jié)果如表４所示。

3.2、 試驗(yàn)結(jié)果分析

測(cè)試數(shù)據(jù)表明：玉賢油樣的界面張力基本持平。雙河油樣老化后，油的界面張力降低了；經(jīng)過吸附處理后，油的顏色隨吸附時(shí)間的增長(zhǎng)逐漸變淡（見圖3），界面張力變大；吸附處理后加入0.1％的抗氧化劑T501降低了油的界面張力。

界面張力反映親水性極性分子的總量，親水性的物質(zhì)都可以降低界面張力，因?yàn)榻^緣油中的降凝劑（聚甲基丙酸值）、防銹劑等含有極性基團(tuán)羧基，所以油的界面張力隨其添加劑量變化而變化，添加劑量越大，界面張力下降越大。

老化后的變壓器油會(huì)產(chǎn)生極性物質(zhì)，促進(jìn) 極性基團(tuán)向水轉(zhuǎn)移，使得界面張力明顯降低。油經(jīng)過吸附處理后除去了里面的極性物質(zhì)，因此油的界面張力增大，同時(shí)也除去了里面的有色物質(zhì)使得油的外觀顏色變淺?？寡趸瘎㏕501是一種含有極性基團(tuán)的油品添加劑，由對(duì)甲酚和異丁烯為原料所制得，在油中起著抗氧化以及防膠的作用，油溶性好，分子結(jié)構(gòu)中含有羥基和芳環(huán)，兩者發(fā)生Ｐ－π共軛，使得酚羥基呈現(xiàn)出酸性和還原性。因此將抗氧化劑T501加到油中后，相當(dāng)于增加了油中的極性物質(zhì)，從而會(huì)降低油的界面張力。

4、結(jié)論

通過本文的研 究，我們可以得出如下的三點(diǎn)結(jié)論：

1）超高壓變壓器油老化后，會(huì)產(chǎn)生極性物質(zhì)，這種物質(zhì)會(huì)使得油的界面張力降低。

2）劣化油經(jīng)過XDK 吸附劑吸附處理后，可以去除油中的極性物質(zhì)，提高油的界面張力。

3）變壓器油中添加抗氧化劑T501會(huì)降低油的界面張力。由于抗氧化劑T501是一種廣譜抗氧劑，幾乎所有的油中都會(huì)添加它，所以建議超高壓變壓器油老化后再生的油用在10-35kV等低壓變壓器中；對(duì)于應(yīng)用在35kV以上的變壓器，需考慮抗氧化劑T501對(duì)油界面張力的影響，適量添加抗氧化劑。


作者：勤潤(rùn)變壓器油
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來源：簡(jiǎn)書
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