摘要：統(tǒng)計了2015—2019年內(nèi)蒙古西部地區(qū)入網(wǎng)變壓器油界面張力數(shù)據(jù)，不合格率分別為32.3%、34.0%、43.7%、65.5%、39.5%，均高于30%并呈逐年增長的趨勢，認(rèn)為新油精煉程度不夠、添加劑超標(biāo)和運行油在使用過程中老化產(chǎn)生醛類、酮類以及羧酸類物質(zhì)是界面張力不合格的主要原因，提出采用吸附再生法對老化變壓器油進(jìn)行處理。

引言

變壓器油作為電氣設(shè)備的主要絕緣介質(zhì)，起到絕緣、冷卻以及滅弧的作用，通過監(jiān)測變壓器油的性能參數(shù)，可以考察設(shè)備的運行狀態(tài)，為設(shè)備檢修提供有力依據(jù)。變壓器油化學(xué)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，礦物變壓器油中有機(jī)成分主要為烷烴、環(huán)烷烴、芳香烴、非烴類及人為添加劑。

變壓器油油相與水相互不相容，兩者接觸時，其界面間產(chǎn)生的力即為界面張力。界面張力是反映變壓器油在精制過程中潔凈程度的指標(biāo)，變壓器油在使用過程中會摻入雜質(zhì)并產(chǎn)生油質(zhì)老化現(xiàn)象，老化過程中會產(chǎn)生COOH-與OH-等親水的極性基團(tuán)，而油分子本身為憎水的非極性基團(tuán)，從而導(dǎo)致親水基團(tuán)向水相轉(zhuǎn)移，憎水基團(tuán)向油相轉(zhuǎn)移，兩者在水相與油相之間產(chǎn)生垂直于界面的力，導(dǎo)致油與水之間的界面張力減小。所以，變壓器油的界面張力與油品老化程度密切相關(guān)。本文統(tǒng)計了2015—2019年內(nèi)蒙古西部地區(qū)入網(wǎng)變壓器油界面張力數(shù)據(jù)，分析了每年的不合格率及其原因，為入網(wǎng)變壓器油界面張力檢測提供參考。

1數(shù)據(jù)分析

對2015—2019年內(nèi)蒙古西部地區(qū)入網(wǎng)送檢變壓器油進(jìn)行界面張力分析，結(jié)果如圖1所示。GB/T 2536—2011《電工流體變壓器和開關(guān)用的未使用過的礦物絕緣油》和GB/T 14542—2017《變壓器油維護(hù)管理導(dǎo)則》規(guī)定，變壓器新油界面張力應(yīng)≥40 mN/m，投運前變壓器油界面張力應(yīng)≥35 mN/m，運行中變壓器油界面張力應(yīng)≥25 mN/m。

2015年檢測變壓器油樣62個，其數(shù)值分布如圖1（a）所示。從圖中可以看出，界面張力≥40 mN/m的樣品數(shù)為14個，占22.58%；35~40 mN/m的樣品數(shù)為28個，占45.16%；25~35 mN/m的樣品數(shù)為18個，占30.65%；≤25 mN/m的樣品數(shù)為2個，占1.61%。樣品不合格率為32.3%，前期送檢變壓器油樣不合格率要高于后期送樣量，后期送樣量數(shù)值集中在35~40 mN/m。

2016年檢測變壓器油樣115個，均為投運前油樣，其數(shù)值分布如圖1（b）所示。從圖中可以看出，界面張力≥40 mN/m的樣品數(shù)為24個，占20.87%；35~40 mN/m的樣品數(shù)為52個，占45.22%；25~35 mN/m的樣品數(shù)為39個，占33.91%；送檢樣品不合格率為34.0%。后期送樣量不合格率要高于前期，時間集中在8—10月，數(shù)值集中在25~35 mN/m。

2017年檢測變壓器油樣87個，均為投運前油樣，其數(shù)值分布如圖1（c）所示。界面張力≥40 mN/m的樣品數(shù)為9個，占10.34%；35~40 mN/m的樣品數(shù)為40個，占45.98%；25~35 mN/m的樣品數(shù)為36個，占41.38%；≤25 mN/m的樣品數(shù)為2個，占2.3%。送檢樣品不合格率為43.7%，不合格樣品主要集中在送樣后期。

2018年檢測變壓器油樣110個，均為投運前油樣，其數(shù)值分布如圖1（d）所示。界面張力≥40 mN/m的樣品數(shù)為4個，占3.64%；35~40 mN/m的樣品數(shù)為34個，占30.91%；25~35 mN/m的樣品數(shù)為68個，占61.82%；≤25 mN/m的樣品個數(shù)為4個，占3.64%。送檢樣品不合格率為65.5%，不合格樣品分布在全年的。

2019年檢測變壓器油樣86個，均為投運前油樣，其數(shù)值分布如圖1（e）所示。界面張力≥40 mN/m的樣品數(shù)為20個，占23.3%；35~40 mN/m的樣品數(shù)為32個，占37.2%；25~35 mN/m的樣品數(shù)為31個，占36%；≤25 mN/m的樣品個數(shù)為3個，占3.5%。送檢樣品不合格率為39.5%。

2015—2019年送檢變壓器油總數(shù)與界面張力不合格率如圖2所示，不合格率均高于30%，其中2018年高達(dá)65.5%。

2原因分析

變壓器油的主要成分為飽和烴類，在使用過程中空氣中的氧氣與飽和烴類反應(yīng)會產(chǎn)生親水性的羥基化合物醛類和酮類物質(zhì)，使變壓器油的界面張力迅速降低；醛類和酮類化合物與空氣中的氧氣進(jìn)一步反應(yīng)生成酸性物質(zhì)（羧酸），導(dǎo)致變壓器油的酸值升高，同時由于羧酸也是親水基團(tuán)，導(dǎo)致變壓器油界面張力進(jìn)一步降低；生成的羧酸與醛類和酮類化合物發(fā)生縮合反應(yīng)，使得油中烴類分子的碳原子增多，分子量變大，析出油泥。

酸值為變壓器油老化的重要指標(biāo)，由上述過程可知，在變壓器油老化初期，酸值變化不大，但由于產(chǎn)生了大量親水基團(tuán)醛類和酮類物質(zhì)，導(dǎo)致變壓器油界面張力的變化十分顯著，因此變壓器油界面張力要比酸值對變壓器油的老化更為敏感，可以在油品老化初期就敏銳判斷其老化程度，隨著油品老化的深入，油品中酸性物質(zhì)的增多，酸值才能夠準(zhǔn)確反映油品的老化程度。因此，界面張力可作為變壓器油老化初期監(jiān)測的重要指標(biāo)。

為了延長變壓器油的使用壽命，在生產(chǎn)過程中一般都需要添加抗氧化劑。目前使用范圍最廣的抗氧化劑是T501（2，6-二叔丁基對甲基苯酚），作用機(jī)理為利用屏蔽酚的化學(xué)活性，與油中活性自由基和過氧化物發(fā)生反應(yīng)，最終形成穩(wěn)定的化合物，從而消耗油中生成的自由基，阻止油分子自身的氧化進(jìn)程。變壓器油中添加抗氧化劑的量必須符合要求，過量的抗氧化劑會降低油品的電氣性能，引起變壓器油的界面張力值降低。

3處理措施

變壓器油老化后的處理措施主要有三種：第一種是再凈化，即簡易再生，包括沉降、離心、過濾及絮凝等步驟，主要是除去廢油中的水分、懸浮的機(jī)械雜質(zhì)和以膠體態(tài)分散的機(jī)械雜質(zhì)；第二種是再精制，即在再凈化的基礎(chǔ)上增加化學(xué)精制或吸附精制等處理過程；第三種是再煉制，是包括蒸餾在內(nèi)的再生工藝流程，生產(chǎn)質(zhì)量較高的再生基礎(chǔ)油，再調(diào)制成各種油品。目前國內(nèi)外變壓器油的再生處理工藝中最經(jīng)濟(jì)可行的是吸附再生法，變壓器油中的氧化產(chǎn)物（如瀝青、膠狀物質(zhì)、酸性化合物等）一般均為極性化合物，在與具有活性表面的吸附劑相接觸時，便可被吸附而除去。吸附再生處理具有操作簡單、處理效果好、設(shè)備投資少、運行成本低等優(yōu)勢。

4結(jié)束語

變壓器油在使用過程中受自身化學(xué)特性以及環(huán)境溫度、濕度、氧氣等因素的影響，不可避免地會發(fā)生氧化，從而使油品的性能降低，對充油設(shè)備的安全穩(wěn)定運行產(chǎn)生危害。變壓器油精煉程度不夠或添加劑超標(biāo)是導(dǎo)致新油界面張力不合格的主要原因，變壓器油在使用過程中老化產(chǎn)生的醛類和酮類以及羧酸類物質(zhì)是導(dǎo)致運行油中界面張力變小的直接原因。因此，關(guān)注變壓器油界面張力的大小是變壓器油務(wù)監(jiān)督的一項重要工作，電力運營單位應(yīng)提高重視程度，嚴(yán)格管控投入電網(wǎng)運行的變壓器油界面張力的合格率，為電網(wǎng)安全可靠運行提供保障。