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，認為新油精煉程度不夠、添加劑超標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行處理。

引言

變壓器油作為電氣設備的主要絕緣介質(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)，可以考察設備的運行狀態(tài)，為設備檢修提供有力依據(jù)。變壓器油化學結構復雜，礦物變壓器油中有機成分主要為烷烴、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，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，而油分子本身為憎水的非極性基團，從而導致親水基團向水相轉(zhuǎn)移，憎水基團向油相轉(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。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)送檢變壓器油進行界面張力分析，結果如圖1所示。GB/T 2536—2011《電工流體變壓器和開關用的未使用過的礦物絕緣油》和GB/T 14542—2017《變壓器油維護管理導則》規(guī)定，變壓器新油界面張力應≥40 mN/m，投運前變壓器油界面張力應≥35 mN/m，運行中變壓器油界面張力應≥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一步反應生成酸性物質(zhì)（羧酸），導致變壓器油的酸值升高，同時由于羧酸也是親水基團，導致變壓器油界面張力進一步降低；生成的羧酸與醛類和酮類化合物發(fā)生縮合反應，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，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)生了大量親水基團醛類和酮類物質(zhì)，導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。

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），作用機理為利用屏蔽酚的化學活性，與油中活性自由基和過氧化物發(fā)生反應，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、懸浮的機械雜質(zhì)和以膠體態(tài)分散的機械雜質(zhì)；第二種是再精制，即在再凈化的基礎上增加化學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、設備投資少、運行成本低等優(yōu)勢。

4結束語

變壓器油在使用過程中受自身化學特性以及環(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是導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)是導致運行油中界面張力變小的直接原因。因此，關注變壓器油界面張力的大小是變壓器油務監(jiān)督的一項重要工作，電力運營單位應提高重視程度，嚴格管控投入電網(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。