Determinación de la Tensión Interfacial del Aceite de Transformador
I. Resumen
El aceite de transformador es un aceite aislante mineral obtenido por refinación profunda de fracciones de petróleo. Es el medio aislante líquido central en la industria eléctrica, ampliamente utilizado en transformadores de potencia, reactores, transformadores de instrumentos, aparamenta de alta tensión y otros equipos eléctricos, asumiendo las funciones clave de aislamiento, refrigeración y disipación de calor, extinción de arcos y monitorización del estado del equipo. La calidad del aceite de transformador determina directamente la seguridad de operación y la vida útil de los equipos eléctricos de alta tensión, y la tensión interfacial aceite-agua es el indicador central de control de calidad para evaluar la pureza, el grado de envejecimiento oxidativo y el estado de contaminación del aceite de transformador.
II. Propósito Experimental
Durante la operación a largo plazo, el aceite de transformador sufrirá envejecimiento oxidativo bajo la acción de alta temperatura, campo eléctrico y oxígeno, produciendo impurezas polares como ácidos orgánicos y sustancias coloidales, lo que reducirá significativamente la tensión interfacial aceite-agua. Por lo tanto, el cambio de la tensión interfacial es una señal de advertencia temprana del deterioro de la calidad del aceite de transformador, que puede guiar eficazmente el mantenimiento del equipo y el reemplazo del aceite.
Esta prueba se realiza en estricta conformidad con GB 6541-86 *Método de Prueba Estándar para la Tensión Interfacial de Aceite contra Agua por el Método del Anillo para Productos de Petróleo*, y todo el proceso de detección se completa con el Tensiómetro Interfacial Automático SH107 desarrollado por Shandong Shengtai Instrument Co., Ltd. El instrumento cumple plenamente con los requisitos del método estándar y puede completar de manera precisa y eficiente la determinación de la tensión interfacial líquido-líquido y la tensión superficial líquido-gas de varios líquidos.
III. Muestras Experimentales, Instrumentos y Equipos
1. Muestras experimentales: Aceite aislante mineral No.25 (1 grupo de muestra de aceite nuevo y 1 grupo de muestra de aceite en servicio de operación in situ)
2. Instrumento principal: Tensiómetro Interfacial Automático SH107 (con anillo de platino especial, copa de prueba de muestra, peso de calibración estándar de 1g)
3. Aparatos auxiliares y reactivos: agua bidestilada, éter de petróleo, acetona, solución de limpieza de ácido crómico, etanol anhidro, lámpara de alcohol, papel de limpieza de lentes sin polvo
IV. Procedimientos de Operación Experimental
1. Limpieza y Pretratamiento de Aparatos
En estricta conformidad con los requisitos de GB 6541, los aparatos de prueba se limpian a fondo: primero, enjuague la copa de muestra y el anillo de platino con éter de petróleo para eliminar residuos de aceite; luego enjuague repetidamente con acetona y agua bidestilada en turnos; el anillo de platino se quemará completamente en la llama exterior de la lámpara de alcohol hasta que esté al rojo vivo para eliminar completamente la materia orgánica superficial; después de ser inmerso y lavado con solución de limpieza de ácido crómico caliente para eliminar el aceite, la copa de muestra se enjuagará con agua bidestilada hasta que esté neutra, y se almacenará boca abajo en un ambiente libre de polvo para su uso posterior para evitar contaminación secundaria.
2. Instalación y Depuración del Instrumento
Coloque el instrumento sobre una plataforma estable libre de viento, vibraciones severas e interferencias de fuerte flujo de aire, instale el anillo de platino y el soporte, ajuste los tres pies en la parte inferior del instrumento para que la burbuja de nivel en la bandeja de la muestra esté en la posición central y asegúrese de que el instrumento esté en estado horizontal. Conecte la fuente de alimentación AC220V, encienda y precaliente durante 15 minutos para estabilizar el sistema del instrumento.
3. Calibración del Instrumento
Ingrese a la interfaz de operación de pantalla táctil a color del instrumento y complete primero la calibración de peso: cuelgue el peso estándar de 1g emparejado en el anillo de platino, confirme que el error de indicación de peso del instrumento está dentro de ±0.010g, y recalibre a través de la función de calibración de la interfaz si la desviación excede el límite.
Luego realice la calibración con agua pura: vierta agua bidestilada en la copa de muestra limpia hasta la línea de escala especificada, coloque la copa de muestra en el centro de la bandeja de la muestra y el instrumento completará automáticamente el proceso de prueba. En el ambiente de temperatura constante de 25°C, el valor de tensión interfacial calibrado del agua pura debe ser estable dentro del rango de 71~72mN/m, y la prueba de muestra solo se puede realizar después de que la calibración sea calificada.
4. Configuración de Parámetros de Prueba
Ingrese a la interfaz de configuración de parámetros, confirme los parámetros centrales como el radio del alambre de platino, el radio del anillo de platino, la densidad del líquido pesado (agua) y la densidad del líquido ligero (muestra de aceite a probar) de acuerdo con los parámetros de la muestra y el aparato de prueba, haga clic en Guardar después de completar la configuración. La configuración de parámetros predeterminada del instrumento se ha completado antes de la entrega y no se requiere modificación en circunstancias normales.
5. Prueba de Muestra
Primero vierta agua bidestilada en la copa de muestra limpia hasta la línea de escala inferior, coloque la copa de muestra en el centro de la bandeja de la muestra, haga clic para ingresar a la interfaz de prueba de muestra y el instrumento ajustará automáticamente la altura de la plataforma elevadora para que el anillo de platino se sumerja con precisión 5 mm en la fase acuosa; luego vierta lentamente la muestra de aceite de transformador a probar a lo largo de la pared de la copa hasta la línea de escala superior para evitar burbujas de aire, deje reposar durante 30 segundos y haga clic en "Continuar", el instrumento completará automáticamente todo el proceso de prueba y mostrará la curva de cambio dinámico de tensión en tiempo real. Después de la prueba, el resultado de la tensión interfacial se calculará y almacenará automáticamente, y el informe de prueba se puede imprimir directamente según sea necesario.
6. Pruebas Paralelas
Complete 3 pruebas paralelas en la misma muestra para verificar la repetibilidad y estabilidad de los resultados de la prueba.
V. Análisis de Datos y Evaluación de Resultados
En esta prueba, se utilizó el Tensiómetro Interfacial Automático SH107 para probar la tensión interfacial de aceite de transformador nuevo y aceite de transformador en servicio respectivamente en un ambiente de temperatura constante de 25°C. Los resultados de 3 pruebas paralelas son los siguientes:
| Tipo de Muestra | Valor de 1 Prueba (mN/m) | Valor de 2 Pruebas (mN/m) | Valor de 3 Pruebas (mN/m) | Valor Promedio (mN/m) | Desviación Relativa |
|-----------------|-----------------------|-----------------------|-----------------------|-----------------------|--------------------|
| Aceite de Transformador Nuevo | 43.52 | 43.68 | 43.59 | 43.60 | ≤0.2% |
| Aceite de Transformador en Servicio | 22.05 | 22.17 | 22.08 | 22.10 | ≤0.3% |
Según los requisitos de GB/T 7595-2017 *Calidad de Aceites de Transformador en Servicio*, la tensión interfacial del aceite de transformador nuevo antes de la puesta en servicio deberá ser ≥40mN/m a 25°C; la tensión interfacial del aceite de transformador en servicio deberá ser ≥18mN/m a 25°C.
Los resultados de la prueba muestran que la tensión interfacial promedio de la muestra de aceite nuevo es 43.60mN/m, lo que cumple con los requisitos estándar para aceite nuevo, con calidad de aceite puro y sin oxidación ni contaminación obvias; la tensión interfacial promedio de la muestra de aceite en servicio es 22.10mN/m, que todavía está dentro del límite calificado del estándar, la calidad del aceite es estable y puede continuar utilizándose. Se recomienda realizar un seguimiento y monitoreo regular del cambio de este índice en el futuro.
Esta prueba verifica que el Tensiómetro Interfacial Automático SH107 tiene una precisión de prueba de hasta 0.1mN/m y una repetibilidad ≤0.3%, lo que cumple plenamente con los requisitos técnicos del estándar GB 6541. El instrumento adopta una interacción humano-computadora con pantalla táctil a color, con una operación simple y conveniente, y puede completar automáticamente todo el proceso de calibración, prueba, cálculo de resultados, almacenamiento e impresión, lo que reduce en gran medida los errores de operación manual, con alta eficiencia de prueba y resultados estables y confiables. Es adecuado para la detección de tensión interfacial y superficial de líquidos en los sectores de energía eléctrica, petróleo, industria química, inspección de productos básicos, investigación científica y muchos otros.