СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ВЛАГОСОДЕРЖАНИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРИМЕСЕЙ ТРАНСФОРМАТОРНОГО МАСЛА
METHOD OF MEASURING MOISTURE CONTENT AND DETERMINING IMPURITIES OF TRANSFORMER OIL

Изобретение относится к технике измерения физических свойств материалов, например влажности, и может быть использовано во влагометрии изоляционных жидкостей, двигательных и трансформаторных масел и других растворов в различных отраслях промышленности.
Аналогом является способ определения влагосодержания трансформаторного масла (патент РФ №2447420 от 10.04.2012), заключающийся в измерении электрофизических параметров отработанного масла с помощью радиочастотных датчиков, содержащих контролируемую жидкость. Недостатком этого способа является зависимость точности результатов измерения влагосодержания от различных влияющих факторов, а именно примесей, которые образуются в процессе эксплуатации трансформаторного масла, также к недостаткам относятся длительность и трудоемкость метода.
Известен способ определения влагосодержания изоляционных жидкостей основанный на кулонометрическом титровании по Карлу Фишеру (Липштейн Р.А., Шахович М.И. Трансформаторное масло.- М.: Энергоатомиздат, 1983, с. 197-203). Недостаток этого метода заключается в том, что он неприменим для окислившихся масел, поскольку реактив Фишера взаимодействует с продуктами окисления, содержащими группу ОН.
Задачей изобретения является разработка способа определения влагосодержания трансформаторного масла, который исключает влияние посторонних примесей и повышает точность результатов измерений.
Поставленная задача достигается тем, что измеряется влагосодержание масла путем кулонометрического титрования по Карлу Фишеру. Определенное количество образца вводят в титровальную ячейку кулонометрического аппарата Карла Фишера, в котором на аноде кулонометрически по реакции Карла Фишера выделяется йод. После оттитровывания всей воды избыток йода обнаруживается электрометрическим детектором конечной точки и завершается титрование. На основании реакции стехиометрии 1 моль йода реагирует с 1 молем воды; таким образом, согласно закону Фарадея количество воды является пропорциональным общему количеству потребленного тока.
Далее трансформаторное масло подвергалось сверхвысокочастотному излучению (СВЧ-излучение) в микроволновой печи (Р=1000 Вт) в течение 40 минут. Так как вся влага в процессе эксперимента удалена, то прибором определяются примеси (некоторые вещества и классы соединений, вступающие в реакции конденсации или окислительно-восстановительные реакции) вступившие в реакцию с реактивом Фишера. Разность между показанием прибора до и после обработки СВЧ-излучением является абсолютным влагосодержанием.
В процессе эксплуатации трансформаторного масла образуются примеси, которые вступают в реакцию с реактивом Фишера. Именно кислоты, основания, альдегиды, кетоны и другие загрязняющие вещества, прореагировавшие с этим реактивом, до обработки показывают завышенное значение влагосодержания.
Предельное максимальное значение кислотного числа для трансформаторов в эксплуатации установлено равным не более 0,25 мгКОН/г. Можно сделать вывод о том, что в маслах присутствуют допустимые концентрации простых кислот.
Снижение пробивного напряжения свидетельствует о загрязнении трансформаторного масла водой, воздухом, волокнами и другими веществами. Если пробивное напряжение образцов масла в пределах допустимых значений, то в масле содержится незначительное количество нафтеновых кислот и оснований, образовавшиеся в отработанном трансформаторном масле, которые прореагировали с реактивом Фишера.
Тангенс угла диэлектрических потерь у исследуемых образцов масла находится в пределах нормы. Можно сделать вывод о том, что образцы масла содержат в допустимых пределах кислоты, пероксиды, альдегиды, спирты и фенолы, которые и влияют на значение tg δ и взаимодействуют с реактивом Фишера.
Результаты анализа приведены в таблице 1.
Таблица 1.
Показатель
№ образца
1
2
3
4
Влагосодержание до обработки СВЧ-излучением, ppm
31,7
26,4
23,9
21,9
Абсолютное влагосодержание, ppm
14,6
7,8
12,5
11,8
Количество примесей, ppm
17,1
18,6
11,4
10,1
Кислотное число, мгКОН/г
0,028
0,023
0,006
0,017
Пробивное напряжение, кВ
65,8
57,7
69,3
70
Тангенс угла диэлектрических потерь при 20°С
0,11
0,081
0,011
0,005
Тангенс угла диэлектрических потерь при 70°С
1,11
0,5
0,096
0,041
Тангенс угла диэлектрических потерь при 90°С
1,91
0,73
0,22
0,11
Существенными отличительными признаками предлагаемого технического решения является повышение точности определения количества влаги в трансформаторном масле, простота проведения эксперимента.
Совокупность отличительных признаков предлагаемого способа измерения влагосодержания отработанного масла, обуславливает его новое свойство: возможность высокоточного определения влагосодержания при отсутствии влияния примесей, определение их природы. Данное свойство обеспечивает полезный эффект, сформулированный в задаче предложения.