电子变压器油水溶性酸介绍

一、概述

水溶性酸是指电子变压器油中所含的能溶解于水的酸,主要是低分子有机酸。

关于这一指标,GB-中所规定的不仅仅是“水溶性酸”,而是“水溶性酸碱”。

20世纪80年代之前,诸多炼油厂在炼制电子变压器油时多采用酸碱精制工艺。在酸碱精制后,若水洗不彻底,电子变压器油中就可能残留硫酸或苛性钠。为了保证新油中不含水溶性酸碱,对新油做有无水溶性酸碱的测定是十分必要的。进入90年代,炼油行业基本上淘汰了酸碱精制工艺,那么,对新油继续测定水溶性酸碱,几乎毫无例外地都是“无”,从而这一试验也就毫无意义了。IEC:之所以删去了“水溶性酸碱”这一项,也正是考虑到了这一变化。

然而,新油中不含“水溶性酸碱”不等于运行油中不含“水溶性酸”。之前我们已经讲过,随着保管和运行时间的增长,电子变压器油中的酸性生成物会越来越多,电子变压器油的

酸度也就越来越高。这些酸性物质中,分子量大的不会溶解于水,而分子量小的则会溶解于

水,也就是所谓的“水溶性酸”。因此水溶性酸是“酸度”所代表的酸性物质的一部分。

既然对酸度做了限定,为什么还要控制水溶性酸呢?因为水溶性酸的酸性远高于非水溶性

酸,对电子变压器绝缘件以及包括铜导体和铁心在内的各种金属件的腐蚀作用也强得多。即使酸度合格,若水溶性酸超标,电子变压器油仍然是不合格的。因此,不仅仅是过去,即使以后,对运行油的水溶性酸含量仍要进行控制,《运行中电子变压器油质量指标》(GB/T-)规定,萃取过电子变压器油的水溶液的pH值不得小于4.2。多年来,电力部门对这一指标的控制是极其严格的。

关于水溶性酸的测定方法,GB/T-规定采用《运行中电子变压器油、汽轮机油水溶

性酸测定法(比色法)》(GB/T-),其实用酸度计或自动电位滴定仪也是可以的,甚至比比色法更快、更准。但无论用那种方法,首先都要将电子变压器油中的水溶性酸萃取出来。

二、水溶性酸萃取方法

从油中萃取水溶性酸需要恒温水浴、锥形瓶、量筒、分液漏斗、普通漏斗和烧杯等常用玻

璃仪器。操作步骤如下。

(1)开起水浴,并控制水温在70~80℃。

(2)用烧杯煮沸约mL去离子水。这样做的目的是为了驱赶水中溶解的二氧化碳。室温下接触大气的去离子水,由于溶解有二氧化碳,常常显出一定的酸性,其pH值介于5~6之

间。不将二氧化碳驱赶出去,会使水溶性酸测定结果偏低。驱赶二氧化碳并不困难,一般煮沸3~5min即可。

(3)将上述去离子水冷却到室温,注意仅到室温即可,冷却时间过长会再次溶入二氧化碳。

(4)分别取50mL试油和50mL驱赶过二氧化碳的去离子水倒入mL锥形瓶中。

(5)将锥形瓶放入70~80℃的水浴中加热并不断摇动。这就是萃取过程。用温度计检查

油水混合液的温度,当温度达到水浴温度或比水浴温度低不足5℃时,继续摇动5min即可。

(6)取出锥形瓶,将油水混合液倒入mL分液漏斗中,在冷却到室温的过程中,油水

自然分层。

(7)通过普通漏斗和滤纸将分液漏斗中下部水层滤入mL带磨口塞的锥形烧瓶中,并

盖上磨口塞,防止空气中的二氧化碳侵入。

三、比色测定法

1.方法简介和试剂配制

该方法是一种通过和标准pH值溶液相比较而测定萃取水pH值的方法。该方法无需特殊

仪器,只要有一个比色盒和几支比色管就可以,关键是要配制标准pH值溶液和指示剂。标准pH值溶液是一组pH值相差0.2的标准缓冲溶液。

配制标准缓冲溶液首先要配制0.1mol/L盐酸标准液、0.2mol/L苯二甲酸氢钾标准液、0.1mol/L氢氧化钠标准液和0.2mol/L磷酸二氢钾标准液,然后取不同体积的标准液混合、稀

释到规定体积。例如将0.1mol/L盐酸0.1mL和0.2mol/L苯二甲酸氢钾25mL混合并稀释到

mL,即得到pH值为4.0的标准缓冲溶液,按标准列出的配制表可配出一系列pH值相差

0.2的缓冲溶液。

配完标准缓冲溶液后,还要配指示剂。一般配3种指示剂即可满足要求:溴甲酚绿(变色

范围3.8~5.4)、溴甲酚紫(变色范围5.2~6.8)、溴百里香酚蓝(变色范围6.0~7.6)。

2.测试操作

(1)从mL带磨口塞的锥形烧瓶中取10mL萃取水加入到第一支比色管中。

(2)估计萃取水的pH值,取和萃取水pH值相同或相近的两种缓冲溶液各10mL加入第二、三支比色管。例如估计萃取水的pH值为5.2,那么,就可以取pH值为5.2和5.4的缓冲

溶液(或者取pH值为5.2和5.0的缓冲溶液)。

(3)向三支比色管中各加入0.25mL指示剂,摇均后放入比色盒进行比较。在第(2)步

例子的情况下,应向三支比色管中加入溴甲酚绿。

(4)萃取水的颜色和哪种缓冲溶液的相同,就具有哪种的pH值。但是常常要比较二、三

次才能找到相同的颜色。比如上述pH值估计为5.2的萃取水,在加入指示剂后,颜色和两种缓冲溶液的都不同,可知其pH值并不是5.2。但是,通过比较却能判断它的pH值是大于5.4还是小于5.2(或者它的pH值是大于5.2还是小于5.0)。在此情况下,要再次估计萃取水的pH值,重复上述步骤,直至找到相同颜色的缓冲溶液。

上述试剂的配制和保管是十分麻烦的,并且不可能在萃取完水溶性酸后临时配制。为此

已有些仪器厂成套出售标准pH比色器。它包括40多种加有指示剂的缓冲溶液安瓿瓶、指示剂、加液管、比色管、比色盒,用起来是很方便的。

四、酸度计法

酸度计是化学试验方面的通用仪器,如果试验室有这种仪器,那么,测定萃取水的pH值

是十分方便的。和前述测定电子变压器油酸度的自动电位滴定仪相同,传统的酸度计也需要经常维护和保养玻璃电极和参考电极、用标准缓冲溶液(标准pH溶液)进行校验,另外必要时还需要进行温度校正。而现代化的酸度计为袖珍式数显仪器,直接将传感器插入待测液体之中,液体的pH值便立刻显示出来,用起来就更为方便了。

实际上,自动电位滴定仪的测量、控制部分就是一台酸度计,用它同样可以测定萃取水的

pH值。

用酸度计或自动电位滴定仪测定萃取水的pH值时,要往干净的烧杯中注入30~50mL萃

取水,电极要深入水中10~12mm,也就是说,过滤出来的全部萃取水仅仅够一个试样的量,

因此,操作时要特别小心,切勿浪费或洒出。

IEC:规定的酸度测定方法IEC-1推荐采用针对非水酸碱滴定的玻璃电极和参考电极,但是到目前为止我国所生产的这两类电极并非专门针对非水酸碱滴定。但是,如果哪家试验室真正采用了针对非水酸碱滴定的玻璃电极和参考电极,那么,这样的电极并不适用于测定萃取水的pH值。



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