矿物绝缘油中结构族组成检测方案(红外光谱仪)

矿物油是指从石油中提炼精制的液体绝缘材料。石油的主要成分是烷烃、环烷烃和芳香烃，这些组分的电气性能和老化稳定性优良。根据具体用途适当的控制各组分的含量，可以得到变压器油、开关油等绝缘油以及各种润滑油。例如，芳香烃成分可有效吸附气体可用于制作电缆油或电容器油、环烷烃成分可以降低油份的凝固点用于制作低温润滑油。 变压器的绝缘材料是变压器中最重要的材料之一，其性能及质量直接影响变压器运行的可靠性和变压器的使用寿命。近年来，变压器产品所采用的新绝缘材料层出不穷。变压器的绝缘材料又称电介质，是电阻率高，导电能力低的物质。绝缘材料可用于隔离带电或不同电位的导体，使电流按一定方向流通。在变压器产品中，绝缘材料还起着散热、冷却、支撑、灭弧、改善电位梯度、防潮、防霉和保护导体等作用。 变压器油 变压器油是天然石油中经过蒸馏、精炼而获得的一种矿物油，是石油中的润滑油馏份经酸碱精制处理得到纯净稳定、粘度小、绝缘性好、冷却性好的液体天然碳氢化合物的混合物。它的主要成分是烷烃,环烷族饱和烃，芳香族不饱和烃等化合物。 变压器油的主要作用： （1）绝缘作用：变压器油具有比空气高得多的绝缘强度。绝缘材料浸在油中，不仅可提高绝缘强度，而且还可免受潮气的侵蚀。 （2）散热作用：变压器油的比热大，常用作冷却剂。变压器运行时产生的热量使靠近铁芯和绕组的油受热膨胀上升，通过油的上下对流，热量通过散热器散出，保证变压器正常运行。 （3）消弧作用：在油断路器和变压器的有载调压开关上，触头切换时会产生电弧。由于变压器油导热性能好，且在电弧的高温作用下能分解了大量气体，产生较大压力，从而提高了介质的灭弧性能，使电弧很快熄灭。 矿物绝缘油、润滑油结构族组成的测定 矿物绝缘油通常按照其各组分的含量进行区分，而我们很难从外观辨别出来。使用传统湿化学方法不仅耗费人力，而且在检测过程中的很多化学试剂是含有毒性的。红外检测是一种无损检测方法，并且具有准确、方便、快捷、无污染等优点，已被电力行业列入矿物绝缘油、润滑油结构族组成的测定的标准。 原理 根据矿物绝缘油、润滑油中芳碳在红外光谱区1610cm-1、链烷烃在720cm-1处有特征吸收，将其吸光度代入经验公式，从而计算出绝缘油、润滑油结构族组成中芳香碳(CA%)、烷链碳（CP%）和环烷烃（CN%）的含量。 仪器及试剂 1.红外光谱仪: 分辨率高于3cm-1。 2.吸收池: 采用定程长或可变程长的带有氯化钠池窗的吸收池，程长宜为mm。程长采用干涉条纹法测定。 3.玻璃注射器: 1mL 或2mL玻璃注射器。 4.吸耳球: 小型吸耳球。 5.四氯化碳: 分析纯。 注:有毒、易挥发液体，使用时注意做好防护。 实验步骤 按仪器说明书将红外分光光度计调整至工作状态。 光程长的测定 采用干涉条纹法测定，将可调或固定程长的空吸收池放在仪器的测定光路中扫描，扫描范围为1900cm-1~600cm-1,得到如图1所示的含有极大值和极小值的规则的干涉条纹(若吸收池窗板安装不平行，则得不到规则的干涉条纹，应拆开重新安装)。根据所得的干涉条纹的个数和对应的波数，代入公式(1)求出光程长: 样品测定 用玻璃注射器将油样小心注入液体池中（注意液池中不得有大小气泡，否则重新进样），将液体池放在光路中，进行扫描； 将扫描的谱图按如下方式做基线，记录样品在1610cm -1 和720cm -1 的吸光度； 3、将2中得到的吸光度代入经验公式，便可以得到芳香碳（CA%）、烷链碳（CP%）以及环烷烃（CN%）的含量。 结论 用红外光谱法测试绝缘油中的族组成，方法简便准确度高配制的试剂少方法快速，一般测试一个样品只需几分钟，大大提高了劳动效率。凡是具有红外光谱仪的单位，只需增添少量试验用品，即可开展此项工作。 根据矿物绝缘油、润滑油中芳碳在红外光谱区1610cm-1、链烷烃在720cm-1处有特征吸收，将其吸光度代入经验公式，从而计算出绝缘油、润滑油结构族组成中芳香碳(CA%)、烷链碳（CP%）和环烷烃（CN%）的含量。