變壓器油是變壓器內部重要的絕緣材料，油品質(zhì)量直接影響到變壓器的電氣性能和運行壽命。在運行中，變壓器油在電氣設備中因受濕度、光線(xiàn)、金屬催化、水分及電場(chǎng)等因素的影響，會(huì )生成羧酸、醇等親水極性物質(zhì)在油－水界面的定向排列會(huì )改變界面上分子排列狀況，從而降低界面張力。因此，界面張力是變壓器油標準中的一項重要指標，能夠反映新油在精煉時(shí)的純凈程度和在運行中油的氧化程度。

實(shí)驗儀器

儀器：本文采用芬蘭Kibron表面張力儀型號Delta-8測定界面張力。

方法：不同產(chǎn)品標準所采用的界面張力檢測方法不同，具體如表1和2所示?？梢钥闯?，各方法的測量原理相同，測定絕緣油的界面張力的方法大都采用的是圓環(huán)法，主要區別就是界面形成后即非平衡條件、接近平衡條件及平衡條件下測試的保持時(shí)間不同。

表1變壓器油界面張力檢測方法

表2不同界面張力檢測方法試驗條件對比

結論與討論

由表3和圖1可得，界面張力均隨界面保持時(shí)間延長(cháng)而降低。其中，新變壓器油的酯類(lèi)油比礦物油的界面張力低很多，這是由于酯類(lèi)油的分子結構具有親水性，使其界面張力相應減小。

表3新油不同試驗條件界面張力檢測結果對比

圖1新油的界面張力隨時(shí)間變化曲線(xiàn)

表4和圖2試驗結果表明，老化后的礦物油和酯類(lèi)油的界面張力也隨界面保持時(shí)間延長(cháng)而降低。與新油比，老化后變壓器油的界面張力均比新油的界面張力低，尤其是礦物油D油的界面張力從新油46mN/m左右降至16mN/m左右。表3數據顯示該樣品抗老化、氧化性較差，因此容易生成醛、酮、羧酸等老化產(chǎn)品，而這些老化產(chǎn)物均為極性物質(zhì)，在油水界面上做定向排列，從而使油品老化后油水間界面張力降低。E和F油為合成酯變壓器油，雖然本身界面張力不高，但其氧化穩定性較好，老化前后界面張力變化不明顯。

表4老化油不同試驗條件界面張力檢測結果對比

圖2老化油的界面張力隨時(shí)間變化曲線(xiàn)

對比圖3和圖4發(fā)現，老化油界面張力隨著(zhù)兩相界面的保持時(shí)間呈較明顯下降趨勢，說(shuō)明這一過(guò)程在老化變壓器油中比在新變壓器油中更為明顯。

圖3新礦油和老化礦油的界面張力隨時(shí)間的變化曲線(xiàn)

圖4新酯類(lèi)變壓器油和老化酯類(lèi)變壓器油界面張力隨時(shí)間變化的曲線(xiàn)

IEC62961:2018方法介于A(yíng)STMD971方法和EN14210方法之間，在界面形成180s時(shí)測量界面張力更加符合實(shí)際，同時(shí)測量時(shí)間對測量結果影響較小。從圖3和圖4也可以看出，老化油的界面張力隨時(shí)間變化較為明顯，主要表現在界面張力曲線(xiàn)從30s到180s的變化斜率較大，而在界面形成的180s時(shí)測量界面張力數值與300s的測量數據很接近，可以提供一個(gè)較為真實(shí)的界面張力值，并且檢測時(shí)間相對較短。

新頒布的變壓器油國際標準IEC60296:2020《電工流體電氣設備用礦物絕緣油》，其界面張力檢測規定采用ASTMD971-2020方法和IEC62961:2018兩種方法，為了得到更有效的數據和滿(mǎn)足實(shí)驗室快速高效的日常檢測工作，推薦采用IEC62961:2018方法為宜。

結論

界面張力是反映變壓器油精制過(guò)程中潔凈程度的指標，并與油品的老化程度密切相關(guān)。國內外檢測變壓器油界面張力方法的主要區別在于界面形成后的保持時(shí)間不同。

實(shí)驗室通過(guò)采用圓環(huán)法考察測量時(shí)間對界面張力值的影響，結果表明老化油的界面張力受時(shí)間影響較為明顯，同時(shí)也說(shuō)明變壓器油的界面張力與油的劣化程度密切相關(guān)。

通過(guò)考察不同方法測量時(shí)間對測量結果的影響，推薦采用IEC62961:2018方法對變壓器油進(jìn)行界面張力的檢測，該方法既能減小因測試時(shí)間不同而引起的誤差，又能快速進(jìn)行檢測。