变压器油中糠醛含量的检测

唐 峰 吕启深 向 真 郁 光 方 华

(1.深圳供电局电力科学研究院，深圳 518002；2.上海华爱色谱分析技术有限公司，上海 200940)

大多数电气设备都是采用油绝缘和纸绝缘组成的绝缘系统，变压器也不例外。在长期运行的过程中，油纸绝缘材料会老化，绝缘水平会随之降低。检测变压器的重要指标之一就是评估油纸绝缘的老化程度，而糠醛是评估油纸绝缘老化程度的重要指标[1，2]。目前，检测油中糠醛的手段有盐酸羟胺肟化法(国标法)、气相色谱法、电位滴定法、紫外分光光度法、高效液相色谱法等[3]，其中主要检测油中糠醛的手段是高效液相色谱法，但这种方法的检测程序很繁琐，过程中需要用到有毒溶剂，对操作人员的要求高，且最小检出浓度不高[4]。而本文介绍了一种气相色谱法对变压器油中糠醛进行检测，其准备工作少，分析时间短，效率较高，具有很强的实时检测性，能够作为一项高效准确的测量方法。

1 实验

1.1 实验方法

本方法采用去离子水萃取的方式从变压器油中将糠醛萃取出来后，直接将其水溶液进样到气相色谱中，并利用氦离子化气相色谱仪对其分析。

1.2 萃取方法

萃取是指利用物质在两种互不溶(或微溶)溶剂 中溶解度或分配系数的不同，使化合物从一种溶剂中转移到另外一种溶剂中，从而达到提取或纯化目的的一种操作。本实验以去离子水作为萃取液，萃取变压器油中的糠醛。具体萃取方法：移取一定量的去离子水和糠醛油样置于试管中，利用振荡仪使油样及去离子水充分混合，以便去离子水萃取出变压器油中的糠醛，然后置于离心机中高速离心，使萃取液与油样分离，取上层清液，即完成萃取过程。

1.3 实验准备

1.3.1实验仪器与试剂

仪器：GC-9560氦离子化气相色谱仪(上海华爱)；恒温振荡器(常州国华)；离心机 (北京医用离心机厂)；电子天平(舜宇恒平)。

试剂：去离子水；糠醛(99.5%标准样品)。

1.3.2标油的配制

实验采用糠醛标样和变压器新油一起配制出不同糠醛浓度的样品。新油为克拉玛依25号变压器新油，为排除变压器油中水分和空气以及各类气泡等杂质的影响，在配制糠醛标样以前，需要对变压器新油进行一定程度的预处理，其具体操作为：将新油在烘箱中80℃连续加热72 h，去除水分影响，再将油样用布氏漏斗和真空泵分别进行抽滤和真空处理，除去其中的杂质和气泡。称取0.125g经过蒸馏的糠醛，移入500mL的容量瓶，加入处理好的新油至刻度500mL[5]，磁力搅拌5min，静置5h，得到糠醛溶液，浓度为250mg/L。然后取20mL糠醛溶液定容到到500mL的容量瓶中，混合形成第1次稀释后的糠醛油样为底样浓度为10mg/L。再取10mL底样用纯变压器油定容到到100mL的容量瓶中，混合形成第2次稀释后的糠醛油样标为标样1。再取5mL的底样用纯变压器油定容到到100mL的容量瓶中，混合形成第2次稀释后的糠醛油样标为标样2，取10mL的标样1用纯变压器油定容到到100mL的容量瓶中，混合形成第3次稀释后的糠醛油样标为标样3，以此方法按照适合的比例稀释得到6种浓度梯度的标准样标样1～标样6，浓度分别为：1mg/L、0.500mg/L、0.100mg/L、0.050mg/L、0.010mg/L、0.005mg/L。

1.3.3糠醛的萃取

从1.3.2所配制的6种含有不同浓度糠醛的标准油样中分别取70mL并分别与7mL去离子水按照10∶1的比例在6个100mL锥形瓶中混合，磁力搅拌15min使萃取充分，然后分别倒入100mL离心管中，在8500r/min下离心5min，取出下层分离液作为糠醛水萃取液。

1.4 糠醛的检测

糠醛检测采用氦离子化气相色谱法，色谱仪配置有汽化室，氦离子化检测器，FFAP毛细柱。色谱条件如下：

色谱柱：FFAP毛细管色谱柱，60m*0.32mm；汽化室：200℃；检测器：氦离子化检测器，200℃；载气：He，流速为50mL/min；进样量：1μL；进样方式：注射器。

分别取1.3.3中是萃取的标准油样中的萃取液1μL进行色谱分析，得到不同浓度的色谱谱图，图1为0.010mg/L的色谱谱图。

图1 糠醛0.010mg/L的色谱谱图

2 实验结果与分析

2.1 标准曲线表的建立和线性验证

经过1.4中色谱分析，结果如表1所示。

表1 糠醛分析数据表

以其中的峰面积为横坐标，浓度为纵坐标，绘制一个标准曲线，得到其曲线方程为y=0.0001730428x-2.2156327，线性度达到0.99985，如图2和图3所示，可见糠醛分析在0.005mg/L至1mg/L之间是呈线性的。

图2 糠醛标样分析的色谱数据

图3 糠醛标样的拟合曲线

2.2 萃取率的计算

配制1.3.2中所述对应标准油浓度的糠醛水溶液，其浓度分别为1mg/L、0.500mg/L、0.100mg/L、0.050mg/L、0.010mg/L、0.005mg/L。分别对每个水溶液进行分析，得到对应的糠醛的色谱峰以及对应浓度C1i。利用下列公式计算不同浓度下的萃取率。

(1)

其中C0i为萃取后分析得到的浓度，A0i为对应的峰面积，C1i为水溶液直接分析得到的浓度，A1i为对应的峰面积，V水为7mL,V油为70mL,计算结果如表2所示。

通过0.005mg/L糠醛标样的色谱分析，以3倍噪音计算其最小检出浓度，色谱噪音为20μV。通过计算其最小检出浓度约为86ng/L。

(2)

表2 最小检测浓度

3 结果与讨论

本方法采用去离子水对变压器油中的糠醛进行萃取后，运用氦离子气相色谱对水溶液中的糠醛含量进行分析，最终得出变压器油中糠醛的含量。实验结果表明，去离子水对糠醛的萃取率能达到78%以上，完全可以替代有机溶剂进行萃取；使用6种浓度梯度的分析曲线其相关系数达到0.9998以上，使得定量准确；糠醛的检测限能够达到86ng/L，远远高于目前常用的检测方法。本实验方法使用试剂干净纯洁，所使用的气源为惰性气体，操作简便，而且完全满足分析要求，可以用于实际变压器油中糠醛检测中。