RU2751452C1 - Способ определения влагосодержания трансформаторного масла - Google Patents
Способ определения влагосодержания трансформаторного масла Download PDFInfo
- Publication number
- RU2751452C1 RU2751452C1 RU2020136714A RU2020136714A RU2751452C1 RU 2751452 C1 RU2751452 C1 RU 2751452C1 RU 2020136714 A RU2020136714 A RU 2020136714A RU 2020136714 A RU2020136714 A RU 2020136714A RU 2751452 C1 RU2751452 C1 RU 2751452C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- moisture content
- determining
- transformer oil
- oil
- cobalt
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 16
- GVPFVAHMJGGAJG-UHFFFAOYSA-L cobalt dichloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Co+2] GVPFVAHMJGGAJG-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 11
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 8
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 claims abstract description 6
- 229910021580 Cobalt(II) chloride Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 238000004737 colorimetric analysis Methods 0.000 claims abstract description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 19
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- 238000000862 absorption spectrum Methods 0.000 description 6
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 4
- 150000004677 hydrates Chemical class 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 3
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 108010010803 Gelatin Proteins 0.000 description 1
- 238000003109 Karl Fischer titration Methods 0.000 description 1
- 229920003171 Poly (ethylene oxide) Polymers 0.000 description 1
- 235000005811 Viola adunca Nutrition 0.000 description 1
- 240000009038 Viola odorata Species 0.000 description 1
- 235000013487 Viola odorata Nutrition 0.000 description 1
- 235000002254 Viola papilionacea Nutrition 0.000 description 1
- 244000172533 Viola sororia Species 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 1
- 150000001299 aldehydes Chemical class 0.000 description 1
- 150000001454 anthracenes Chemical class 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000005443 coulometric titration Methods 0.000 description 1
- 238000003869 coulometry Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- 230000018044 dehydration Effects 0.000 description 1
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 150000004683 dihydrates Chemical class 0.000 description 1
- 229920000159 gelatin Polymers 0.000 description 1
- 239000008273 gelatin Substances 0.000 description 1
- 235000019322 gelatine Nutrition 0.000 description 1
- 235000011852 gelatine desserts Nutrition 0.000 description 1
- 150000004687 hexahydrates Chemical class 0.000 description 1
- 150000002576 ketones Chemical class 0.000 description 1
- 150000004682 monohydrates Chemical class 0.000 description 1
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 150000004686 pentahydrates Chemical class 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 1
- 150000003518 tetracenes Chemical class 0.000 description 1
- 150000004685 tetrahydrates Chemical class 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/59—Transmissivity
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Investigating Or Analyzing Non-Biological Materials By The Use Of Chemical Means (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By The Use Of Chemical Reactions (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области диагностирования маслонаполненного силового электрооборудования и касается способа определения влагосодержания трансформаторного масла. Способ заключается в определении влагосодержания колориметрическим способом с использованием хлорида кобальта. Влагосодержание масла определяют по знаку оптической плотности разностного спектра раствора хлорида кобальта (II) в трансформаторном масле в области 450 нм. Технический результат заключается в сокращении времени определения влагосодержания и повышении оперативности контроля. 2 ил.
Description
Изобретение относится к технике диагностирования маслонаполненного силового электрооборудования, в частности к определению влагосодержания в изоляционных маслах. Изобретение позволяет определять малое количество воды в изоляционных жидкостях при низком влагосодержании и может быть использовано как экспресс-анализатор состояния трансформаторного масла.
Наиболее близким техническим решением (прототипом) является способ измерения влагосодержания и определения примесей трансформаторного масла (патент на изобретение RU 2723163 C1, 09.06.2020, МПК G01N 31/16, G01N 27/44). Сущность данного изобретения состоит в том, что измерение влагосодержания отработанного трансформаторного масла осуществляют путем кулонометрического титрования по Карлу Фишеру. При этом образец трансформаторного масла подвергается последующему воздействию сверхвысокочастотного излучения (СВЧ-излучение) мощностью 1000 Вт в течение 40 минут, а влагосодержание измеряется до и после обработки. Разница между измерениями показывает абсолютное влагосодержание. Недостатком способа является длительное время определения влагосодержание и необходимость СВЧ обработки анализируемого образца.
Известен способ определения влагосодержания изоляционных жидкостей титрованием по Карлу Фишеру [1,2], волюметрический или кулонометрический. Точность определения доли воды превышает 1 м.д. (миллионных долей). Недостаток данного метода заключается в том, что он практически не чувствителен к диспергированной воде, которая не может взаимодействовать с реагентом Карла Фишера. Кроме того, присутствие в эксплуатируемых в реальных условиях трансформаторных маслах разнообразных примесей, например, кислот, оснований, альдегидов, кетонов, кристаллогидратов, значительно снижает точность этого метода.
Известно широкое использование колориметрического метода с применением хлорида кобальта для определения доли воды в веществе [3].
В основу изобретения положена задача создания способа определения влагосодержания трансформаторного масла в УФ и видимой области спектра колориметрическим способом, использование которого позволит повысить качество диагностики исследуемого трансформаторного масла.
При эксплуатации трансформаторного масла (ТМ) в силовом оборудовании электроэнергетических систем допускается присутствие влаги порядка 10 грамм воды на тонну масла, т.е. допустимая доля воды (W) - 10 миллионных долей (м.д.) [1,2]. При бóльших концентрациях воды возникает риск выхода из строя силовых трансформаторов, что осложняет их дальнейшую эксплуатацию и, следовательно, работоспособность всей энергосистемы. Хлорид кобальта (II) (CoCl2) – один из самых часто используемых оптических сенсоров воды [4-6]. Он гигроскопичен, а его кристаллогидраты CoCl2⋅nН2О (n=1, 2, 4, 5, 6) отличаются способностью изменять свой цвет в зависимости от количества кристаллизационной воды (сине-фиолетовый моногидрат; фиолетовый дигидрат; темно-красный тетрагидрат; красный пентагидрат; розовый гексагидрат).
Задачей заявляемого изобретения является создание способа определения влагосодержания трансформаторного масла, в котором устранены недостатки аналога и прототипа.
Техническим результатом является сокращение время определения влагосодержания в изоляционных жидкостях, снижение стоимости проведения исследования образца, за счет отсутствия дорогих реактивов и повышение точности определения содержания воды, даже при наличии в малых количествах, а также повышение качества диагностики и работоспособности трансформаторного масла и оперативность контроля.
Технический результат достигается тем, что в способе определения влагосодержания трансформаторного масла, заключающемся в определении влагосодержания колориметрическим способом с использованием хлорида кобальта, отличающийся тем, что влагосодержание масла определяют по знаку оптической плотности разностного спектра раствора хлорида кобальта (II) в трансформаторном масле в области 450 нм.
Пять образцов используемого в силовых трансформаторах и выключателях масла марки ГК (ОАО "Ангарская нефтехимическая компания" класс IIА, ТУ 38.101.1025-85) с разными значениями W в интервале от 2 до 50 м.д. были выбраны для исследования, а также безводный CoCl2 полученный дегидратацией кристаллогидрата CoCl2 6Н2О (химически чистый).
Спектры поглощения УФ и видимого диапазона записаны при комнатной температуре в кюветах толщиной 10 мм на спектрофотометре Varian Cary 100 в диапазоне длин волн (λ) 200-800 нм со скоростью 600 нм/мин при ширине щели 1.5 нм. Положение линий в спектрах приводится с точностью 2.5 нм.
Фиг. 1. Спектры поглощения ТМ (1) в УФ и видимом диапазоне, ТМ с добавкой CoCl2 (2) и последующей добавкой воды в тот же образец (3) при пустой кювете сравнения.
На графике по оси ОY откладывается оптическая плотность – D, по оси ОX – длина волны λ.
1 – Спектры поглощения ТМ в УФ и видимом диапазоне
2 – ТМ с добавкой CoCl2
3 – ТМ с последующей добавкой воды в образец 2 при пустой кювете сравнения
На фиг. 1 представленные линии поглощения при 450 и 420 нм относятся к нафтаценовым, а при 380 нм – к антраценовым соединениям. Резкое изменение оптической плотности (D) вблизи 400 нм возникает за счет поглощения и рассеяния излучения коллоидными и твердыми частицами в ТМ. Добавление порошка CoCl2 к ТМ приводит к повышению D в диапазоне 360-490 нм (линия 2), а увеличение W системы приводит к росту интенсивности данной полосы поглощения (линия 3). Повышение интенсивности полосы поглощения вызвано образованием кристаллогидратов CoCl2 с водой, присутствующей в ТМ. При этом спектр поглощения CoCl2⋅nН2О (n=1, 2, 4, 5, 6) находится в интервале 400-550 нм [6], и пересекает, как видно из фиг.2, рассматриваемый диапазон 360-490 нм.
Фиг. 2. Разностные спектры поглощения в УФ и видимом диапазоне ТМ с добавкой CoCl2 , кювета сравнения заполнена ТМ с W=10 м.д., ΔD450>0 для ТМ с W>10 м.д. (линии 1-3), ΔD450<0 для ТМ с W<10 м.д. (линии 4 и 5).
Для большей наглядности кювета сравнения была заполнена ТМ с W=10 м.д. и добавленным в него порошком CoCl2 и записаны разностные спектры для нескольких исследуемых образцов ТМ с разной W, в которые также добавлен CoCl2 (фиг. 2). Для образцов ТМ с W<10 м.д. значения ΔD450 (т.е. ΔD при λ=450 нм) в спектрах сравнения отрицательны и, следовательно, ТМ пригодно для дальнейшего использования. В обратном случае, если W>10 м.д., то значения ΔD450 положительны, что говорит о непригодности дальнейшего использования ТМ.
Предлагаемый способ определения влагосодержания трансформаторных масел при низком влагосодержании, основанный на зависимости оптических свойств хлорида кобальта (II) от влажности обладает очень высокой чувствительностью. Использование предлагаемого способа перспективно для решения задач электроэнергетики в области определения допустимого влагосодержания в изоляционных маслах, поскольку спектрофотометры УФ и видимого диапазона, подобной конструкции, вполне доступны и просты в эксплуатации, что существенно упрощает практическую реализацию способа.
Библиографический список
1. Липштейн, Р.А. Трансформаторное масло/ Р.А. Липштейн, М.И. Шахнович. - М.: Энергоатомиздат, 1983. - 296 с.
2. Wilson A.C.M. Insulating liquids: their uses, manufacture and properties. London, New York: Peter Peregrinus LTD, 1980. 221 p.
3. Митчелл Дж., Смит Д. Акваметрия/ Под редакцией Ф.Б.Шермана. М.: Химия, 1980. 600 с.
4. Konstantaki M., Pissadakis S., Pispas S., Madamopoulos N., Vainos N.A. Optical fiber long-period grating humidity sensor with poly(ethylene oxide)⁄cobalt chloride coating // Applied Optics. – 2006. – Vol. 45. – Issue 19. – P. 4567-4571.
5. Russell A.P., Fletcher K.S. Optical sensor for the determination of moisture // Anal. Chimica Acta. – 1985. – Vol. 170. – P. 209–216.
6. Otsuki S., Adachi K. Humidity dependence of visible absorption spectrum of gelatin films containing cobalt chloride // J. App. Polymer Science. – 1993. – Vol. 48. – Issue 9. – P. 1557–1564.
Claims (1)
- Способ определения влагосодержания трансформаторного масла, заключающийся в определении влагосодержания колориметрическим способом с использованием хлорида кобальта, отличающийся тем, что влагосодержание масла определяют по знаку оптической плотности разностного спектра раствора хлорида кобальта (II) в трансформаторном масле в области 450 нм.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020136714A RU2751452C1 (ru) | 2020-11-09 | 2020-11-09 | Способ определения влагосодержания трансформаторного масла |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020136714A RU2751452C1 (ru) | 2020-11-09 | 2020-11-09 | Способ определения влагосодержания трансформаторного масла |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2751452C1 true RU2751452C1 (ru) | 2021-07-14 |
Family
ID=77019657
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2020136714A RU2751452C1 (ru) | 2020-11-09 | 2020-11-09 | Способ определения влагосодержания трансформаторного масла |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2751452C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2844728C1 (ru) * | 2024-11-22 | 2025-08-05 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский государственный энергетический университет" | Способ измерения влагосодержания трансформаторного масла |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0772086A (ja) * | 1993-06-25 | 1995-03-17 | Kao Corp | 水分測定方法 |
| RU2329502C1 (ru) * | 2006-11-28 | 2008-07-20 | Государственное научное учреждение "Институт механики металлополимерных систем имени В.А. Белого Национальной академии наук Беларуси" | Способ оперативного контроля работоспособности масла и устройство для его осуществления |
| RU2723163C1 (ru) * | 2019-05-07 | 2020-06-09 | Ирина Дмитриевна Гиззатова | Способ измерения влагосодержания и определения примесей трансформаторного масла |
-
2020
- 2020-11-09 RU RU2020136714A patent/RU2751452C1/ru active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0772086A (ja) * | 1993-06-25 | 1995-03-17 | Kao Corp | 水分測定方法 |
| RU2329502C1 (ru) * | 2006-11-28 | 2008-07-20 | Государственное научное учреждение "Институт механики металлополимерных систем имени В.А. Белого Национальной академии наук Беларуси" | Способ оперативного контроля работоспособности масла и устройство для его осуществления |
| RU2723163C1 (ru) * | 2019-05-07 | 2020-06-09 | Ирина Дмитриевна Гиззатова | Способ измерения влагосодержания и определения примесей трансформаторного масла |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Л.И. Мусаева и др. "Изучение возможности использования хлорида кобальта(II) для определения влагосодержания трансформаторных масел", ИЗВЕСТИЯ ВЫСШИХ УЧЕБНЫХ ЗАВЕДЕНИЙ. ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИ, No 9-10, 2015 г., стр. 63-68. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2844728C1 (ru) * | 2024-11-22 | 2025-08-05 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский государственный энергетический университет" | Способ измерения влагосодержания трансформаторного масла |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Safavi et al. | Optical sensor for high pH values | |
| Hromadka et al. | Highly sensitive volatile organic compounds vapour measurements using a long period grating optical fibre sensor coated with metal organic framework ZIF-8 | |
| Usha et al. | Fiber optic hydrogen sulfide gas sensors utilizing ZnO thin film/ZnO nanoparticles: A comparison of surface plasmon resonance and lossy mode resonance | |
| Cao et al. | Optical fiber-based evanescent ammonia sensor | |
| Russell et al. | Optical sensor for the determination of moisture | |
| Wei et al. | A high-efficiency salamo-based copper (II) complex double-channel fluorescent probe | |
| Kisner et al. | Multiple analytical frequencies and standards for the least-squares spectrometric analysis of serum lipids | |
| White et al. | Methods for Obtaining Correction Factors for Fluorescence Spectra as Determined with Aminco-Bowman Spectrophotofluorometer | |
| CA2806491C (en) | Simultaneous determination of multiple analytes in industrial water system | |
| CN108037084B (zh) | 一种适用于光度法原理水质自动分析仪的抗干扰测量方法 | |
| JP2009074807A (ja) | 無機塩の定性定量分析方法およびその分析装置 | |
| Su et al. | Naked-eye determination of oxalate anion in aqueous solution with copper ion and pyrocatechol violet | |
| Echabaane et al. | Studies of aluminum (III) ion-selective optical sensor based on a chromogenic calix [4] arene derivative | |
| RU2751452C1 (ru) | Способ определения влагосодержания трансформаторного масла | |
| Griffiths et al. | Diffuse Reflectance Spectrophotometry in Ultraviolet Using Powdered Salts | |
| Gavrilenko et al. | Solid-phase spectrophotometric iodometric determination of nitrite and selenium (IV) using a polymethacrylate matrix | |
| Chandwadkar et al. | Revisiting galvanic replacement between silver nanoparticles and mercury (II) ions in a cellulose membrane intended for optical assay application: Some new insights into silver-mercury interaction | |
| CN112881318B (zh) | 一种检测变压器绝缘纸中甲醇含量的方法 | |
| Zandi-Atashbar et al. | Determination of amylose in Iranian rice by multivariate calibration of the surface plasmon resonance spectra of silver nanoparticles | |
| RU2703227C1 (ru) | Сенсорный люминесцирующий материал, способ его получения и способ определения содержания воды в исследуемой жидкости | |
| Chen et al. | Determination of chemical oxygen demand in water samples using gas-phase molecular absorption spectrometry | |
| Hosseini et al. | Fluorescence “Turn-On” chemosensor for the selective detection of beryllium | |
| Kozlov et al. | Determination of Moisture Content of Insulating Oils by CoCl2 | |
| RU2827410C1 (ru) | Химический сенсор для обнаружения катионов бария или стронция | |
| Idriss et al. | Simultaneous Determination of Iron (III) and Aluminum (III) in the Presence of Titanium (IV) in Portland Cement using Derivative Spectrophotometry |