Quy trình thí nghiệm máy biến áp lực - Phần III: Dầu máy biến áp (Bản dự thảo) TẬP ĐOÀN ĐIỆN LỰC VIỆT NAM ----------o0o---------- QUY TRÌNH THÍ NGHIỆM MÁY BIẾN ÁP LỰC PHẦN III DẦU MÁY BIẾN ÁP Hà Nội – 04/2010 1/132 Quy trình thí nghiệm máy biến áp lực - Phần III: Dầu máy biến áp (Bản dự thảo) MỤC LỤC I. MỤC ĐÍCH ....................................................................................................... 5 II. TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................................... 5 III. NỘI DUNG QUY TRÌNH ............................................................................. 9 Điều 1. Thí nghiệm dầu mới nhận từ nhà cung cấp ............................................. 9 Điều 2. Thí nghiệm dầu mới trong thiết bị mới trước khi đưa vào vận hành...... 10 Điều 3. Thí nghiệm dầu trong thiết bị đang vận hành........................................ 12 3.1. Dầu trong thiết bị đang vận hành ............................................................ 12 3.2. Phân tích khí hoà tan trong dầu máy biến áp (Tài liệu tham khảo): ......... 14 3.2.1. Ý nghĩa và mục đích sử dụng ........................................................... 14 3.2.2. Giới hạn nồng độ các khí thành phần................................................ 14 3.2.3. Chuẩn đoán các dạng hư hỏng theo tỷ lệ các khí thành phần ............ 15 3.2.4. Chuẩn đoán dạng hư hỏng theo khí thành phần cơ bản ..................... 15 3.2.5. Các biện pháp thực hiện và khoảng thời gian lấy mẫu theo tổng hàm lượng khí cháy (TKC) ................................................................................ 17 3.2.6. Tính tốc độ sinh khí (C).................................................................... 17 Điều 4. Phương pháp lấy mẫu dầu cách điện (QTCTĐL, IEC 60567)................ 18 4.1. Thời tiết khí hậu...................................................................................... 18 4.2. Dụng cụ lấy mẫu..................................................................................... 18 4.3. Thao tác lấy mẫu..................................................................................... 18 4.4. Dán nhãn cho mẫu dầu............................................................................ 23 4.5. Đóng gói và vận chuyển ......................................................................... 24 Điều 5. Các phương pháp thí nghiệm các chỉ tiêu của dầu cách điện................. 24 5.1. Phương pháp thí nghiệm điện áp phóng điện(IEC 60156, GOST 658175) ................................................................................................................. 24 5.1.1. Thiết bị đo ........................................................................................ 24 5.1.2. Chuẩn bị điện cực ............................................................................. 27 5.1.3. Chuẩn bị mẫu thí nghiệm.................................................................. 27 5.1.4. Tiến hành thí nghiệm........................................................................ 28 5.1.5. Tính toán .......................................................................................... 28 5.2. Phương pháp thí nghiệm hệ số tổn thất điện môi (tgδ), hằng số điện môi và điện trở cách điện của chất lỏng cách điện (IEC 60247)............................ 29 5.2.1. Thiết bị đo ........................................................................................ 29 5.2.2. Điều kiện đo ..................................................................................... 31 5.2.3. Tiến hành đo..................................................................................... 33 5.3. Phương pháp thí nghiệm trị số axit (QTCTĐL, ASTM D974, IEC 620122) ................................................................................................................... 35 5.3.1. Xác định trị số axít trong cồn Etanol................................................ 35 5.3.2. Xác định trị số axít trong cồn 2-propanol.......................................... 36 5.3.3. Xác định trị số axit trong hỗn hợp Toluen và cồn 2-propanol ........... 37 5.3.4. Định tính axit-bazơ hoà tan trong nước............................................. 38 5.3.5. Pha chế dung dịch tiêu chuẩn............................................................ 38 5.4. Phương pháp thí nghiệm hàm lượng nước trong dầu (IEC 60814) .......... 41 5.4.1. Định tính nước trong dầu.................................................................. 41 2/132 Quy trình thí nghiệm máy biến áp lực - Phần III: Dầu máy biến áp (Bản dự thảo) 5.4.2. Xác định nước bằng phương pháp chuẩn độ Culông......................... 42 5.5. Phương pháp xác định độ ổn định chống ôxy hoá (GOST 981-75).......... 47 5.5.1. Thiết bị, vật tư và hoá chất.............................................................. 47 5.5.2. Chuẩn bị thí nhiệm ........................................................................... 49 5.5.3. Tiến hành thí nghiệm........................................................................ 49 5.6. Phương pháp đo độ nhớt ......................................................................... 52 5.6.1. Phương pháp đo độ nhớt quy ước (độ nhớt Engle) - (QTCTĐL) ....... 52 5.6.2. Phương pháp đo độ nhớt động học(ASTM D445).............................. 57 5.7. Xác định tỷ trọng dầu bằng tỷ trọng kế thuỷ tinh (QTCTĐL, ASTM D1298) .......................................................................................................... 62 5.7.1. Dụng cụ ............................................................................................ 62 5.7.2. Tiến hành thí nghiệm........................................................................ 62 5.7.3. Tính toán .......................................................................................... 62 5.7.4. Sai số cho phép................................................................................. 63 5.8. Phương pháp đo mầu sắc của dầu ........................................................... 63 5.8.1. Quan sát mầu sắc và độ trong suốt của dầu bằng mắt (QTCTĐL) ..... 63 5.8.2. Đo mầu sắc của dầu theo thang mầu ASTM (ASTM D1500) ............ 64 5.9. Phương pháp đo nhiệt độ chớp cháy ....................................................... 65 5.9.1. Phương pháp đo nhiệt độ chớp cháy cốc kín(ASTM D93)................. 65 5.9.2. Phương pháp đo nhiệt độ chớp cháy cốc hở (ASTM D92)................. 67 5.10. Phương pháp xác định hàm lượng tạp chất (IEC 60970,ISO 44061999) ............................................................................................................. 68 5.10.1. Nguyên tắc của phương pháp.......................................................... 68 5.10.2. Ý nghĩa của phương pháp ............................................................... 69 5.10.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến sự đếm cỡ hạt........................................ 69 5.10.4. Thiết bị ........................................................................................... 69 5.10.5. Vật tư kèm theo .............................................................................. 69 5.10.6. Hiệu chuẩn máy.............................................................................. 70 5.10.7. Các bước tiến hành ......................................................................... 70 5.10.8. Kết quả đo ...................................................................................... 71 5.10.9. Bảng mã hóa mức độ bẩn tạp chất theo ISO 4406 : 1999................ 72 5.10.10. Sai số của phép đo ........................................................................ 72 5.11. Phương pháp thí nghiệm hàm lượng khí hòa tan trong dầu cách điện.... 72 5.11.1. Tổng quát ....................................................................................... 72 5.11.2. Phương pháp A: Chiết khí dưới chân không ................................... 74 5.11.3. Phương pháp B: Cột chiết khí trực tiếp (Stripper)........................... 82 5.11.4. Phương pháp C: Lấy mẫu từ pha khí(Headspace) ........................... 89 5.11.5. Hướng dẫn pha dầu chuẩn .............................................................. 97 5.12. Phương pháp phân tích PCBs trong dầu cách điện ................................ 99 5.12.1. Phương pháp sắc ký phân tích PCBs (ASTM D4059)...................... 99 5.12.2. Phương pháp nhanh phân tích PCBs ............................................. 115 5.13. Phương pháp thí nghiệm sức căng bề mặt(ASTM D971) ..................... 119 5.13.1. Nguyên tắc của phương pháp........................................................ 119 5.13.2. Thiết bị ......................................................................................... 119 5.13.3. Chuẩn bị thiết bị đo ...................................................................... 119 3/132 Quy trình thí nghiệm máy biến áp lực - Phần III: Dầu máy biến áp (Bản dự thảo) 5.13.4. Hiệu chuẩn thiết bị........................................................................ 120 5.13.5. Tiến hành đo................................................................................. 120 5.13.6. Tính toán ...................................................................................... 121 5.13.7. Sai số............................................................................................ 121 5.14. Phương pháp thí nghiệm hàm lượng chất phụ gia chống ôxy hóa........ 122 5.14.1. Phương pháp thí nghiệm hàm lượng chất phụ gia chống ôxy hóa bằng sắc ký lớp mỏng............................................................................... 122 5.14.2. Phương pháp thí nghiệm hàm lượng chất phụ gia chống ôxy hóa bằng phép đo phổ hồng ngoại................................................................... 125 5.15. Phương pháp thí nghiệm lưu huỳnh hoạt tính..................................... 127 5.15.1. Phương pháp thí nghiệm lưu huỳnh ăn mòn bằng phương pháp tạo mẫu so sánh: (QTCTĐL)..................................................................... 127 5.15.2. Phương pháp thí nghiệm lưu huỳnh hoạt tính bằng phương pháp so sánh với mẫu chuẩn theo ASTM: (ASTM D1275) ................................ 128 4/132 Quy trình thí nghiệm máy biến áp lực - Phần III: Dầu máy biến áp (Bản dự thảo) I. MỤC ĐÍCH II. TÀI LIỆU THAM KHẢO 1- Quy trình phân tích những tiêu chuẩn cơ bản của dầu tuabin, nhiên liệu lò hơi, dầu bôi trơn và dầu cách điện - Công ty Điện lực -Bộ điện và than, năm 1976. 2- Quy trình vận hành và sửa chữa máy biến áp-Tổng công ty điện lực Việt nam, 1998 3- TCN-26-87, Khối lượng và tiêu chuẩn thí nghiệm, nghiệm thu bàn giao các thiết bị điện, năm 1987. 4- Quy phạm kỹ thuật - Vận hành nhà máy điện và lưới điện, Bộ năng lượng, 1991 5- IEEE Std C57.106-2006: IEEE Guide for Acceptance and Maintenance of Insulating Oil in Equipment. 6- IEEE Std C57.104-1991: IEEE Guide for the Interpretation of Gases Generatad in Oil-Immersed Transformers. 7- ASTM D3487-00: Standard Specification for Mineral Insulating Oil Used in Electrical Apparatus. 8- IEC 60422:2005 - Mineral insulating oil in electrical equipment- Supervision and maintenance guidance. 9- IEC 60599:2007- Mineral oil-impregnated electrical equipment in serviceGuide to the interpretation of dissolved and free gases analysis. 10- IEC 60296:2003- Fluids for electrotechnical application - Unused mineral insulating oil for transformers and switchgear. 11- RD 34.45-51.300-97: Khối lượng và tiêu chuẩn thí nghiệm các thiết bị điện, năm 1997. 12- IEC 475:1974- Method of sampling liquid dielectrics 13- IEC 60567:2005- Oil-filled electrical equipment - Sampling of gases and of oil for analysis of free and dissolved gases - Guidance. 14- ASTM D 923-97: Standard Practices for Sampling Electrical Insulating Liquids. 15- ASTM D 3613-98: Standard Practices for Sampling Insulating Liquids for Gas Analysis and Determination of Water Content. 16- IEC 156:1995 (IEC 60156) - Insulating Liquids - Determination of the breakdown voltage at power frequency - Test method. 17- ASTM D 877- 02: Standard Test Method for Dielectric Breakdown Voltage of Insulating Liquids Using Disk Electrodes. 5/132 Quy trình thí nghiệm máy biến áp lực - Phần III: Dầu máy biến áp (Bản dự thảo) 18- ASTM D 1816 - 04: Standard Test Method for Dielectric Breakdown Voltage of Insulating Oils of Petroleum Origin Using VDE Electrodes. 19- ASTM D 924-03: Standard Test Method for Dissipation Factor (of Power Factor) and Relative Permittivity (Dielectric Constant) of Electrical Insulating Liquids. 20- IEC 60247:2004- Insulating Liquids - Measurement of relative permittivity, dielectric dissipation factor (tan δ) and d.c. resistivity. 21- ASTM D 974-08: Standard Test Method for Acid and Base Number by Color- Indicator Titration. 22- ASTM D 664-04: Standard Test Method for Acid Number of Petroleum by Potentiometric Titration. 23- IEC 62021-2:2007 - Insulating Liquids - Determination of acidity - Part 2: Colourimetric titration. 24- IEC 62021-1:2003 - Insulating Liquids - Determination of acidity - Part 1: Automatic potentiometric titration. 25- IEC 60814:1997 - Insulating Liquids - Oil-impregnated paper and pressboard- Determination of water by automatic coulometricKarl Fisher tiration. 26- ASTM D 1533-00: Standard Test Method for Water in Insulating Liquids by CoulometricKarl Fisher Tiration. 27- GOST 981-75: Dầu khoáng - Phương pháp xác định độ ổn định chống ôxy hóa. 28- IEC 1125:1992 (IEC 61125) - Unused hydrocarbon-based insulating liquids - Test methods for evaluating the oxidation stability 29- ASTM D 943-04: Standard Test Method for Oxidation Characteristics of Inhibited Mineral Oils. 30- ASTM D 2440-99: Standard Test Method for Oxidation Stability of Mineral Insulating Oils. 31- ASTM D 2112-01: Standard Test Method for Oxidation Stability of Inhibited Mineral Insulating Oils by Pressure Vessel. 32- GOST 6258-85: Sản phẩm dầu- Phương pháp xác định độ nhớt quy ước. 33- ISO 3104:1994 - Petroleum products - Tranparent and opaque liquids Determination of kinematic viscosity and calculation of dynamic viscosity. 34- ASTM D 445-06: Standard Test Method for Kinematic Viscosity of Tranparent and Opaque Liquids (and Calculation of Dynamic Viscosity). 6/132 Quy trình thí nghiệm máy biến áp lực - Phần III: Dầu máy biến áp (Bản dự thảo) 35- ISO 3675:1998 - Crude petroleum and liquid petroleum products Laboratory determination of density - Hydrometer method. 36- ASTM D 1298-99: Standard Test Method for Density, Relative Density (Speciffic Gravity), of API Gravity of Crude petroleum and liquid petroleum products by Hydrometer method. 37- ASTM D 1500-03: Standard Test Method for ASTM Color of petroleum products 38- ASTM D 1524-94: Standard Test Method for Visual Examination of Used Electrical Insulating Oil of Petroleum Origin in the Field. 39- ISO 2049:1996 - Petroleum products - Determination of colour (ASTM scale) 40- ISO 2719:2002 - Determination of flash point - Penky-Martens closed cup method 41- ISO 2592:2000 - Determination of flash and fire points - Cleveland open cup method. 42- ASTM D 93-02: Standard Test Method for Flash Point by Penky-Martens closed cup Tester. 43- ASTM D 92-05: Standard Test Method for Flash and Fire Points by Cleveland Open cup Tester. 44- GOST 17216-2001: Phân loại độ sạch cho chất lỏng. 45- ISO 4406:1999 - Hydraulic fluid power - Fluids - Method for coding the level of contamination by solid particles. 46- ISO 4407:2002 - Hydraulic fluid power - Fluids contamination Determination of particulate contamination by the counting method using an optical microscope. 47- ISO 11171:1999 - Hydraulic fluid power - Calibration of automatic particle counter for liquids. 48- ASTM D 6786-08: Standard Test Method for Particle Count in Mineral Insulating Oil Using Automatic Optical Particle Counters. 49- IEC 60970:2007 - Insulating Liquids - Method for counting and sizing particles. 50- ASTM D 3612-02: Standard Test Method for Analysis of Gases Dissolved in Electrical Insulating Oil by Gas Chromatography. 51- QCVN 07:2009/BTNMT - Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về ngưỡng chất thải nguy hại. 7/132 Quy trình thí nghiệm máy biến áp lực - Phần III: Dầu máy biến áp (Bản dự thảo) 52- IEC 61619:1997 - Insulating Liquids - Contamination by polychlorinated biphenyls (PCBs) - Method of determination by capillary column gas chromatography 53- ASTM D 4059-00: Standard Test Method for Analysis of Polychlorinated Biphenyls in Insulating Liquids by Gas Chromatography. 54- ASTM D 971-99: Standard Test Method for Interfacial Tension of Oil Againt Water by Ring method. 55- ASTM D 2144-01: Standard Test Method for Examination of Electrical Insulating Oil by Infrared Absoption. 56- IEC 60666:1979- Detection and determination of specified anti-oxidant additives in insulating oils. 57- ASTM D 1275-06: Standard Test Method for Corrosive Sulfur in Electrical Insulating Oil. 58- ASTM D 130-04: Standard Test Method for Corrosiveness to Copper from Petroleum Products by Copper Strip Test. 8/132 Quy trình thí nghiệm máy biến áp lực - Phần III: Dầu máy biến áp (Bản dự thảo) III. NỘI DUNG QUY TRÌNH Điều 1. Thí nghiệm dầu mới nhận từ nhà cung cấp Mỗi lô hàng mới của dầu máy biến áp được nhận từ nhà cung cấp phải chịu một lần thí nghiệm và các trị số thí nghiệm phải đáp ứng chỉ tiêu chất lượng dầu nêu trong bảng 1. Bảng 1 STT Hạng mục thí nghiệm 1 Điện áp chọc thủng (kV) khe hở 2,5mm không thấp hơn - Trước khi lọc - Sau khi lọc Tang góc tổn thất điện môi ( % ) không lớn hơn - Ở 25oC - Ở 90oC Trị số axit (mg KOH trong 1g dầu) không lớn hơn Hàm lượng nước theo khối lượng (ppm) không lớn hơn - Trong xitéc - Trong phuy Độ ổn định kháng ôxy hóa - Khối lượng cặn (%) không lớn hơn - Trị số axit sau ôxy hóa (mg KOH trên 1g dầu ) không lớn hơn Độ nhớt động (m2/s) không lớn hơn - Ở 40oC - Ở 50oC Tỷ trọng (g/cm3) không lớn hơn Ở 15oC Ở 20oC Mầu sắc – ASTM Scale Nhiệt độ chớp cháy ( oC ) không thấp hơn Lưu huỳnh ăn mòn 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12* 13* Chất PCB1) – Polychlorbiphenyls Sức căng bề mặt Ở 25oC ( mN/m) Hàm lượng chất phụ gia (%) không nhỏ hơn 9/132 Dầu mới nhận từ nhà cung cấp 30 70 0,05 0,50 0,03 30 40 Phương pháp thí nghiệm2) Điều 5, Mục 5.1 Điều 5, Mục 5.2 Điều 5, Mục 5.3 Điều 5, Mục 5.4 0,01 Điều 5, Mục 5.5 0,10 12,0 9,0 0,91 0,90 0,5 135 Hoặc 145 Không ăn mòn Không có 40 0,2 Điều 5, Mục 5.6 Điều 5, Mục 5.7 Điều 5, Mục 5.8 Điều 5, Mục 5.9.1 Điều 5, Mục 5.9.2 Điều 5, Mục 5.15 Điều 5, Mục 5.12 Điều 5, Mục 5.13 Điều 5, Mục 5.14 Quy trình thí nghiệm máy biến áp lực - Phần III: Dầu máy biến áp (Bản dự thảo) Ghi chú: 1) Ngưỡng PCBs trong dầu máy biến áp theo quy định của pháp luật về bảo vệ môi trường tại thời điểm áp dụng. 2) Các phương pháp thí nghiệm nêu tại điều.5 của phần này. *) Chỉ tiêu thí nghiệm không bắt buộc. Điều 2. Thí nghiệm dầu mới trong thiết bị mới trước khi đưa vào vận hành - Dầu mới để nạp vào máy biến áp được nhận từ nhà cung cấp phải chịu một lần thí nghiệm và các trị số thí nghiệm phải đáp ứng chỉ tiêu chất lượng dầu trong bảng 1. - Đối với máy biến áp mới khi tiếp nhận trong máy không nạp sẵn dầu thì trước khi nạp dầu vào máy, dầu cần được thí nghiệm theo các chỉ tiêu nêu trong bảng 2. Trường hợp không có biên bản thí nghiệm dầu của nhà cung cấp dầu kèm theo, dầu cần thí nghiệm bổ xung các mục 6÷11 bảng 1. - Đối với máy biến áp 110kV trở lên khi vận chuyển không nạp dầu thì trước khi tiến hành lắp ráp cần phải lấy mẫu dầu của lớp dầu đọng ở máy để thí nghiệm điện áp đánh thủng, trị số không thấp hơn 50kV ( đối với máy biến áp 110500kV) và độ ẩm không lớn hơn 25ppm (đối với máy biến áp 110÷220kV), 20ppm (đối với máy biến áp 500kV). - Đối với máy biến áp 110kV trở lên khi vận chuyển đã nạp sẵn dầu thì trước khi tiến hành lắp ráp cần phải lấy mẫu dầu thí nghiệm các chỉ tiêu nêu tại các mục 1÷7 của bảng 2. - Đối với máy biến áp đã được nạp đủ dầu, khi vận chuyển đến vị trí lắp đặt, nếu như số liệu thí nghiệm đạt tiêu chuẩn và tính từ lúc thí nghiệm đến lúc đóng điện chưa quá 6 tháng thì cho phép chỉ thí nghiệm theo mục 1 và 2 của bảng 2. - Dầu mới trong thiết bị mới trước khi đóng điện cần phải được thí nghiệm và đạt yêu cầu của các chỉ tiêu nêu trong bảng 2. - Đối với máy biến áp có khoang điều áp dưới tải riêng, dầu dùng nạp cho bể điều áp dưới tải là dầu dùng cho máy biến áp, các chỉ tiêu thí nghiệm theo chỉ dẫn của nhà chế tạo. Trường hợp không có chỉ dẫn của nhà chế tạo, mẫu dầu lấy từ bể điều áp dưới tải tiến hành thí nghiệm và đạt các chỉ tiêu cho ở bảng 3. 10/132 Quy trình thí nghiệm máy biến áp lực - Phần III: Dầu máy biến áp (Bản dự thảo) Bảng 2 Đối với cấp điện áp (kV) Hạng mục thí nghiệm STT 1 2 3 4 5 6 7 8* Điện áp chọc thủng (kV) (khe hở 2,5mm), không thấp hơn Tang góc tổn thất điện môi ở 90 0C (%) không lớn hơn Trị số axit (mg KOH trong 1g dầu) không lớn hơn Hàm lượng nước theo khối lượng (ppm) không lớn hơn Mầu sắc – ASTM Scale Quan sát ngoại dạng ≤15 ≤35 110 220 500 30 35 60 65 70 - - 1,5 1,0 1,0 0,03 0,03 0,03 0,03 1,0 1,0 0,03 201) 102) 1,0 10 1,0 10 0,5 Trong, sáng không có nước và tạp chất Hàm lượng tạp chất3) ISO 4406-1991 Tổng hàm lượng khí hòa tan4) (%) không lớn hơn Sức căng bề mặt Ở 25 0C ( mN/m) Không nhỏ hơn (quan sát bằng mắt) Không có -/16/13 -/15/12 - - 3 1 0,5 35 35 35 38 38 Ghi chú: 1) Đối với máy biến áp 110KV không có bảo vệ bằng màng chất dẻo hoặc nitơ. 2) Đối với máy biến áp 110KV có bảo vệ bằng màng chất dẻo hoặc nitơ. 3) Phương pháp xác định hàm lượng tạp chất theo điều 5, mục 5.10. 4) Phương pháp xác định hàm lượng khí hòa tan theo điều 5, mục 5.11. Nếu nhà chế tạo có quy định khác với trị số nêu trong mục này thì tuân theo chỉ dẫn của nhà chế tạo. Chỉ kiểm tra đối với máy biến áp cấp điện áp 110kV trở lên có bảo vệ bằng màng chất dẻo. *: Chỉ tiêu thí nghiệm không bắt buộc. Bảng 3 Hạng mục thí nghiệm STT 11/132 Điểm cuối trung Giá trị giới hạn Một pha hoặc điểm cuối không trung tính ≤ 35kV 110kV ≥ 220kV Quy trình thí nghiệm máy biến áp lực - Phần III: Dầu máy biến áp (Bản dự thảo) tính 1 2 Điện áp chọc thủng (kV) (khe hở 2,5mm), không thấp hơn Hàm lượng nước (ppm) không lớn hơn 35 35 50 60 - - 25 1800 CH4 120 121-400 401-1000 >1000 C2H2 35 36-50 51-80 >80 C2H4 50 51-100 101200 >200 C2H6 65 66-100 101-150 >150 CO 350 351-570 571-1400 >1400 CO2 2500 2500-4000 4001-10000 >10000 720 721- 1920 1921- 4630 > 4630 TKC + TKC: tổng hàm lượng khí cháy (gồm: H2(Hydrogen), CH4(Metan), CO(cacbon mono-oxit), C2H4(Etylen), C2H6 (Etan), C2H2(Acetylen). Ghi chú 1: Trường hợp 1: TKC (Tổng hàm lượng khí cháy) thấp hơn mức này chỉ ra máy biến áp vận hành an toàn. Nếu một khí thành phần nào vượt quá mức quy định cần phải tiến hành xem xét thêm. 14/132 Quy trình thí nghiệm máy biến áp lực - Phần III: Dầu máy biến áp (Bản dự thảo) Trường hợp 2: TKC trong khoảng này chỉ ra tổng hàm lượng khí cháy cao hơn mức bình thường. Nếu một khí thành phần nào vượt quá mức quy định cần phải tiến hành xem xét thêm. Sự hư hỏng có thể xuất hiện. Lấy mẫu phân tích khí hòa tan thường xuyên hơn, tính tốc độ sinh khí theo ngày. Trường hợp 3: TKC trong khoảng này chỉ ra có sự phân hủy lớn vật liệu cách điện (giấy và dầu hoặc cả hai). Nếu một khí thành phần nào vượt quá mức quy định cần phải tiến hành xem xét thêm. Sự hư hỏng đã xảy ra hoặc có thể xuất hiện. Lấy mẫu phân tích khí hòa tan thường xuyên hơn, tính tốc độ sinh khí theo ngày. Trường hợp 4: TKC trong khoảng này chỉ ra có sự phân hủy trầm trọng vật liệu cách điện (giấy và dầu hoặc cả hai). Tiếp tục vận hành có thể gây hư hỏng máy biến áp. Ghi chú 2: - Các khí xuất hiện đột xuất và tốc độ sinh khí quan trọng hơn lượng khí tích tụ sẵn trong dầu máy biến áp. - Khi tỷ số khí CO2/CO < 3 có sự phân hủy giấy cách điện. - Sự hình thành với lượng đáng kể khí C2H2 thể hiện có sự phóng điện (hoặc hồ quang điện). Sự hình thành lượng nhỏ khí này chỉ ra có điểm quá nhiệt (500oC hoặc cao hơn). Khi phát hiện C2H2 trong dầu máy biến áp cần lấy mẫu hàng tuần hoặc thậm chí hàng ngày để xác định tốc độ sinh khí, xem xét nguyên nhân hoặc quyết định ngừng vận hành. - Trong khi xem xét chú ý đến tình trạng quá tải của máy biến áp (xem xét nhật ký vận hành). 3.2.3. Chuẩn đoán các dạng hư hỏng theo tỷ lệ các khí thành phần Bảng 7 Trường hợp PD D1 D2 T1 T2 T3 Tỷ lệ khí thành phần Sự cố đặc trưng Phóng điện cục bộ Phóng điện năng lượng thấp Phóng điện năng lượng cao Phân hủy nhiệt t < 3000C Phân hủy nhiệt 3000C < t < 7000C Phân hủy nhiệt t > 7000C C2H2/C2H4 CH4/H2 C2H4/C2H6 NS1) >1 0,6 - 2,5 NS1) < 0,1 < 0,22) < 0,1 0,1 - 0,5 0,1 - 1 > 1 hoặc NS1) >1 >1 < 0,2 >1 >2 4 1) NS = giá trị không đáng kể 2) Sự tăng hàm lượng C2H2 chỉ ra có điểm nhiệt độ nóng tới 1000oC. 3.2.4. Chuẩn đoán dạng hư hỏng theo khí thành phần cơ bản 15/132 Quy trình thí nghiệm máy biến áp lực - Phần III: Dầu máy biến áp (Bản dự thảo) Bảng 8 - Quá nhiệt dẫn tới phân hủy dầu tạo thành khí ethylen, methan cùng với lượng nhỏ hydrogen và ethan - Khí cơ bản: ethylen - Quá nhiệt dẫn tới phân hủy giấy cách điện tạo thành khí cacbon monoxide cùng với methan và ethylen do phân hủy dầu - Khí cơ bản: cacbon monoxide - Phóng điện với năng lượng thấp tạo thành hydrogen và methan cùng với một lượng nhỏ ethan và ethylen. Nếu xuất hiện CO và CO2 do phóng điện qua giấy cách điện. - Khí cơ bản: Hydrogen - Phóng hồ quang điện trong dầu tạo thành một lượng lớn khí hydrogen và acetylen cùng với một lượng đáng kể methan và ethylen. Nếu xuất hiện CO và CO2 do phóng hồ quang điện qua giấy cách điện. - Khí cơ bản: acetylen 16/132 Quy trình thí nghiệm máy biến áp lực - Phần III: Dầu máy biến áp (Bản dự thảo) 3.2.5. Các biện pháp thực hiện và khoảng thời gian lấy mẫu theo tổng hàm lượng khí cháy (TKC) Bảng 9 Trạng thái 4 3 2 1 TKC (ppm) > 4630 19214630 7211920 Tốc độ tăng Khoảng thời gian lấy mẫu và biện pháp thực hiện trong vận hành theo tốc độ sinh khí TKC (ppm/ngày) Lấy mẫu Biện pháp thực hiện > 30 Hàng ngày 10 - 30 Hàng ngày < 10 Hàng tuần - Thực hiện cảnh báo nghiêm trọng - Phân tích các khí thành phần - Lập kế hoạch ngừng máy - Tư vấn từ nhà chế tạo > 30 Hàng tuần 10 - 30 Hàng tuần < 10 Hàng tháng - Thực hiện cảnh báo nghiêm trọng - Phân tích các khí thành phần - Lập kế hoạch ngừng máy - Tư vấn từ nhà chế tạo > 30 Hàng tháng 10 - 30 Hàng tháng - Quyết định ngừng vận hành máy - Tư vấn từ nhà chế tạo - Thực hiện cảnh báo - Phân tích các khí thành phần - Xác định sự phụ thuộc của tải < 10 Hàng quý > 30 Hàng tháng Thực hiện cảnh báo - Phân tích các khí thành phần - Xác định sự phụ thuộc của tải Hàng quý - Tiếp tục vận hành bình thường. ≤ 720 10 - 30 < 10 Thông thường 3.2.6. Tính tốc độ sinh khí (C) Tính tốc độ sinh khí (C) là nồng độ khí thành phần theo dõi (ppm) tạo thành trong một ngày: C= TKC 2 -TKC1 T Trong đó TKC2: Tổng hàm lượng khí cháy thí nghiệm lần 2 (ppm) 17/132 Quy trình thí nghiệm máy biến áp lực - Phần III: Dầu máy biến áp (Bản dự thảo) TKC1: Tổng hàm lượng khí cháy thí nghiệm lần 1(ppm) T : Khoảng thời gian giữa 2 lần phân tích (ngày) Điều 4. Phương pháp lấy mẫu dầu cách điện (QTCTĐL, IEC 60567) Lấy mẫu dầu là một công việc quan trọng trong công tác thí nghiệm dầu. Kết quả thí nghiệm có chính xác hay không một phần phụ thuộc vào công tác lấy mẫu. Khi lấy mẫu phải chú ý đến các điều kiện sau đây: ·Thời tiết khí hậu nơi lấy mẫu. ·Dụng cụ dùng để lấy mẫu. ·Nơi lấy mẫu và thao tác. 4.1. Thời tiết khí hậu Thời tiết khí hậu có ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng của mẫu dầu. Những yếu tố ảnh hưởng như trời có mưa, có sương mù, buổi sáng sớm, buổi chiều muộn v.v..Nên công tác lấy mẫu đối với những thiết bị đặt ngoài trời phải được xem xét chu đáo. Đối với những thiết bị này chỉ nên lấy mẫu khi trời nắng khô ráo,vào buổi trưa hoặc đầu giờ chiều là tốt nhất. Thiết bị đặt trong nhà hoặc có mái che, nếu gặp khi trời ẩm nhiều thì cũng không nên lấy mẫu. Thời tiết khí hậu xấu không chỉ ảnh hưởng đến chất lượng mẫu, mà còn ảnh hưởng đến chất lượng dầu đang trong giai đoạn bảo quản như dầu trong phuy và dầu trong xi téc. 4.2. Dụng cụ lấy mẫu Chỉ dùng những dụng cụ bằng thuỷ tinh để lấy mẫu dầu. Phải rửa sạch dụng cụ bằng ét xăng, bằng nước xà phòng, bằng nước và tráng bằng nước cất 2 đến 3 lần. Bình được rửa sạch khi quan sát bằng mắt không còn giọt nước bám trên thành bình. Nếu còn bám dính nước thì phải được rửa kỹ lại cho đến hết mới đạt. Sau đó sấy khô ở nhiệt độ 105oC ít nhất là 30 phút. Khi lấy ra đóng nút để nguội rồi mới đem dùng. Những dụng cụ đã sấy, sau 24 giờ chưa dùng đến thì phải được sấy lại trước khi sử dụng. Dụng cụ lấy mẫu thường dùng là chai thuỷ tinh không mầu nút mài loại 1 lít. Không nên dùng chai nhựa và các loại chai đựng đồ uống để làm dụng cụ lấy mẫu dầu. Dụng cụ lấy mẫu dầu từ thiết bị điện để thí nghiệm khí hòa tan trong dầu hoặc thí nghiệm hàm lượng ẩm là xiranh thủy tinh dung tích 50ml được làm sạch và sấy khô tương tự như chai thủy tinh lấy mẫu dầu. Khi lấy xiranh từ tủ sấy ra tiến hành lắp ráp piston và xiranh theo bộ để đảm bảo độ kín khí (ráp theo số ghi trên piston và xiranh), đầu xiranh được bít kín bằng van chặn hoặc bằng kim tiêm cắm vào một miếng cao su chịu dầu. 4.3. Thao tác lấy mẫu Lấy mẫu dầu của những thiết bị điện cần chú ý đến quy trình an toàn về điện, an toàn thao tác đóng mở van mẫu. Những trường hợp không đảm bảo an toàn cho thiết bị thì không được lấy mẫu. Lấy mẫu dầu của những thiết bị đặt ngoài trời phải thực hiện vào lúc trời nắng khô ráo. Nhiệt độ của chai để lấy mẫu và nơi đặt 18/132 Quy trình thí nghiệm máy biến áp lực - Phần III: Dầu máy biến áp (Bản dự thảo) thiết bị không được chênh nhau quá 5oC, tốt nhất là để chai có nhiệt độ bằng nhiệt độ nơi lấy mẫu rồi mới tiến hành lấy mẫu. Trước khi mở van mẫu phải dùng giẻ lau sạch sẽ bên ngoài, mở van cho dòng dầu chảy ra từ từ. Phải xả bỏ lượng dầu ban đầu mới chảy ra (khoảng 1 lít) rồi mới cho dầu chảy vào chai lấy mẫu. Khi lấy mẫu phải tráng chai ít nhất 2 lần bằng dầu định lấy mẫu. Sau khi đã lấy đủ lượng mẫu cần thiết thì thao tác đóng van mẫu. Kiểm tra độ rò rỉ của van bằng cách dùng giẻ lau sạch cửa van, chờ 2 phút không phát hiện dầu bị rò rỉ ra là được. Nếu lấy mẫu dầu trong thùng phuy thì phải dùng ống thuỷ tinh sạch có đường kính từ 1÷1,5cm, dài 80÷90 cm. Trước khi lấy mẫu phải cắm ống lấy mẫu sâu xuống tận đáy thùng để kiểm tra tạp chất và nước. Muốn vậy dùng ngón tay cái bịt kín miệng ống rồi từ từ cắm đầu kia của ống tới đáy thùng, sau đó buông ngón tay ra để cho dầu dâng lên trong ống rồi lại dùng ngón tay bịt kín miệng ống để lấy dầu lên. Tiến hành quan sát xem có nước và tạp chất không. Chỉ tiến hành lấy mẫu khi đáy thùng sạch. Thao tác lấy mẫu tiến hành như trên nhưng cách đáy thùng phuy khoảng 10-25cm, không lấy mẫu trên mặt thùng. Thao tác được lặp lại nhiều lần cho tới khi lấy đủ lượng dầu cần thiết. Có thể dùng ống nhựa trong sạch có đường kính 10-12 mm để lấy mẫu dầu trong thùng phuy theo kiểu ống xi phông. Đầu ống nhựa cắm sâu vào dầu tương tự như lấy mẫu dầu bằng ống thuỷ tinh. Để lấy mẫu đại diện cho cả lô dầu, số thùng phuy cần mở là 5%. Lượng dầu cần lấy theo yêu cầu của công tác phân tích. Trường hợp phải để lâu quá 24 giờ kể từ khi lấy mẫu thì phải gắn nút chai bằng parafin. a. Lấy mẫu dầu vào chai Hình 1: 1: Van lấy mẫu dầu của thiết bị 2: Mặt bích 3: Ống cao su chịu dầu hoặc ống Silicon 4: Chai đựng mẫu 5: Bồn chứa dầu xả bỏ 6: Nút nhựa cứng 7: Miếng đệm kín Lấy mẫu dầu để thí nghiệm hàm lượng khí hòa tan trong dầu và thí nghiệm hàm lượng ẩm: 19/132 Quy trình thí nghiệm máy biến áp lực - Phần III: Dầu máy biến áp (Bản dự thảo) Hình 2: a: Vị trí rửa van lấy mẫu b: Vị trí hút dầu vào Xiranh để xúc rửa c: Vị trí xả dầu khỏi Xiranh d: Vị trí hút dầu vào xiranh, lấy mẫu e: Đóng xiranh, tháo khỏi van lấy mẫu. 1: Xiranh 2: Van chặn 3: Ống nối PTFE hoặc cao su 4: Van 3 ngả 5: Van lấy mẫu của thiết bị 6: Mặt bích 7: Bồn chứa dầu xả bỏ b. Lấy mẫu dầu vào xiranh - Sau khi đã tráng rửa van lấy mẫu của thiết bị điện, tiến hành nối một đầu ống vào van lấy mẫu, đầu kia vào van 3 ngả và nối với xiranh bằng một đoạn ống PTFE (Polytetrafloroethylene) hoặc cao su chịu dầu (hình 2,a). - Tiến hành xả bỏ qua van 3 ngả khoảng 200÷250ml dầu để rửa van. Sau đó lấy khoảng 40÷50ml dầu vào xiranh (hình 2,b). - Tiến hành xả bỏ dầu từ xiranh vào bồn chứa dầu xả, giữ xiranh ở vị trí thẳng đứng (hình 2,c), nén dầu cùng các bọt khí ra ngoài. Xúc rửa 2÷3 lần xiranh bằng dầu. Chú ý không còn bọt khí đọng lại chỗ không gian chết trong xiranh. - Nối thông xiranh với van lấy mẫu (hình 2,d), lấy khoảng 20÷50ml dầu để thí nghiệm.(Chú ý: Không được hút dầu vào xiranh bằng cách rút Piston, dễ bị lọt không khí vào theo. Dầu nạp vào xiranh nhờ áp lực dầu từ thiết bị đẩy Piston ra). - Đóng van chặn của xiranh, tách ống nối (hình 2,e). 20/132 Quy trình thí nghiệm máy biến áp lực - Phần III: Dầu máy biến áp (Bản dự thảo) - Xiranh cần bảo quản cẩn thận, tránh lọt không khí vào hoặc tách khí hòa tan ra và thoát mất đi, nên tạo áp lực dư trong xiranh bằng cách nén piston bằng dây cao su hoặc lò xo. - Tiến hành lấy 2 mẫu để thí nghiệm song song. c. Lấy dầu vào ống đựng mẫu - Sau khi đã tráng rửa van lấy mẫu của thiết bị điện, tiến hành nối một đầu ống đựng mẫu vào van lấy mẫu, đầu kia vào bồn chứa dầu xả bằng một đoạn ống PTFE (Polytetrafloroethylene) hoặc cao su chịu dầu (hình 3). - Tiến hành mở van từ từ cho chảy qua ống đựng mẫu vào bồn xả, quan sát sao cho trong ống đựng mẫu không có bọt khí. - Sau khi cho chảy qua 2÷3lít dầu thì tiến hành đóng van đầu ra của ống đựng mẫu trước sau đó đóng van đầu vào và van lấy mẫu của thiết bị. - Tháo ống dẫn khỏi van mẫu và nhanh chóng nối hai đầu ống dẫn lại thông qua một đoạn ống bằng thủy tinh hay đoạn ống kim loại. tiến hành mở van ở hai đầu ống đựng mẫu ra. Sự co giãn thể tích dầu mẫu thông qua sự đàn hồi của đoạn ống dẫn mềm này, tránh lọt không khí vào hoặc tách khí hòa tan ra và thoát ra ngoài. Hình 3: 1: Ống đựng mẫu 2: Van chặn hoặc kẹp ống 3: Ống nối 4: Mặt bích 5: Van lấy mẫu của thiết bị 6: Bồn chứa dầu xả bỏ d. Lấy mẫu khí vào xiranh (hình 4) 21/132 Quy trình thí nghiệm máy biến áp lực - Phần III: Dầu máy biến áp (Bản dự thảo) Hình 4: 1: Xiranh 2: Van chặn 3: Ống nối 4: Van 3 ngả 5: Van lấy mẫu của thiết bị 6: Ống dẫn khí từ Rơle ga 7: Bồn chứa dầu xả bỏ e. Thiết bị lấy mẫu Ống nhựa hoặc cao su chịu dầu phù hợp để nối với ống gom khí của rơle hơi. Xiranh kín khí có thể tích phù hợp (25÷250ml) được gắn kín với 1 van chặn đảm bảo độ kín khí. Độ kín khí của xiranh được kiểm tra như sau: Chứa dầu mẫu có hàm lượng hydrogen xác định trước ít nhất trong 2 tuần, sau đó xác định độ tổn thất hydrogen bằng cách phân tích lại hydrogen ở cuối chu kỳ bảo quản. So sánh hàm lượng khí hydrogen trước và sau chu kỳ bảo quản, nếu độ tổn thất không quá 2,5%/1 tuần, xiranh đó có thể chấp nhận được. Kinh nghiệm chung cho thấy tất cả các loại xiranh thủy tinh sau khi được bôi một lớp mỡ nhẹ hoặc dầu biến áp sẽ đảm bảo được độ kín khí. Khi vận chuyển các xiranh được giữ trong các hốc vừa khít với chúng để tránh Piston di chuyển. - Các bước tiến hành: Thiết bị được nối như hình 4. Ống nối sao cho ngắn nhất, và được nạp đầy bằng dầu trước khi bắt đầu lấy mẫu. Van mẫu (5) mở, lấy mẫu từ rơle khí trên MBA có bình dầu phụ, tạo nên áp lực dương. Quay van (4) tới vị trí A, dầu trong ống nối xả vào bồn xả (7). Khi khí tới van (4), sau đó quay van (4) tới vị trí B nối với xiranh. Mở van chặn (2), nạp 22/132 Quy trình thí nghiệm máy biến áp lực - Phần III: Dầu máy biến áp (Bản dự thảo) khí vào xiranh nhờ áp lực dương, giữ cẩn thận piston không sẽ rơi vỡ. Khi đã lấy được mẫu phù hợp, đóng van (2) và van lấy mẫu (5), tháo xiranh ra. Khử dầu lọt vào xiranh bằng cách ấn piston xả ra. Dán nhãn cho mẫu. Việc xúc rửa xiranh bằng mẫu khí tùy thuộc vào lượng khí có trong ống góp rơ le. f. Lấy mẫu khí vào ống đựng mẫu bằng phương pháp thay thế dầu Phương pháp này chỉ dùng khi áp lực khí mẫu bằng hoặc lớn hơn áp suất không khí. Thiết bị cho ở hình 5. Hình 5: 1: Ống đựng mẫu 2: Van chặn hoặc kẹp ống 3: Ống nối 4: Bồn chứa dầu xả bỏ 5: Van lấy mẫu của thiết bị 6: Ống dẫn khí từ Rơle ga Ống đựng mẫu có dung tích 100ml bằng thủy tinh, ống đựng mẫu được nạp đầy dầu MBA. Sau đó nối ống (3) đã nạp đầy dầu vào van mẫu (5) . Sau đó mở van lấy mẫu (5), van vào ống (2), van ra khỏi ống (2). Hạ ống đựng mẫu thấp xuống, xả dầu trong ống vào bồn xả (4), khí từ rơle sẽ thay thế cho thể tích dầu có trong ống đựng mẫu. Tiến hành đóng van ra, đóng van vào (2), đóng van mẫu của rơle (5) , tháo ống đựng mẫu ra. 4.4. Dán nhãn cho mẫu dầu Nhãn của mẫu dầu cần các thông tin sau: ·Tên khách hàng ·Nhãn mác của thiết bị 23/132 Quy trình thí nghiệm máy biến áp lực - Phần III: Dầu máy biến áp (Bản dự thảo) ·Thể tích dầu đang dùng trong thiết bị ·Chủng loại dầu ·Lý do lấy mẫu ·Ngày, giờ lấy mẫu ·Nhiệt độ của dầu khi lấy mẫu ·Nhiệt độ, độ ẩm khi lấy mẫu ·Điểm cụ thể khi lấy mẫu (Bể máy chính, bể công tắc K. v.v.) ·Ngoài ra có thể bổ xung thêm các thông tin sau: ·Nhiệt độ cuộn dây ·Công suất tải của MBA ·Có bảo vệ bằng màng ngăn, bảo vệ bằng N2 .v.v. ·Có vận hành bơm dầu hay không ·Có thay đổi điều kiện vận hành hay không ·Thiết bị đã bị sự cố hay đã qua đại tu trước khi lấy mẫu dầu thí nghiệm. 4.5. Đóng gói và vận chuyển Trong quá trình bảo quản, vận chuyển mẫu về phòng thí nghiệm không được để ánh nắng chiếu trực tiếp vào bình chứa mẫu. Các xiranh hoặc ống đựng mẫu được đóng gói cẩn thận trong các các hộp các tông hoặc hộp xốp, chuyển về phòng thí nghiệm càng sớm càng tốt. Điều 5. Các phương pháp thí nghiệm các chỉ tiêu của dầu cách điện 5.1. Phương pháp thí nghiệm điện áp phóng điện(IEC 60156, GOST 658175) 5.1.1. Thiết bị đo Thiết bị đo bao gồm các bộ phận sau: - Bộ điều chỉnh điện áp (biến áp tự ngẫu có tỷ số biến áp thay đổi được, bộ điều chỉnh điện tử .v.v.). - Máy biến áp tăng áp. - Bộ ngắt mạch tự động (thời gian cắt dưới 10ms). - Hệ thống giới hạn năng lượng (10mA đến 20mA). a. Cốc thí nghiệm Dung tích cốc thí nghiệm phải trong phạm vi 350ml đến 600ml. Cốc thí nghiệm phải được chế tạo từ vật liệu cách điện, trơ về hóa học và bền đối với chất lỏng cách điện cũng như các dung môi dùng để làm sạch. 24/132 Quy trình thí nghiệm máy biến áp lực - Phần III: Dầu máy biến áp (Bản dự thảo) Cốc thí nghiệm loại có nắp hoặc không có nắp và được chế tạo sao cho có thể dễ dàng tháo các điện cực với mục đích làm sạch và bảo dưỡng chúng, đảm bảo điều kiện tốt cho phép thí. Hình dáng và kích thước của cốc thí nghiệm Hình 1: Cốc thí nghiệm loại không có nắp, gắn điện cực dạng nấm đường kính 36mm. 1: Cốc chứa dầu thí nghiệm 2: Điện cực 3: Thanh dẫn của điện cực Hình 2: Cốc thí nghiệm có nắp gắn điện cực dạng cầu đường kính 12,5-13mm. 25/132 Quy trình thí nghiệm máy biến áp lực - Phần III: Dầu máy biến áp (Bản dự thảo) Hình 3: Cốc thí nghiệm có nắp gắn điện cực dạng nấm đường kính 36mm. Hình 4: Hình dáng và kích thước điện cực: Điện cực chỏm cầu đường kính 36mm Điện cực hình cầu đường kính 12,7mm Điện cực hình trụ đường kính 25,4mm ( Điện cực dạng đĩa) Điện cực hình trụ đường kính 25,4mm ( Điện cực dạng đĩa) có gờ bán kính 0,5mm - Các điện cực phải được chế tạo từ đồng thau hoặc thép không gỉ. Điện cực phải được mài bóng. Đường trục của hệ thống các điện cực phải nằm ngang và được đặt trong cốc thí nghiệm thấp hơn bề mặt chất lỏng đang thí nghiệm ít nhất 26/132 Quy trình thí nghiệm máy biến áp lực - Phần III: Dầu máy biến áp (Bản dự thảo) là 40mm. Không phần nào của điện cực được cách thành cốc thí nghiệm hoặc thanh khuấy dưới 12mm. Khoảng cách giữa các điện cực được xác định và kiểm tra nhờ một chiếc que cữ chuẩn với độ dày 2,5±0,05mm. b. Thiết bị khuấy Có 2 phương pháp khuấy là khuấy cần và khuấy từ - Khuấy cần: Cánh khuấy có đường kính rộng 20÷25mm, độ sâu theo hướng trục 5÷10mm, tốc độ quay 250÷300 vòng/phút. - Khuấy từ: Thanh khuấy dài 20÷25mm, đường kính 5÷10mm. - Kết cấu của các cần khuấy hoặc thanh khuấy phải đảm bảo dễ làm sạch, khi khuấy không được tạo bọt khí. Có thể lựa chọn khuấy hoặc không khuấy. 5.1.2. Chuẩn bị điện cực - Điên cực trước khi thí nghiệm cần phải rửa sạch bằng dung môi phù hợp theo quy định kỹ thuật nếu không có quy định thì dung môi được lựa chọn bằng thực nghiệm. - Mức độ sạch của điện cực được quan sát bằng mắt. Nếu có vết bẩn cần phải rửa lại. Sau khi rửa bằng dung môi, điện cực được rửa cẩn thận bằng nước cất sôi và sấy 1giờ trong tủ sấy ở nhiệt độ 90÷100oC (gắn với cốc sứ). Nếu điện cực gắn liền với cốc thí nghiệm làm bằng nhựa cách điện, nhiệt độ sấy không quá 70oC, tránh làm biến dạng cốc. Tốt nhất nên sấy bằng cách thổi gió nóng, nhiệt độ sấy không quá 70oC. - Không được sờ tay vào bề mặt của điện cực. 5.1.3. Chuẩn bị mẫu thí nghiệm - Mẫu dầu cách điện dùng cho một lần thí nghiệm khoảng 350÷600ml. Trước khi thí nghiệm mẫu dầu cần đựng trong bình kín, để ổn định đến nhiệt độ trong phòng (nhiệt độ dầu không được chênh lệch với nhiệt độ không khí trong phòng quá 5oC) và tránh chiếu ánh nắng trực tiếp. - Phòng thí nghiệm xác định điện áp phóng điện cần đạt các tiêu chuẩn sau: Độ ẩm tương đối của không khí: 65±5% nhiệt độ của không khí: 20±5oC. - Ngay trước khi nạp dầu vào cốc thí nghiệm, chai đựng mẫu thí phải được đóng nắp kín và đảo ngược vài lần để phân bố đều các chất bẩn sao cho không tạo bọt khí. - Tiến hành rót dầu vào cốc thí nghiệm để xúc rửa 2÷3 lần bằng chính dầu cần thí nghiệm, tráng rửa các điện cực. Sau đó từ từ rót dầu vào cốc thí nghiệm sao cho không tạo bọt khí. - Đo và ghi lại nhiệt độ của mẫu dầu thí nghiệm. 27/132 Quy trình thí nghiệm máy biến áp lực - Phần III: Dầu máy biến áp (Bản dự thảo) 5.1.4. Tiến hành thí nghiệm - Đặt cốc thí nghiệm đã nạp mẫu dầu vào thiết bị đo, bật máy khuấy nếu có sử dụng. - Tiến hành nâng điện áp thí nghiệm lần đầu sau 5 phút. - Khi thí nghiệm tốc độ nâng điện thế phải đều đặn và đạt 2kV/giây ± 0,2kV/giây cho tới khi sự phóng điện xảy ra. - Điện áp phóng điện là điện áp lớn nhất đạt được ở thời điểm mạch tự động ngắt mạch (khi phóng hồ quang) hoặc cắt bằng tay (nhìn thấy hồ quang và nghe thấy phóng điện). - Tiến hành thí nghiệm tiếp theo 5 lần điện áp phóng điện đối với một mẫu dầu, mỗi lần cách nhau 2 phút. Kiểm tra xem có bọt khí tạo ra giữa khe hở của điện cực không. Nếu sử dụng khuấy, thì chúng phải hoạt động liên tục trong suốt quá trình thí nghiệm. - Ghi lại giá trị điện áp phóng điện của mỗi lần thí nghiệm. 5.1.5. Tính toán - Giá trị điện áp phóng điện được chấp nhận là giá trị trung bình của 6 lần thí nghiệm, được tính như sau: 1 n U= å U i (1) n i=1 Trong đó U : giá trị trung bình của điện áp phóng điện, kV Ui :giá trị của điện áp phóng điện lần thí nghiệm thứ i, kV - Độ lệch chuẩn của các giá trị điện áp phóng điện được tính theo công thức: n δ= ( å Ui-U i ) 2 n(n-1) (2) n : số lần thí nghiệm - Đánh giá độ tin cậy của kết quả thí nghiệm: + Hệ số dao động là tỷ số giữa độ lệch chuẩn và giá trị trung bình của điện áp phóng điện được tính theo công thức: V= δ U (3) + Nếu hệ số dao động lớn hơn 0,20 thì trong trường hợp này cần phải tiến hành thí nghiệm bổ xung thêm một lần nữa với việc nạp cốc thí nghiệm bằng chất 28/132 Quy trình thí nghiệm máy biến áp lực - Phần III: Dầu máy biến áp (Bản dự thảo) lỏng lấy từ cùng một chai mẫu đã thí nghiệm (sau khi đã trộn đều chất lỏng trong chai như tiến hành trước đây), thực hiện thêm 6 lần xác định điện áp phóng điện và tính toán theo các công thức (1) đến (3) với n=12. + Nếu hệ số dao động vẫn lớn hơn 0,20 mẫu thí được coi là không đạt yêu cầu. Cần lấy lại mẫu để thí nghiệm. Chuyển đổi giá trị điện áp phóng điện khi sử dụng loại điện cực dạng đĩa sang giá trị điện áp phóng điện khi sử dụng loại điện cực dạng nấm thì chia cho hệ số chuyển đổi 0,975. 5.2. Phương pháp thí nghiệm hệ số tổn thất điện môi (tgδ), hằng số điện môi và điện trở cách điện của chất lỏng cách điện (IEC 60247) 5.2.1. Thiết bị đo 1. Cốc thí nghiệm - Sử dụng cùng một cốc thí nghiệm để thí nghiệm hằng số điện môi, hệ số tổn thất điện môi (tgδ) và điện trở cách điện của chất lỏng cách điện. - Cốc thí nghiệm phù hợp cho mục đích thí nghiệm này đạt các yêu cầu sau: + Cấu tạo của cốc thí nghiệm sao cho dễ dàng tháo, lắp không làm thay đổi điện dung của côc thí nghiệm khi không chứa dầu, cho phép đo và điều chỉnh ổn định nhiệt độ theo yêu cầu với sai số theo yêu cầu. Muốn vậy, cốc thí có thể đặt trong bồn ổn nhiệt hoặc được trang bị bộ gia nhiệt điện bên trong. + Vật liệu chọn để chế tạo cốc thí nghiệm không xốp và có khả năng chịu nhiệt, không bị ảnh hưởng của sự thay đổi nhiệt độ. + Bề mặt của các điện cực đảm bảo đủ độ nhẵn để dễ dàng làm sạch khi tiếp xúc với chất lỏng cần thí nghiệm. Điện cực không được phản ứng hóa học với chất lỏng thí nghiệm. Điện cực được chế tạo từ thép không gỉ đáp ứng yêu cầu này. Điện cực chế tạo từ nhôm không phù hợp khi xúc rửa bằng dung môi kiềm tính. + Vật liệu cách điện cứng dùng để làm giá đỡ điện cực phải có trị số tgd nhỏ và điện trở cao. Chúng không hấp thụ chất lỏng làm sạch, chất lỏng thí nghiệm. Vật liệu thường dùng cho mục đích này là sứ thạch anh. + Khoảng cách giữa bề mặt chất lỏng thí nghiệm và vật liệu cách điện cứng, giữa điện cực bảo vệ và các điện cực đo phải đủ lớn chịu được điện áp thí nghiệm. + Cốc thí nghiệm đáp ứng các yêu cầu trên đều phù hợp cho phép thí nghiệm. Điện áp thí nghiệm đối với chất lỏng cách điện có độ nhớt thấp có thể nâng tới 2000V. + Hệ số tổn thất điện môi của cốc thí nghiệm khô-sạch phải nhỏ hơn 10-6 ở 50Hz. 29/132 Quy trình thí nghiệm máy biến áp lực - Phần III: Dầu máy biến áp (Bản dự thảo) Hình 1: Cốc thí nghiệm 3 cực dùng thí nghiệm chất lỏng 1: Điện cực trong 5: Vòng đệm Silica 2: Điện cực ngoài 6: Vòng đệm Silica 3: Vòng bảo vệ 7: Giới hạn mức tối thiểu chất lỏng 4: Tay cầm + Để giảm tối đa ảnh hưởng của chất bẩn bám trên bề mặt điện cực, nên sử dụng tỷ số diện tích bề mặt điện cực với thể tích chất lỏng nhỏ (thí dụ K < 5cm-1). + Loại cốc thí nghiệm 3 cực + Loại cốc thí nghiệm 2 cực 2. Thiết bị đo Thiết bị đo (cầu đo tgd) phải đảm bảo duy trì nhiệt độ ±1oC so với nhiệt độ thí nghiệm và đấu nối với cốc thí nghiệm phù hợp. Cốc thí nghiệm phải phù hợp với mạch chống chạm đất của thiết bị đo. 30/132 Quy trình thí nghiệm máy biến áp lực - Phần III: Dầu máy biến áp (Bản dự thảo) Hình 2: Mô tả bổ xung cho cốc thí nghiệm hình 1 1: Nắp có thể tháo rời bằng thép không gỉ 2: Điện cực ngoài 3: Vòng bảo vệ 4: Vòng của điện cực trong 5: Dây đo 5.2.2. Điều kiện đo 1. Điều kiện của cốc thí nghiệm - Điện cực sau khi vệ sinh và sấy khô, không được sờ tay lên bề mặt. Chú ý không được để nhiễm bẩn do ngưng hơi hoặc bám bụi. - Để hạn chế ảnh hưởng khi làm sạch điện cực tới thí nghiệm tiếp theo cần xúc rửa cốc thí nghiệm bằng chất lỏng thí nghiệm. Chất lỏng có độ nhớt cao cần có thời gian dài hơn để ổn định. 2. Nạp cốc thí nghiệm - Xúc rửa cốc thí 3 lần bằng mẫu dầu thí nghiệm. Trong trường hợp cần tháo điện cực trong ra chú ý nơi để, đảm bảo không bị bám bụi bẩm và làm xước bề mặt. 31/132 Quy trình thí nghiệm máy biến áp lực - Phần III: Dầu máy biến áp (Bản dự thảo) - Nạp dầu để thí nghiệm chú ý tránh tạo bọt khí. Gia nhiệt cốc thí nghiệm đến nhiệt độ yêu cầu. Thời gian đạt được nhiệt độ yêu cầu phụ thuộc vào phương pháp gia nhiệt, đa phần mất khoảng 10 đến 30 phút. Tiến hành thí nghiệm khi nhiệt độ yêu cầu ổn định 10 phút với dao động ± 1oC. - Chú ý tránh nhiễm bẩm từ mẫu này sang mẫu khác. - Chú ý tới ảnh hưởng của hơi hoặc khí tới chất lượng mẫu thí nghiệm. 3. Nhiệt độ thí nghiệm - Phương pháp này phù hợp cho thí nghiệm chất lỏng cách điện với khoảng nhiệt độ rộng. Nhiệt độ đo có thể thay đổi tới 0,25oC. Hình 3: Cốc thí nghiệm 2 cực 1: Hốc để cắm nhiệt kế 2: Vòng đệm cách điện 3: Cửa thoát dầu thừa 4: Khe hở 1mm 32/132 Quy trình thí nghiệm máy biến áp lực - Phần III: Dầu máy biến áp (Bản dự thảo) Hình 4: Cốc thí nghiệm cho chất lỏng cách điện độ nhớt thấp 1: Nắp 4: Cốc chứa bằng thép không gỉ 2: Điện cực trong 5: Ống cắm đầu đo nhiệt độ 3: Điện cực ngoài 6: Đầu cực để nối dây đo Hình 5: Cốc thí loại ba cực 5.2.3. Tiến hành đo 1. Đo hệ số tổn thất điện môi tgδ - Điện áp thí nghiệm: Đặt điện áp xoay chiều (AC) vào cốc thí nghiệm trong khoảng từ 0,03kV/mm đến 1kV/mm, điện áp phải ổn định. Tần số nguồn điện trong khoảng 40Hz đến 62Hz. - Chú ý: Chuyến đổi kết quả đo ở tần số này sang tần số khác theo công thức: tgδ(f1 )=tgδ(f 2 ) 33/132 f2 f1 Quy trình thí nghiệm máy biến áp lực - Phần III: Dầu máy biến áp (Bản dự thảo) Trong đó f1 và f2: tần số đo khác nhau - Tiến hành đo: + Khi cốc thí nghiệm không được tự động gia nhiệt, tiến hành đo hệ số tổn thất điện môi tgd khi nhiệt độ ổn định 10 phút với dao động ±1oC. Đưa điện áp thí nghiệm vào để đo. + Tiến hành xả và nạp lại để đo lần 2 (tiến hành như lần 1). + Chênh lệch giữa hai lần đo không quá 25% giá trị lớn hơn cộng với 0,0001 + Nếu chênh lệch giữa hai lần đo lớn hơn giá trị trên tiến hành đo lần thứ 3. Chênh lệch của hai giá trị đo gần nhau phải thoả mãn yêu cầu trê n, kết quả mới được chấp nhận. 2. Đo hằng số điện môi tương đối - Đo điện dung của cốc thí nghiệm sạch, lúc đầu với không khí khô như là chất điện môi và sau đó nạp chất lỏng cần thí nghiệm với hằng số điện môi biết trước εn, tính hằng số điện cực Ce và điện dung hiệu chỉnh Cg theo công thức sau: Ce = C n -C a ε n -1 Cg =C a -C e Trong đó Cn: điện dung của cốc thí nghiệm với chất điện môi biết trước hằng số điện môi εn Ca: điện dung của cốc thí nghiệm với không khí khô như là chất điện môi - Đo điện dung Cx của cốc thí nghiệm được nạp chất lỏng thí nghiệm với hằng số điện môi C x -Cg εx = Co - Lặp lại thí nghiệm, chênh lệch giữa hai giá trị đo không lớn hơn 5% giá trị cao hơn. Kết quả đo chấp nhận được. - Khi sử dụng cốc thí nghiệm 3 cực, chấp nhận độ chính xác thấp hơn có thể bỏ Cx qua giá trị Cg , hằng số điện môi tính như sau ε x = Co 3. Đo điện trở khối một chiều - Điện áp thí nghiệm: điện áp một chiều đặt vào cốc thí nghiệm là 250V/mm Thời gian duy trì trường điện: (60±2) giây 34/132 Quy trình thí nghiệm máy biến áp lực - Phần III: Dầu máy biến áp (Bản dự thảo) - Tiến hành đo: sau khi đo tgd, sau 60s đặt điện áp một chiều vào và đo điện trở khối. - Nếu chỉ đo điện trở khối thì tiến hành đo ngay khi có thể, không lâu hơn 10 phút khi nhiệt độ ổn định với dao động ±1oC. - Thiết lập sơ đồ đấu dây sao cho điện cực trong nối với đất. điện áp một chiều (DC) nối với cực ngoài, sau giai đoạn cấp điện ghi lại dòng điện và điện áp đọc. - Ngắn mạch các cực của cốc thí nghiệm 5 phút. - Xả bỏ mẫu đã đo, nạp lại mẫu tiến hành đo lần thứ 2. - Tính điện trở theo công thức: ρ= KU I Trong đó U: số đọc điện áp thí (V) I : số đọc dòng điện (A) K: hằng số cốc đo (m) Hằng số cốc thí nghiệm K được tính từ điện dung: K(m) = 0,113× điện dung của cốc thí nghiệm không nạp môi chất (pF) - Chênh lệch giá trị giữa hai lần đo không lớn hơn 35% giá trị lớn nhất, kết quả chấp nhận được. 5.3. Phương pháp thí nghiệm trị số axit (QTCTĐL, ASTM D974, IEC 620122) 5.3.1. Xác định trị số axít trong cồn Etanol 5.3.1.1. Các hoá chất và dụng cụ chủ yếu · Dung dịch hyđrôxyt kali nồng độ 0,05N pha trong cồn Etanol 96o. · Chỉ thị alkali blue: nồng độ 1% pha trong cồn Etanol 96o · Cồn Etanol (C2H5OH) 96o · Bình nón, ống làm lạnh · Dung dịch Co(NO3)2 .6H2O 10% trong nước. 5.3.1.2. Tiến hành thí nghiệm Cân 8÷10g dầu với độ chính xác đến 0,01g trong bình nón sạch, đã biết trọng lượng. Trong một bình nón khác lấy vào 50ml cồn Etanol, đậy nút có lắp ống làm lạnh ngược và gia nhiệt đến 80oC trong 5 phút trên bếp điện và lắc liên tục. Rượu đang ở trạng thái nóng cho thêm 0,5ml chỉ thị alkaliblue và trung hoà 35/132 Quy trình thí nghiệm máy biến áp lực - Phần III: Dầu máy biến áp (Bản dự thảo) bằng dung dịch hydroxyt kali 0,05N đến khi chuyển sang màu đỏ (màu của dung dịch Co(NO3)2 .6H2O 10% trong nước và duy trì ít nhất 15 giây). Rượu được rót vào bình nón đã cân, đậy kín bình nón bằng nút có lắp ống làm lạnh ngược, đun sôi trên bếp điện hai phút, trong khi đun lắc liên tục. Sau khi đun sôi cho thêm 0,5ml chỉ thị alkaliblue vào hỗn hợp và chuẩn độ bằng dung dịch hydroxyt kali 0,05N đến khi xuất hiện màu đỏ. Đọc thể tích dung dịch chuẩn độ chính xác đến 0,001ml. 5.3.1.3. Tính toán Trị số axit K (mg KOH/1g dầu) được tính như sau : K= VT G Trong đó : V: luợng dung dịch hydroxyt kali pha trong cồn Etanol nồng độ 0,05N dùng để chuẩn mẫu dầu(ml) T: độ chuẩn của dung dịch hydroxyt kali nồng độ 0,05N(mg) G: lượng dầu cân để thí nghiệm(g) Trị số axit của dầu thí nghiệm được tính là giá trị trung bình của các kết quả thí nghiệm song song. 5.3.1.4. Sai số cho phép Sai khác giữa hai lần thí nghiệm song song cho phép là: - Khi trị số axit đến 0,1mg KOH/1g dầu không lớn hơn 0,02 - Khi trị số axit từ 0,1 đến 1,0mg KOH/1g dầu không lớn hơn 0,05 - Khi trị số axit lớn hơn 1,0mg KOH/1g dầu không lớn hơn 0,1. 5.3.2. Xác định trị số axít trong cồn 2-propanol 5.3.2.1. Các hoá chất và dụng cụ chủ yếu · Dung dịch hyđrôxyt kali nồng độ 0,05N pha trong cồn 2-propanol · Chỉ thị alkali blue: nồng độ 1% pha trong cồn 2-propanol · Cồn 2-propanol khan · Bình nón, buret, pipet · Dung dịch Co(NO3)2 .6H2O 10% trong nước. 5.3.2.2. Tiến hành thí nghiệm Cân 5÷10g dầu với độ chính xác đến 0,01g trong bình nón sạch, đã biết trọng lượng. 36/132 Quy trình thí nghiệm máy biến áp lực - Phần III: Dầu máy biến áp (Bản dự thảo) Trong một bình nón khác lấy vào 10÷50ml Cồn 2-propanol, cho thêm 0,5ml chỉ thị alkaliblue và trung hoà bằng dung dịch hydroxyt kali 0,05N đến khi chuyển sang màu đỏ (màu của dung dịch Co(NO 3 ) 2 .6H 2 O 10% trong nước và duy trì ít nhất 15 giây). Đổ dung dịch chuẩn độ đã trung hòa vào bình nón đã cân, lắc liên tục và chuẩn độ bằng dung dịch hydroxyt kali 0,05N đến khi xuất hiện màu đỏ. Đọc thể tích dung dịch chuẩn độ chính xác đến 0,001ml. 5.3.2.3. Tính toán Trị số axit K (mg KOH/1g dầu) được tính như sau: VT K= G Trong đó V: luợng dung dịch hydroxyt kali pha trong cồn 2-propanol, nồng độ 0,05N dùng để chuẩn mẫu dầu(ml). T: Độ chuẩn của dung dịch hydroxyt kali nồng độ 0,05N(mg). G: lượng dầu cân để thí nghiệm (g). Trị số axit của dầu thí nghiệm được tính là giá trị trung bình của các kết quả thí nghiệm song song. 5.3.2.4. Sai số cho phép Sai khác giữa hai lần thí nghiệm song song cho phép là : - Đối với dầu mới không lớn hơn 15% giá trị chuẩn độ - Đối với dầu đã qua sử dụng không lớn hơn 10% giá trị chuẩn độ 5.3.3. Xác định trị số axit trong hỗn hợp Toluen và cồn 2-propanol 5.3.3.1. Các hoá chất và dụng cụ chủ yếu · Dung dịch hyđrôxyt kali nồng độ 0,05N pha trong cồn 2-propanol · Chỉ thị p-naphtholbenzein nồng độ 1% pha trong cồn 2-propanol · Cồn 2-propanol khan · Bình nón, buret, pipet · Dung dịch Co(NO3)2 .6H2O 10% trong nước. · Toluen (CH3-C6H5) · Dung môi chuẩn độ: 500ml Toluen+495ml Cồn 2-propanol+5ml nước cất. 5.3.3.2. Tiến hành thí nghiệm 37/132 Quy trình thí nghiệm máy biến áp lực - Phần III: Dầu máy biến áp (Bản dự thảo) Trong bình nón đã biết trọng lượng cân 8÷10g dầu. Trong bình nón khác rót vào 50ml hỗn hợp dung môi chuẩn độ, thêm 0,5ml chỉ thị p-naphtholbenzein và trung hoà bằng dung dịch hydroxyt kali nồng độ 0,05N đến khi xuất hiện màu đỏ(màu của dung dịch 10% Co(NO3)2 .6H2O) và duy trì ít nhất 15 giây. Rót hỗn hợp dung môi chuẩn độ đã được trung hoà vào bình nón đựng lượng dầu đã cân. Lắc đều, chuẩn độ bằng dung dịch hydroxyt kali nồng độ 0,05N đến khi xuất hiện màu đỏ(màu của dung dịch 10% Co(NO3)2 .6H2O). Đọc thể tích dung dịch chuẩn độ chính xác đến 0,001ml. 5.3.3.3. Tính toán Như tính toán phần xác định trị số axit nêu trên. 5.3.4. Định tính axit-bazơ hoà tan trong nước 5.3.4.1. Hoá chất và các dụng cụ chủ yếu · Phễu chiết đuôi dài dung tích 250ml · ống nghiệm thuỷ tinh loại 10ml hoặc 20ml. · Cồn etanol (C2H5OH) 96o · Chỉ thị metyl da cam: dung dịch nồng độ 0,02% pha trong nước. · Chỉ thị phenol phtalein nồng độ 1% pha trong rượu 96o 5.3.4.2. Tiến hành thí nghiệm Lấy vào phễu chiết đuôi dài 50ml dầu đã được đun nóng đến 70÷80oC và 50ml nước cất trung tính cũng đã được đun nóng đến nhiệt độ như vậy, lắc kỹ 5 phút. Sau khi để lắng, tháo lớp nước ra hai ống nghiệm. Trong ống nghiệm thứ nhất cho vào hai giọt chỉ thị metyl da cam. So sánh màu sắc của dung dịch đựng trong ống nghiệm này với màu sắc của ống nghiệm khác cũng chứa một thể tích như vậy nước cất với hai giọt chỉ thị metyl da cam. Nếu dung dịch có màu đỏ hoa hồng thì dầu có chứa axit hoà tan trong nước. Trong ống nghiệm thứ hai cho vào ba giọt chỉ thị phenolphtalein. Nếu dung dịch có màu hồng thì dầu có kiềm hoà tan trong nước. Nếu lớp nước tách ra có phản ứng kiềm theo phenolphtalein hay là tạo thành nhũ tương bền khi lắc dầu với nước thì phải làm thí nghiệm kiểm tra ở nhiệt độ bình thường bằng cách dùng dung dịch rượu - nước (1:1) đã trung hoà và đun nóng đến 50oC, xử lý nó tương tự như xử lý bằng nước nóng đã nêu ở trên. Dầu được coi là không có kiềm tự do khi lớp rượu tách ra không có màu khi nhỏ phenolphtalein và không có axit hoà tan trong nước khi lớp rượu tách ra không làm thay đổi màu của mêtyl da cam. 5.3.5. Pha chế dung dịch tiêu chuẩn 5.3.5.1. Dung dịch tiêu chuẩn HCL 0,1N pha trong cồn 38/132 Quy trình thí nghiệm máy biến áp lực - Phần III: Dầu máy biến áp (Bản dự thảo) - Hoà trộn đều 9 ÷9,2ml axit HCL (d = 1,19 g/cm3) trong một lượng cồn Etylíc hoặc cồn izopropylic, sau đó dùng cồn định mức thành 1 lít. - Xác định độ chuẩn của dung dịch: lấy chính xác 5 hoặc 10ml(V1) dung dịch KOH 0,1N(pha trong cồn) cho vào 100ml nước cất đã khử CO2 (nước cất đun sôi để nguội). Thêm 2÷3 giọt chỉ thị Phenolphtalein 1% pha trong cồn. Chuẩn độ bằng dung dịch axit HCL 0,1N cho tới khi mất màu hồng(V2). - Tính độ chuẩn (T2) của dung dịch axit HCL (mg KOH/ml): TV T2 = 1 1 V2 Trong đó V1: Thể tích của dung dịch KOH 0,1N(ml) V2: Thể tích của dung dịch HCL, dùng chuẩn độ(ml) T1: Độ chuẩn của dung dịch KOH 0,1N(mgKOH/ml) Kết quả là giá trị trung bình của ít nhất 3lần chuẩn độ song song, chênh lệch không lớn hơn 0,04 mg/cm3. 5.3.5.2. Dung dịch tiêu chuẩn HCL 0,05N pha trong cồn - Đong chính xác 50±0,1ml dung dịch tiêu chuẩn HCL 0,1N pha trong cồn đã được hiệu chuẩn chính xác nồng độ chuyển vào bình định mức 100ml. Dùng cồn bổ xung tới vạch mức. - Xác định độ chuẩn của dung dịch: Tiến hành tương tự như phần trên. Dung dịch chuẩn độ axit HCL sử dụng với nồng độ là 0,05N. 5.3.5.3. Dung dịch tiêu chuẩn KOH 0,1N pha trong cồn - Cân 6,0±0,1g Hydroxit Kali hạt hoà tan trong khoảng 500÷600ml cồn Etylic hoặc cồn izopropylic trong bình cầu chịu nhiệt dung tích 1lít có gắn ống làm lạnh. Tiến hành đun sôi khoảng 10 phút, để nguội đến nhiệt độ phòng. Nút kín và để lắng 48 giờ. Tiến hành lọc qua phiễu lọc xốp bằng thuỷ tinh hoặc sứ. Dung dịch sau lọc được chuyển vào bình định mức 1lít, dùng cồn (đã đun sôi để nguội để khử CO2) bổ xung tới vạch mức. Dung dịch được chuyển sang chai chịu hoá chất có gắn ống khử CO2 không khí thâm nhập (trong ống được nạp hạt NaOH hoặc chất tương tự). - Xác định độ chuẩn của dung dịch (T1): Cân chính xác G = 0,1÷0,15g tinh thể Kali biphtalat đã sấy kỹ trước khi sử dụng. Hoà tan vào 100ml nước cất đã khử CO2 (nước cất đun sôi để nguội). Thêm 2÷3 giọt chỉ thị Phenolphtalein 1% pha trong cồn. Chuẩn độ bằng dung dịch Hydroxit Kali 0,1N cho tới khi xuất hiện màu hồng(V). - Tính độ chuẩn (T1) của dung dịch Hydroxit Kali(mgKOH/ml): 39/132 Quy trình thí nghiệm máy biến áp lực - Phần III: Dầu máy biến áp (Bản dự thảo) T1 = G V Trong đó V1: Thể tích của dung dịch KOH 0,1N dùng chuẩn độ (ml). G : Trọng lượng cân của Kali biphtalat (mg) ( KHC8H4O4, trọng lượng phân tử = 204,25g) T1: Độ chuẩn của dung dịch KOH 0,1N(mgKOH/ml) - Kết quả là giá trị trung bình của ít nhất 3lần chuẩn độ song song, chênh lệch không lớn hơn 0,04mg/cm3. 5.3.5.4. Dung dịch tiêu chuẩn KOH 0,05N pha trong cồn - Đong chính xác 50±0,1ml dung dịch tiêu chuẩn KOH 0,1N pha trong cồn đã được hiệu chuẩn chính xác nồng độ chuyển vào bình định mức 100ml. Dùng cồn điền tới vạch mức. - Xác định độ chuẩn của dung dịch: tiến hành tương tự như phần trên. Lượng cân của Kali biphtalat trong khoảng 0,05÷0,07g. Chú ý: 1. Để xác định độ chuẩn của dung dịch KOH nồng độ 0,1N hoặc 0,05N có thể dùng dung dịch tiêu chuẩn axit HCL 0,1N hoặc 0,05N được pha từ ống chuẩn để chuẩn độ. 2. Khi pha chế để pha được dung dịch có nồng độ chính xác, ta thường pha dung dịch có nồng độ lớn hơn. Xác định nồng độ thực tế bằng phương pháp chuẩn độ. Sau đó tiếp tục pha loãng để được dung dịch chuẩn có nồng độ yêu cầu. Tính toán để pha loãng theo công thức sau: V1 ´ N1 = V2 ´ N 2 V1 = V2 ´ N 2 N1 Trong đó V1: Thể tích dung dịch đặc lấy để pha loãng (ml) N1: Nồng độ thực tế của dung dịch đặc(N), thí dụ 0,1N V2: Thể tích dung dịch cần pha loãng(ml) N2: Nồng độ của dung dịch cần pha(N), thí dụ 0,05N Các bước tiến hành: Đong chính xác V1 ± 0,1ml dung dịch nồng độ N1, cho vào bình định mức có thể tích yêu cầu V2. Dùng cồn đã khử CO2 bổ xung tới vạch mức. Xác định nồng độ tương tự như phần tương ứng đã nêu ở trên. + Chuẩn bị tinh thể Kali biphtalat: 40/132 Quy trình thí nghiệm máy biến áp lực - Phần III: Dầu máy biến áp (Bản dự thảo) Kali biphtalat được kết tinh lại từ dung dịch nước ở nhiệt độ thấp hơn 25oC để tránh tạo thành tinh thể ở dạng Kali triphtalat. Tinh thể thu được sấy ở nhiệt độ 110÷115oC đến trọng lượng không đổi. Tinh thể Kali biphtalat kết tinh lại được bảo quản trong bình hút ẩm, trước khi cân để xác định nồng độ tiến hành sấy lại ở nhiệt độ 110÷115oC đến trọng lượng không đổi. 5.3.5.5. Pha chỉ thị Alkaliblue nồng độ 1% trong cồn - Cân 1g Alkaliblue 6B hoà tan trong 100ml cồn Etylíc, thêm 1ml axit HCL 0,1N. - Sau 24 giờ tiến hành chuẩn độ để kiểm tra độ nhạy của chỉ thị. Chỉ thị nhạy, nếu sự thay đổi màu rõ ràng từ màu xanh sang màu đỏ côban( màu của dung dịch 10% Nitrat côban [Co(NO3)2.6H2O]). - Nếu chỉ thị chưa đạt độ nhạy yêu cầu cần hiệu chỉnh bằng cách bổ xung thêm một lượng nhỏ dung dịch axit HCL 0,1N, sau 24 giờ kiểm tra lại. Tiếp tục hiệu chỉnh cho tới khi đạt yêu cầu. - Tiến hành lọc và bảo quản trong chai tối màu. 5.3.5.6. Pha chỉ thị Phenolphtalein nồng độ 1% trong cồn - Cân 1g Phenolphtalein, hoà tan trong 80ml cồn Etylic và 20ml nước cất. - Cần pha dung dịch Phenolphtalein nồng độ 0,1% trong cồn: Lấy 10ml dung dịch trên bổ xung tới 100ml bằng hỗn hợp cồn-nước 1:1. - Sự chuyển màu của chỉ thị Phenolphtalein khi pH = 8,2÷8,4. 5.3.5.7. Pha chỉ thị Metyl da cam 0,1% trong nước - Hoà tan 0,1g Metyl da cam trong 100ml nước cất. - Dung dịch loãng pha từ dung dịch trên. 5.4. Phương pháp thí nghiệm hàm lượng nước trong dầu (IEC 60814) 5.4.1. Định tính nước trong dầu 5.4.1.1. Dụng cụ · Ống nghiệm cỡ nhỏ · Bếp cách dầu · Nhiệt kế khoảng đo từ 0÷250oC · Kẹp gỗ 5.4.1.2. Tiến hành thí nghiệm Dùng chiếc kẹp gỗ kẹp một ống nghiệm nhỏ, cẩn thận sấy khô ống nghiệm trên ngọn lửa. tiến hành sấy từ phía dưới lên phía trên ống nghiệm và ngọn lửa không được chạm vào phần thuỷ tinh có dính nước, nếu không sẽ vỡ ống nghiệm. Lắc 41/132 Quy trình thí nghiệm máy biến áp lực - Phần III: Dầu máy biến áp (Bản dự thảo) đều chai đựng mẫu dầu, lấy 5ml dầu thí nghiệm vào ống nghiệm còn hơi nóng. Sau đó ống nghiệm được đun nóng trên bếp cách dầu đến 150oC. Điểm chớp cháy của dầu phải lớn hơn 200oC. Nếu có tiếng nổ lép bép, xuất hiện bọt dầu hay lớp dầu gần thành ống nghiệm bị đục thì có thể kết luận rằng: Dầu có chứa nước. Nếu chỉ có những hiện tượng sau thì cần phải làm lại: 1. Chỉ có một lần nổ 2. Chỉ có bọt Nếu thí nghiệm lại vẫn thấy có tiếng nổ và nổi bọt thì kết luận có nước. Nếu nổ không rõ hoặc khi tới 150oC chỉ có bọt thì kết luận là không có nước. 5.4.2. Xác định nước bằng phương pháp chuẩn độ Culông 5.4.2.1. Nguyên tắc của phương pháp Phản ứng xảy ra khi chuẩn độ với hóa chất Karl Fisher là phản ứng của nước với I2 , SO2 và pyridin trong dung môi methanol hoặc hỗn hợp chloroform/methanol (2:1). Phản ứng xảy ra như sau: H2O + I2 + SO2 + 3C5H5N → 2C5H5N .HI + C5H5N .SO3 C5H5N .SO3 + CH3OH → C5H5NH .SO4 .CH3 (1) (2) Phản ứng Karl Fisher được áp dụng trong phương pháp này để xác định nước là I2 không được đo ở dạng dung dịch thể tích mà được sinh ra trong dung dịch chứa I- bằng sự ô xy hóa ở anốt. Về nguyên tắc tương đối trực tiếp, phản ứng như sau: 2I- - 2e → I2 (3) 1 mol I2 phản ứng với 1mol nước (H2O), Như vậy cứ 1mg nước tương ứng với 10,72C (C- số culông). Theo nguyên tắc này thì xác định lượng nước thông qua xác định số culông tiêu tốn (lượng điện tiêu tốn) cho sự điện phân I2 . 5.4.2.2. Thiết bị a. Nguyên lý làm việc Cốc chuẩn độ được trang bị điện cực điện phân với 2 khoang liên thông với nhau nhờ màng ngăn có lỗ mao quản. Khoang anốt chứa hóa chất Karl Fisher (dung dịch anốt), mẫu thí nghiệm. Khoang catốt chứa loại hóa chất Karl Fisher khác (dung dịch catốt). Hai bên của màng ngăn là hai điện cực điện phân. Iốt (I2) được sinh ra khi điện phân (theo phản ứng 3) sẽ phản ứng với nước (theo phản ứng 1 và 2). Điểm kết thúc của phản ứng được xác định bằng cặp điện cực Platin (Pt) nhúng trong khoang anốt. Ở điểm cuối của chuẩn độ, I2 dư sẽ khử phân cực của điện cực Pt, tạo nên sự thay đổi tỷ số dòng/áp , tỷ số này sử dụng để chỉ thị điểm cuối chuẩn độ và dừng mạch đo dòng điện. Bộ đo dòng điện tính 42/132 Quy trình thí nghiệm máy biến áp lực - Phần III: Dầu máy biến áp (Bản dự thảo) lượng điện tiêu tốn tương ứng với lượng nước được chuẩn độ theo định luật Faraday và hiển thị bằng microgam nước. b. Mô tả thiết bị Máy chuẩn độ Karl Fisher theo phương pháp Culông: sơ đồ khối của máy chuẩn độ Karl Fisher (hình 1) gồm các bộ phận sau: - Cốc chuẩn độ (hình 2) + Bình chuẩn độ bằng thủy tinh đáy bằng (a) có cửa tiêm mẫu thí (b) và van xả đáy (c) -Tùy chọn. + Nắp cốc (d) bằng nhựa polytetrafloroethylene phù hợp với cốc thí, có 3 lỗ để lắp điện cực và ống sấy. + Điện cực phát (e) gồm: điện cực điện phân là một ống thủy tinh, đầu cuối có màng ngăn với lỗ mao quản, gắn điện cực Pt hai bên. + Điện cực chỉ thị (f) là cặp cực Pt để đo điện thế và dòng điện. + Thanh khuấy từ (g) bọc nhựa polytetrafloroethylene. + Ống sấy (h) bảo vệ cốc thí và điện cực phát tránh nhiễm ẩm từ không khí. + Màng ngăn Silicon để bít kín cửa tiêm mẫu thí, có thể thay thế trong quá trình sử dụng. - Mạch chỉ thị Cấp điện áp 1 chiều DC hoặc dòng xoay chiều không đổi cho điện cực đo(cặp cực Pt) sao cho điểm kết có thể phát hiện được nhờ sự thay đổi dòng phân cực hay điện áp. + Mạch điều chỉnh dòng điện Là mạch điều khiển sự điện phân, phù hợp với tín hiệu từ mạch chỉ thị. + Bộ cấp nguồn 1 chiều: cấp nguồn 1 chiều cho điện phân. + Chỉ thị điểm kết: chỉ thị khi điểm kết đạt được. + Bộ đếm dòng điện: đo lượng điện cấp cho điện phân khi chuẩn độ, sau đó tính toán và hiển thị thông qua lượng nước tương ứng bằng microgam. + Máy khuấy từ: máy khuấy từ có khả năng điều chỉnh tốc độ khuấy ổn định đảm bảo sự phân tán tốt. c. Hóa chất + Hóa chất chính là hóa chất KarlFisher gồm: - Hydranal A: dùng nạp cho khoang anốt - Hydranal C: dùng nạp cho khoang catốt + Vật liệu phụ 43/132 Quy trình thí nghiệm máy biến áp lực - Phần III: Dầu máy biến áp (Bản dự thảo) - Dung dịch nước chuẩn 1.0 (1000ppm) và 0.1 (100ppm). - Chất khử ẩm siliccagel hoặc zeolit - Gioăng đệm làm kín, màng ngăn Silicon - Xiranh tiêm mẫu 1ml, 5ml, 10ml d. Chuẩn bị máy đo Các bộ phận của cốc thí nghiệm phải được làm sạch bằng dung môi và sấy khô kỹ bảo quản trong bình hút ẩm cho tới khi lắp ráp. Sấy khô các bộ phận của cốc chuẩn độ đã được làm sạch bằng cách đặt chúng vào bình hút cẩm hoặc tủ sấy nhiệt đô không lớn hơn 70oC hoặc bằng cách thổi không khí nóng ngay trước khi lắp ráp. Cốc thí nghiệm không được sấy khô hoàn toàn sẽ kéo dài giai đoạn chờ ổn định ban đầu. Khi lắp ráp cốc thí nghiệm, tất cả các phần vít vào nắp phải được vặn chặt vừa phải không được dùng lực quá mạnh. Cốc thí nghiệm được làm kín bằng gioăng, không cần mỡ hoặc chất gắn kết nào khác. Các bước lắp ráp cốc thí (hình 2): - Lắp vòng đệm vào khớp trên nắp của cốc thí nghiệm và định vị nắp vào thanh đỡ bằng vòng kẹp. - Đặt que khuấy từ vào trong cốc thí nghiệm đã được trang bị vòng đỡ, kẹp chặt cốc thí với nắp nhờ đòn bẩy khóa bằng kim loại. Đưa thanh đòn bẩy xuống phía dưới sao cho cốc và nắp trùng khớp với nhau. - Đẩy trượt vòng bít vào cực phát sao cho đường ren của nó hướng xuống phần dưới của cực phát. Lăn cẩn thận vòng chữ "O" qua lưới platin ngoài và đưa vòng chữ "O" lên tới vòng bít và chạm vào khớp nối cáp. Kiểm tra lưới platin ngoài đảm bảo khoảng cách 1÷2mm cách màng ngăn bằng sứ. - Vặn điện cực phát vào nắp cốc chuẩn độ nhờ vòng bít. Tiến hành sao cho khi điện cực phát được gắn chặt và đạt độ sâu nhất có thể trong cốc thí nghiệm, khớp nối cáp hướng ra ngoài. - Đặt điện cực chỉ thị vào lỗ ngoài bên tay phải của 3 lỗ còn lại (nhìn từ phía trước) sau đó kiểm tra đã lắp vòng đệm chữ "O" hay chưa. Hai cực platin phải song song với nhau, không được cong. - Bít 1 lỗ trong 2 lỗ còn lại bằng nút vít có đặt sẵn màng silicon. - Nạp dung dịch anốt qua lỗ còn lại bằng phiễu đạt tới vạch mức (khoảng 100ml). - Bít lỗ còn lại bằng nút vít có đặt sẵn màng silicon. 44/132 Quy trình thí nghiệm máy biến áp lực - Phần III: Dầu máy biến áp (Bản dự thảo) - Nạp dung dịch catốt vào điện cực phát bằng phiễu hoặc xiranh tới mức sao cho mức dung dịch bên trong điện cực phát thấp hơn mức dung dịch trong khoang anốt 2÷3mm. Thể tích dung dịch catốt khoảng 5ml. Khử lượng dư dung dịch trong điện cực phát bằng pipet. - Đặt ống sấy có chứa silicagel hoặc Zeolit vào điện cực phát. - Nối điện cực phát và điện cực chỉ thị với thiết bị đo. - Nối máy khuấy với thiết bị đo. - Cấp nguồn điện 220V, 50Hz. - Vận hành thiết bị theo chỉ dẫn của quy trình vận hành cho tới khi thiết bị ổn định cho phép tiến hành thí nghiệm. e. Tiến hành thí nghiệm Chọn xiranh tiêm mẫu với dung tích phù hợp với lượng cân mẫu theo phép thí nghiệm Lượng nước dự đoán trong mẫu Lượng cân mẫu (Phương pháp Culông) 10% (100.000ppm) 0,01÷0,05g 5% (50.000ppm) 0,05÷0,10g 1% (10.000ppm) 0,10÷,50g 0,5% (5.000ppm) 0,20÷1,00g 0,1% (1.000ppm) 1,00÷2,00g 0,01% (100ppm) 2,00÷5,00g 0,001% (10ppm) 5,00÷10,0g 0,0001% (1ppm) ≥ 10,0g - Xiranh và kim tiêm đã được sấy khô trong tủ sấy ở nhiệt độ 115oC±5oC và làm lạnh trong bình hút ẩm. Nạp mẫu vào xiranh, giữ xiranh thẳng đứng hướng lên trên từ từ đẩy dầu ra ngoài cùng bọt khí. Nạp lại dầu vào xiranh sao cho không lọt bọt khí. Lượng cân mẫu là lượng cân xiranh chứa dầu trước khi tiêm mẫu trừ đi lượng cân xiranh sau khi tiêm mẫu, sai số khi cân là 0,1g. - Trước khi tiêm mẫu phải chuẩn bị máy đo ở trạng thái sẵn sàng cho quá trình chuẩn độ (mạch điện phân phải làm việc). - Tiến hành tiêm mẫu, đọc ghi lại lượng nước đã chuẩn độ. - Thực hiện mẫu song song tương tự như lần 1. Tính giá trị trung bình lượng nước chuẩn độ của 2 lần thí nghiệm. - Sau một số lần tiêm mẫu nhất định, dung dịch trong khoang anốt có thể hút bớt hoặc thay mới. 45/132 Quy trình thí nghiệm máy biến áp lực - Phần III: Dầu máy biến áp (Bản dự thảo) f. Tính kết quả W= m G Trong đó W: hàm lượng nước (mg/kg hoặc ppm theo khối lượng) m : lượng nước được chuẩn độ (microgam hoặc μg) G : lượng cân mẫu dầu thí nghiệm (g) Hình 1: Sơ đồ khối của máy chuẩn độ tự động Karl Fisher. 1: Hợp bộ cốc thí 5: Hiển thị điểm cuối 2: Mạch đo 6: Bộ đếm dòng 3: Mạch đo dòng 7: Máy khuấy từ 4: Mạch nguồn (điện phân) g. Sai số Sai số phụ thuộc vào điều kiện của cốc chuẩn độ, nguồn gốc của mẫu dầu phân tích, và sự cẩn thận khi tiến hành lắp ráp cốc thí, sự lấy mẫu. Vì vậy không thể trình bày kết luận chung liên quan tới vấn đề này. Sai số chấp nhận được: ± 5μg đối với khoảng đo từ 10÷1000μg ± 0,5% đối với khoảng đo > 1000μg h. Độ lặp lại Hai kết quả thí nghiệm song song do một người thao tác trên cùng một thiết bị chấp nhận được khi chênh lệch không quá 0,60´ W (mg/kg hoặc ppm) (W là giá trị trung bình của hai lần thí nghiệm). 46/132 Quy trình thí nghiệm máy biến áp lực - Phần III: Dầu máy biến áp (Bản dự thảo) k. Độ tái lặp lại Kết quả thí nghiệm ở hai phòng thí nghiệm khác nhau, chênh lệch không được lớn hơn 1,50´ W (mg/kg hoặc ppm) (W: giá trị trung bình kết quả của hai phòng thí nghiệm). Hình 2: Hợp bộ cốc chuẩn độ Karl Fisher a: Cốc chuẩn độ (khoang anốt) f: Cặp điện cực Pt (đo điện thế) b: Cửa để tiêm mẫu thí g: Thanh khuấy bọc nhựa c: Nắp cốc thí bằng nhựa h: Ồng làm khô (chứa chất khử ẩm) d: Van xả đáy e:Hợp bộ điện cực phát (khoang catốt) 5.5. Phương pháp xác định độ ổn định chống ôxy hoá (GOST 981-75) 5.5.1. Thiết bị, vật tư và hoá chất a. Thiết bị xác định độ ổn định chống ôxy hoá Thiết bị xác định độ ổn định chống ôxy hoá của dầu bao gồm -Bồn ổn nhiệt tự động khống chế nhiệt độ trong khoảng 100÷180oC với độ chính xác ±0,5oC. Khoảng không gian của bồn ổn nhiệt có thể lắp các ống ôxy hoá dầu. -Thiết bị ôxy hoá gồm: bình ôxy, van giảm áp, rotamet với khoảng đo 50÷200ml/phút với độ chính xác 10%. - Ống ôxy hoá dầu bằng thuỷ tinh chịu nhiệt có nút đường kính 25±1mm, cao 365±5mm, được trang bị ống cấp ôxy đường kính 7,0± 0,5mm. 47/132 Quy trình thí nghiệm máy biến áp lực - Phần III: Dầu máy biến áp (Bản dự thảo) - Ống gom thành phần bay hơi, tương tự ống ôxy hoá. b. Vật dụng, vật tư - Bình định mức, dung tích 100ml và 250ml. - Ống đong, dung tích 25ml - Buret 2, 10, 25 ml. - Phễu thuỷ tinh, đường kính 70-100 mm. - Bình cầu, dung tích 50 và 250 ml - Bếp cách thuỷ - Giấy lọc băng xanh - Phễu lọc xốp - Bình hút ẩm - Đũa thuỷ tinh - Bát sứ cân, chịu nhiệt - Lá đồng điện phân, độ dày 0,2-0,3 mm. Cắt thành hình chữ T: 24 10mm 7 62 c. Hoá chất - Xăng trắng lọc trong, trị số axit nhỏ hơn 0,1 mgKOH/g - Cồn etylíc 96o - Benzen hoặc Toluen - Hỗn hợp cồn: Benzen là 1:4 - Ete mác 40÷70 - Axit sunfuric - Dung dịch KOH 0,05 N và 0,025 N pha trong cồn. - Dung dịch HCL 0,1N - Chỉ thị Metyl da cam 0,1% pha trong nước - Chỉ thị Phenolphtalein 1% pha trong cồn. - Nước cất. - Dung dịch rửa axit crômic 48/132 Quy trình thí nghiệm máy biến áp lực - Phần III: Dầu máy biến áp (Bản dự thảo) 5.5.2. Chuẩn bị thí nhiệm Ống ôxy hoá dầu trước khi thí nghiệm được tráng rửa bằng xăng hoặc bằng dung dịch cồn-benzen. Sau đó rửa bằng nước và rửa vài lần bằng dung dịch rửa axit crômic.Tráng rửa lại bằng nước nhiều lần, kiểm tra độ sạch axit bằng mêtyl da cam (nhỏ vài giọt vào nước tráng rửa, dung dich nước có màu vàng là được). Cuối cùng tráng bằng nước cất, sấy trong tủ sấy ở 120oC, 3giờ. Tấm đồng trước khi thí nghiệm được xử lý bề mặt bằng cách đốt trên ngọn lửa đèn cồn, nhanh chóng nhúng ngập vào cồn 96o. lau sạch muội bằng giấy lọc. Không được sờ tay lên bề mặt. Miếng đồng sau khi được vệ sinh sạch nhanh chóng cho vào ống ôxy hoá và nạp dầu thí nghiệm. Bát cân để xác định cặn được vệ sinh sạch sẽ bằng dung môi, dung dịch rửa, rửa nước, tráng nước cất. Sấy trong tủ sấy ở nhiệt độ 105oC ít nhất 30 phút. Để nguội trong bình hút ẩm 30 phút, đem cân trên cân phân tích với độ chính xác đến 0,0002g. Tiến hành sấy và cân lại đến trọng lượng không đổi (chênh lệch ± 0004g). Bình định mức, ống đong, buret, phễu v.v. được rửa sạch bằng dung dịch axit cromic, nước. Kiểm tra dư axit bằng chỉ thị Metyl da cam. Cuối cùng tráng bằng nước cất và sấy khô trong tủ sấy ở nhiệt độ 105 o C, bảo quản sạch sẽ cho tới khi dùng. 5.5.3. Tiến hành thí nghiệm 5.5.3.1. Ôxy hoá dầu - Cân 30±0,1g dầu thí nghiệm, rót vào ống ôxy hoá khô sạch. Thả vào trong ống ôxy hoá miếng đồng đã được vệ sinh từ trước. Đậy nút của ống ôxy hoá lại (nếu dùng nút cao su phải vệ sinh nút bằng cồn). - Đặt ống ôxy hoá chứa dầu thí nghiệm vào bồn ổn nhiệt, gia nhiệt đến 120±0,5oC trong suốt thời gian thí nghiệm. - Nối lưu tốc kế với đầu ống cấp ôxy của ống ôxy hoá bằng ống cao su (hoặc silicon). Nối đầu ống thoát ra của ống ôxy hoá với đầu ống vào của ống gom. (được nạp sẵn 20ml nước cất và vài giọt dung dịch NH4OH 3% 5giọt trên một lít nước). - Khi nhiệt độ của bồn ổn nhiệt đạt 120oC, tiến hành cấp ôxy với lưu lượng 200ml(±10%). - Duy trì thời gian 14 giờ liên tục kể từ khi cấp ôxy vào hệ thống. 5.5.3.2. Phân tích dầu sau ôxy hoá a. Xác định axit bay hơi 49/132 Quy trình thí nghiệm máy biến áp lực - Phần III: Dầu máy biến áp (Bản dự thảo) - Sau thời gian ôxy hoá dầu, tháo ống gom ra, chuyển dung dịch sang bình cầu dung tích 50ml tráng rửa ống gom 2 lần bằng nước cất ( mỗi lần 5ml ) và gom vào bình cầu. -Tiến hành chuẩn độ bằng dung dịch KOH 0,025N với 3giọt dung dịch phenolphtalein tới khi suất hiện màu hồng. Đồng thời chuẩn độ 120ml nước cất. -Tính kết quả : A BH = (V2 - V1 )´T 4 30 Trong đó ABH: Hàm lượng axit bay hơi (mgKOH/g dầu) V1 : Thể tích dung dịch KOH 0,025N chuẩn độ 120ml nớc cất(ml) V2 : Thể tích chuẩn độ 30ml dung dịch thí nghiệm(ml) T : Độ chuẩn của dung dich KOH 0,025N(mg/ml) 30 : Lượng dầu thí nghiệm(g)\ - Kết quả là giá trị trung bình của hai lần thí nghiệm song song. Độ chênh lệch cho phép. Hàm lượng axit bay hơi mgKOH/gdầu =0,005 >0,005÷0,03 >0,03÷0,05 >0,05÷0,10 >0,1 Độ chênh cho phép mgKOH/gdầu 0,002 0,003 0,005 0,010 0,015 b. Xác định hàm lượng cặn Sau khi ôxy hoá dầu, lấy ống ôxy hoá ra để nguội đến 60oC. Thổi không khí để khuấy trộn dầu trong 10÷15 giây. Tiến hành cân 25±0,1g dầu sau ôxy hoá, 2 chuyển vào bình định mức 100ml. Rót xăng trắng vào tới thể tích, trộn kỹ để 3 yên trong khoảng 12giờ ở nhiệt độ phòng. Sau 12 giờ để lắng, tiến hành lọc cặn qua giấy lọc (băng xanh), dung dịch lọc chứa vào bình định mức dung tích 250ml. Tráng rửa bình định mức dung tích 100ml, lọc qua giấy lọc. Rửa giấy lọc có cặn bằng xăng trắng cho tới khi không còn vết dầu (giọt xăng rửa nhỏ lên tờ giấy lọc mới, sau khi bay hơi không để lại vết dầu). Dung dịch lọc và dung dịch rửa gom lại và định mức tới 250 ml (bằng xăng trắng) để xác định trị số axit. 50/132 Quy trình thí nghiệm máy biến áp lực - Phần III: Dầu máy biến áp (Bản dự thảo) - Cặn trên giấy lọc được hoà tan bằng hỗn hợp cồn-benzen nóng, dung dịch được gom vào bát cân để xác định hàm lượng cặn. - Dung dịch trong bát cân được cô cạn trên bếp cách thuỷ. Sấy bát cân có cặn 30 phút trong tủ sấy ở nhiệt độ 105oC. Để nguội trong bình hút ẩm 30 phút, cân với độ chính xác 0,0002g. Chú ý: Nếu muốn khử vết dầu thì 2 lần cho thêm 5ml Ete dầu mỏ, sấy 1,5 giờ ở 105oC. -Tính hàm lượng cặn (X%) X= m1 100 m Trong đó m : lượng dầu thí nghiệm(g) m1: lượng cặn sau ôxy hoá(g) -Kết quả thí nghiệm là giá trị trung bình của hai lần thí nghiệm song song. Độ chênh lệch cho phép: % cặn Đến 0,01 >0,01÷0,03 >0,03÷0,05 >0,05÷0,10 >0,10 Độ chênh lệch (%) 0,002 0,003 0,005 0,010 0,015 c. Xác định tri số axit - Dung dịch xăng sau khi lọc được định mức tới 250ml - Lấy 20 ml dung dịch xăng, thêm 25ml hỗn hợp cồn-benzen, cho 0,5ml dung dịch chỉ thị alkaliblue. Dùng dung dịch KOH 0,05N chuẩn tới khi chuyển sang màu đỏ Côban (màu của dung dịch 10% Co(NO3)2 .6H2O). Chú ý: Nếu dung dịch xăng lọc đậm màu, cần tăng thể tích hỗn hợp cồn-benzen lên 40÷50ml, lượng chỉ thị 1ml . -Tính trị số axit K (mgKOH/g) K= V´T´n 25 Trong đó V: thể tích dung dịch KOH 0,05N chuẩn độ thể tích dung dịch xăng lấy thí nghiệm(ml) T: độ chuẩn của dung dịch KOH 0,05N(mg/ml) 51/132 Quy trình thí nghiệm máy biến áp lực - Phần III: Dầu máy biến áp (Bản dự thảo) N: tỷ số giữa tổng thể tích xăng lọc và thể tích xăng lấy chuẩn độ 25: lượng cân dầu sau ôxy hoá(g) - Kết quả thí nghiệm là giá trị trung bình gữa hai lần thí nghiệm song song. Độ chênh cho phép: Trị số axit (mgKOH/gdầu) Đến 0,05 >0,05÷0,10 >0,1÷0,3 >0,3÷0,5 >0,5÷1,0 >1,0÷2,0 >2,0 Độ chênh cho phép (mgKOH/g) 0,01 0,02 0,03 0,07 0,15 0,25 0,35 5.6. Phương pháp đo độ nhớt 5.6.1. Phương pháp đo độ nhớt quy ước (độ nhớt Engle) - (QTCTĐL) 5.6.1.1. Định nghĩa Độ nhớt quy ước là tỷ số đo thời gian chảy của 200ml dầu thí nghiệm ở một nhiệt độ nhất định so với thời gian chảy của 200 ml nước cất ở nhiệt độ +20oC, còn gọi là hằng số nước của máy nhớt kế (51±1giây). 52/132 Quy trình thí nghiệm máy biến áp lực - Phần III: Dầu máy biến áp (Bản dự thảo) Hình 1: Nhớt kế Engle 1: Nhiệt kế 2: Que gỗ 3: Khuấy cần 4: Bình đo chứa dầu thí nghiệm 5: Nắp đậy 6: Bình ngoài chứa môi chất ổn nhiệt 7: Thanh đốt 8: Bình đong dầu thí nghiệm 9: Bộ điều chỉnh điện áp nguồn 5.6.1.2. Các dụng cụ và hoá phẩm chủ yếu - Nhớt kế Engler: trước mỗi lần dùng phía bên trong bình của nhớt kế và ống mao quản phải được rửa bằng xăng nhẹ đã được lọc sạch và để khô trong không khí. Phía bên trong bình của nhớt kế cấm không được lau chùi. Chỉ cho phép thấm khô các vết nước và làm sạch các vết bẩn bằng giấy lọc. - Đồng hồ bấm giây - Lưới lọc loại R60 có mật độ lỗ 576 lỗ trên 1cm2 - Xăng nhẹ - Rượu etylíc C2H5OH - Clorua natri khan NaCL - Clorua canxi khan CaCL2 - Sunfat natri khan Na2SO4 53/132 Quy trình thí nghiệm máy biến áp lực - Phần III: Dầu máy biến áp (Bản dự thảo) Sunfat natri khan Na2SO4 có thể điều chế như sau: nung sunfat natri đêca hyđrat (Na2SO4 10 H2O) trong chén sứ ở nhiệt độ 100oC cho đến khi thu được chất bột mầu trắng xốp. 5.6.1.3. Chuẩn bị dụng cụ và tiến hành thí nghiệm Trước khi thí nghiệm phải kiểm tra sự thăng bằng của máy, điều chỉnh các vít ở giá 3 chân sao cho đầu nhọn của các chốt trong bình đo nhô lên đều nhau trên mặt dầu. Lượng dầu rót vào bình và được điều chỉnh bằng cách dùng pipét hút ra hay bổ xung vào thêm. Dầu được rót vào bình đo là dầu đã được khử nước và tách các tạp chất cơ học. Tách tạp chất cơ học ra khỏi dầu bằng cách lọc dầu qua lưới lọc R60. Nếu dầu có nước cần phải được khử nước bằng cách lắc dầu với muối ăn mới thiêu kết và đã để nguội, với sunfat natri khan hay hạt clorua canxi. Sau đó để lắng và lọc dầu qua lưới lọc v.v. Nếu xác định độ nhớt ở nhiệt độ môi trường thì dùng nước cất rót vào khoang giữa bình trong và bình ngoài của nhớt kế. Nếu xác định độ nhớt ở nhiệt độ 50oC và cao hơn nên dùng glyxerin hoặc môi chất tương tự. Mức dầu trong bình đo của nhớt kế ít nhiều cao hơn đỉnh của các chốt. Que gỗ cần phải đóng kín lỗ mao quản của nhớt kế (không ấn mạnh que gỗ khi đậy lỗ mao quản để tránh làm mòn que gỗ). Bắt đầu thí nghiệm, môi chất được gia nhiệt tới 52÷53oC. Duy trì nhiệt độ của dầu thí nghiệm bình trong chính xác ở 50oC và giữ như vậy trong 5 phút với mức độ dao động không quá ± 0,2oC. Chú ý quan sát xem khi rót dầu có tạo bọt khí không. Duy trì nhiệt độ môi chất ở bình ngoài cao hơn nhiệt độ thí nghiệm 0,2÷0,5oC. Trong suốt thời gian thí nghiệm nhiệt độ của dầu thí nghiệm phải ổn định ở 50±0,2oC. Để nhiệt độ bình trong và bình ngoài nhanh chóng cân bằng cần tiến hành khuấy và xoay nắp của bình trong. Cần phải gia nhiệt tiếp nếu nhiệt độ bình ngoài giảm. Sau khi nhiệt độ của môi chất và dầu ổn định thì điều chỉnh mức dầu bằng cách nhấc que gỗ để dầu chảy ra chút ít đủ để đỉnh các chốt trong bình vừa nhô khỏi bề mặt dầu thí nghiệm. Nếu dầu chảy ra nhiều quá cần dùng pipét bổ xung từng giọt dầu đến mức yêu cầu. Cần chú ý không để tạo bọt khí trong dầu thí nghiệm. Đậy nắp nhớt kế, dưới lỗ mao quản đặt bình đong sạch và khô. Thật cẩn thận xoay nắp nhớt kế chung quanh que gỗ để dầu được khuấy liên tục bằng nhiệt kế khi đó nhiệt kế đo nhiệt độ dầu phải chỉ chính xác 50oC giữ yên 5 phút. Tiến hành đo bằng cách nhấc nhanh que gỗ và đồng thời bấm đồng hồ giây. Khi dầu chảy vào bình đong đến vạch 200ml (hoàn toàn không có bọt) thì hãm đồng 54/132 Quy trình thí nghiệm máy biến áp lực - Phần III: Dầu máy biến áp (Bản dự thảo) hồ bấm giây lại, tính khoảng thời gian chảy 200ml dầu với độ chính xác đến 0,2 giây. Hình 2: Bình đo 1: Nắp đậy 2: Bình đo chứa dầu thí nghiệm Hình 3: Bình đong dầu thí nghiệm 3: Ống mao quản Hình 4: Que gỗ Nếu xác định độ nhớt của dầu ở 100oC, thì cũng tiến hành tương tự nhưng chất tải nhiệt không dùng nước mà thay bằng môi chất khác (như glycerin) được đun nóng cao hơn 100oC khoảng 1÷2oC còn bên trong của bình đo rót vào dầu thí nghiệm đã đun nóng ít nhiều cao hơn 100oC. 5.6.1.4. Tính toán Độ nhớt được tính theo công thức 55/132 Quy trình thí nghiệm máy biến áp lực - Phần III: Dầu máy biến áp (Bản dự thảo) E50o = c T50o c T20o hay E100o = c c T100o c T20o c Trong đó T 20oC : khoảng thời gian (tính bằng giây) để 200ml nước cất ở 20oC chảy ra khỏi nhớt kế (gọi là hằng số nước của nhớt kế) T 50oC : khoảng thời gian (tính bằng giây) để 200ml dầu thí nghiệm ở nhiệt độ 50oC chảy ra khỏi nhớt kế T 100oC: khoảng thời gian (tính bằng giây) để 200ml dầu thí nghiệm ở nhiệt độ 100oC chảy ra khỏi nhớt kế - Chuyển đổi độ nhớt Engle sang độ nhớt động học dùng bảng chuyển đổi. Độ nhớt Engle o E 1,0 1,06 1,12 1,17 1,22 1,26 1,30 1,35 1,40 1,44 1,48 1,52 1,56 1,60 1,65 1.70 1,75 1,79 1,83 Độ nhớt động cSt Độ nhớt Engle oE Độ nhớt động cSt Độ nhớt Engle oE Độ nhớt động cSt Độ nhớt Engle oE Độ nhớt động cSt 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 5,5 6,0 6,5 7,0 7,5 8,0 8,5 9,0 9,5 10,0 1,89 1,91 1,93 1,97 2,00 2,04 2,08 2,12 2,17 2,22 2,27 2,32 2,38 2,43 2,50 2,55 2,60 2,65 2,70 10,6 10,8 11,0 11,4 11,8 12,2 12,6 13,0 13,5 14,0 14,5 15,0 15,5 16,0 16,5 17,0 17,5 18,0 18,5 2,90 2,95 3,00 3,05 3,10 3,15 3,20 3,30 3,35 3,40 3,45 3,60 3,70 3,85 3,95 4,10 4,20 4,35 4,45 20,0 20,5 21,0 21,5 22,0 22,5 23,0 23,5 24,0 24,5 25,0 26,0 27,0 28,0 29,0 30,0 31,0 32,0 33,0 4,85 4,95 5,10 5,20 5,35 5,45 5,60 5,75 5,85 6,00 6,10 6,25 6,45 6,50 6,65 6,90 7,10 7,40 7,65 36,0 37,0 38,0 39,0 40,0 41,0 42,0 43,0 44,0 45,0 46,0 47,0 48,0 49,0 50,0 52,0 54,0 56,0 58,0 56/132 Quy trình thí nghiệm máy biến áp lực - Phần III: Dầu máy biến áp (Bản dự thảo) 1,85 1,87 10,2 10,4 2,75 2,80 19,0 19,5 4,60 4,70 34,0 35,0 7,90 9,20 5.6.1.5. Xác định hằng số nước - Ít nhất ba tháng một lần phải xác định lại hằng số nước của nhớt kế. Nếu các kết quả kiểm tra hằng số ngoài giới hạn 51±1 giây thì nhớt kế không sử dụng được nữa. Trước khi xác định, phía bên trong bình đo nhớt kế được rửa lần lượt bằng ét xăng nhẹ, rượu êtylíc, nước cất và sau đó để khô trong không khí. Que gỗ này phải khô, không sứt mẻ và hư hỏng. Xác định hằng số nước tiến hành như sau: - Rót nước cất đã lọc sạch, có nhiệt độ 20oC vào bên trong bình đo đến mức đỉnh của ba cái chốt gần nhú lên khỏi mặt nước. Cùng nước có nhiệt độ như vậy người ta rót vào khoảng giữa bình bên trong và bình bên ngoài của nhớt kế đến phần phình ra phía bên trên của bình chứa bên ngoài. Trong thời gian 10÷15 phút giữ nước ở bình bên trong ổn định 20oC. Sau đó nhẹ nhàng nâng que gỗ lên để nước chảy ra khỏi nhớt kế đến khi bề mặt nước chạm vào đỉnh của ba cái chốt bên trong bình đo: Dưới lỗ mao quản của nhớt kế đặt bình đong sạch và khô. Giữ nhẹ nhàng que gỗ bằng tay và đẩy nắp nhớt kế cắm hai nhiệt kế vào ngăn trong và ngăn ngoài của máy. Giữ nhiệt độ nước trong bình đo của nhớt kế chính xác ở 20oC trong thời gian 5 phút (sai số cho phép không quá ±0,2oC). Nhanh chóng (nhưng không động mạnh vào nhớt kế) nhấc que gỗ lên và đồng thời bấm đồng hồ giây. Quan sát nước chảy vào bình đong, khi đến vạch 200ml thì hãm đồng hồ bấm giây lại. Tính khoảng thới gian để 200ml nước chảy ra khỏi nhớt kế với độ chính xác đến 0,2 giây. Tiến hành đo bốn lần. Đối với nhớt kế tiêu chuẩn thì thời gian chảy hết 200ml nước cất ở 20C phải bằng 51±1 giây. 5.6.1.6. Sai số cho phép - Khi xác định hằng số nước của nhớt kế Engle sai lệch giữa các lần xác định song song không vượt quá 0,5 giây. - Khi xác định độ nhớt của dầu ở 50oC hay 100oC, sai lệch giữa hai lần xác định song song không được vượt quá các giới hạn sau : Khi thời gian chảy hết 250 giây sai số cho phép 1 giây. Khi thời gian chảy từ 251÷500 giây sai số cho phép 3 giây. Khi thời gian chảy từ 501÷1000 giây sai số cho phép 5 giây. Khi thời gian chảy lớn hơn 1000 giây sai số cho phép 10 giây. 5.6.2. Phương pháp đo độ nhớt động học(ASTM D445) 5.6.2.1. Định nghĩa 57/132 60,0 70,0 Quy trình thí nghiệm máy biến áp lực - Phần III: Dầu máy biến áp (Bản dự thảo) Độ nhớt động lực (hay độ nhớt tuyệt đối) được rút ra từ phương trình Newton với chất lỏng Newton ở chế độ chảy dòng. Lực ma sát nội tại sinh ra giữa hai lớp chất lỏng có sự chuyển động tương đối với nhau sẽ tỷ lệ với diện tích tiếp xúc của hai bề mặt và với tốc độ biến dạng (không phải là gradient vận tốc). Trong hệ thống GCS(gram-centimet-giây) thì độ nhớt động lực tính bằng poise(P) hay centipoise(cP) và 1cP = 1mPa.s. Độ nhớt động học là tỷ số giữa độ nhớt động lực và trọng lượng riêng của nó. Trong hệ thống GCS thì đơn vị của độ nhớt động học được tính bằng Stok(St) thông thường thì người ta sử dụng ước của nó là centiStok(cSt). ν= μ d Trong đó ν: độ nhớt động học (St) μ: độ nhớt động lực (P) d: tỷ trọng của dầu (g/cm3) 5.6.2.2. Nguyên tắc Độ nhớt động học được xác định trong các nhớt kế mao quản, duy trì ở một nhiệt độ nhất định và ở đây chất lỏng chảy qua các ống mao quản có đường kính khác nhau, ghi nhận thời gian chảy của chúng qua mao quản, có thể tính được độ nhớt của chúng. Hằng số hiệu chuẩn của nhớt kế là xác định hằng số nước của nhớt kế. 5.6.2.3. Thiết bị a. Nhớt kế là loại nhớt kế mao quản bằng thủy tinh, được chế tạo theo nhiều kiểu dáng và đảm bảo độ chính xác theo hằng số hiệu chuẩn (C). Khi sự chênh lệch tỷ trọng của chất lỏng dùng hiệu chuẩn ở nơi hiệu chuẩn và ở nơi sử dụng lớn hơn 0,1% thì hiệu chỉnh lại hằng số nhớt kế theo công thức sau: C2 =C1 g2 g1 (chỉ số 1 và 2 tương ứng với phòng hiệu chuẩn và phòng thí nghiệm). b. Giá đỡ nhớt kế: Giá đỡ nhớt kế nhằm giữ cho nhớt kế ở phương thẳng đứng khi hiệu chuẩn và thí nghiệm, phải phù hợp với nhớt kế và bồn ổn nhiệt. c. Bồn ổn nhiệt 58/132 Quy trình thí nghiệm máy biến áp lực - Phần III: Dầu máy biến áp (Bản dự thảo) Bồn ổn nhiệt dùng môi chất ổn nhiệt là chất lỏng hay không khí đều sử dụng được. Bồn ổn nhiệt được trang bị giá đỡ phù hợp với loại nhớt kế sử dụng và được gắn sao cho khi thí nghiệm mặt chất lỏng trong nhớt kế thấp hơn mặt chất lỏng trong bồn ổn nhiệt 20mm và đáy nhớt kế cao hơn đáy của bồn ổn nhiệt 20mm. Bồn ổn nhiệt có thể điều chỉnh nhiệt độ trong khoảng (15÷100 oC)±0,01oC, nếu dùng nhiệt kế thì nhiệt độ dao động không quá 0,03oC. Môi chất ổn nhiệt trong khoảng 15÷60oC là nước cất. Môi chất ổn nhiệt trong khoảng 60÷90oC là glycerin. Môi chất ổn nhiệt trong khoảng > 90oC là dung dịch 25% muối NH4NO3 . d. Thiết bị đo nhiệt độ Nhiệt kế thủy tinh với sai số 0,02oC hoặc loại tương đương sao cho số đọc hoặc hiệu chỉnh với sai số 0,01oC. e. Thiết bị đo thường gian Thiết bị đo thời gian đọc được 0,2 giây, sai số ± 0,07% có thể sử dụng f. Hiệu chuẩn: Nhớt kế, nhiệt kế, thiết bị đo thời gian đều phải được hiệu chuẩn. Giới thiệu một số loại nhớt kế: h. Dầu chuẩn Dùng để kiểm tra lại nhớt kế, nếu giá trị đo được lớn hơn ±0,35% giá trị được chứng nhận thì cần phải kiểm tra lại tất cả các bước thực hiện, kể cả việc hiệu chuẩn lại nhiệt kế và nhớt kế. 59/132 Quy trình thí nghiệm máy biến áp lực - Phần III: Dầu máy biến áp (Bản dự thảo) -Lựa chọn khoảng đo độ nhớt: Đường kính trong của ống mao quản (mm) Khoảng đo độ nhớt (mm2/s) 0,56 ÷ 0,60 2 ÷ 10 0,75 ÷ 0,79 6 ÷ 30 0,85 ÷ 0,89 10 ÷ 50 1,07 ÷ 1,13 20 ÷ 100 1,40 ÷ 1,46 60 ÷ 300 1,61 ÷ 1,67 100 ÷ 500 1,92 ÷ 1,98 200 ÷ 1000 2,63 ÷ 2,71 600 ÷ 3000 3,01 ÷ 3,11 1000 ÷ 5000 3,58 ÷ 3,66 2000 ÷ 10000 4,68 ÷ 4,88 6000 ÷ 30000 5,33 ÷ 5,55 10000 ÷ 50000 6,41 ÷ 6,67 20000 ÷ 100000 5.6.2.4. Tiến hành đo a. Xử lý mẫu thí nghiệm Nếu mẫu thí nghiệm có chứa nước và tạp chất cần được xử lý như nêu ở phươ ng pháp trê n. b. Đo độ nhớt động lực Nhớt kế sử dụng là loại phù hợp với chất lỏng thí nghiệm và có khoảng đo tương ứng với độ nhớt dự đoán của chất lỏng thí nghiệm, đã được hiệu chuẩn. Nhớt kế đã được làm sạch bằng dung môi (như xăng, toluen hoặc aceton v.v…) được thổi bằng không khí khô sạch để khử hết dung môi thừa. Nếu nhớt kế bị đóng kết tủa hữu cơ thì rửa bằng axit crômic, nếu bám bẩn chất vô cơ thì rửa bằng axit chloric sau đó rửa nước, tráng nước cất, sấy bằng không khí khô sạch. Nạp mẫu thí nghiệm vào nhớt kế, đặt vào bồn ổn nhiệt, duy trì ổn định ở nhiệt độ yêu cầu. Thời gian duy trì tùy thuộc vào loại chất lỏng thí nghiệm, có khi tới 30 phút đối với chất lỏng có độ nhớt động lực lớn. Sau khi đã đạt được nhiệt độ, điều chỉnh mức dầu trong nhớt kế (mức này quy định theo loại nhớt kế sử dụng) bằng quả bóp hút và điều chỉnh mức sao cho cao hơn vạch thứ nhất trên nhớt kế 7mm (nếu không có chỉ dẫn khác của nhớt kế). 60/132 Quy trình thí nghiệm máy biến áp lực - Phần III: Dầu máy biến áp (Bản dự thảo) Thả cho dầu chảy tự do, tính thời gian chảy dầu từ vạch thứ nhất đến vạch thứ hai với độ chính xác tới 0,1 giây. Nếu như thời gian chảy nhỏ hơn giới hạn 200 giây, nên chọn nhớt kế có ống mao quản nhỏ hơn và thí nghiệm lại. Thực hiện thí nghiệm song song, ghi lại thời gian đo được, nếu chênh lệch không vượt giới hạn cho phép, kết quả là giá trị trung bình đo được của 2 lần thí nghiệm. Nếu chênh lệch lớn hơn giới hạn cho phép cần làm sạch nhớt kế, xử lý lại mẫu thí nghiệm, tiến hành thí nghiệm lại. c. Đo độ nhớt động học Tiến hành đo độ nhớt động lực ở nhiệt độ yêu cầu như nêu trên. Đo tỷ trọng của mẫu thí với sai số ±0,001g/cm3 , tính chuyển về nhiệt độ yêu cầu khi đo độ nhớt động lực. 5.6.2.5. Tính kết quả Độ nhớt động học của mẫu thí tính theo công thức sau: ν=C×t Trong đó ν : độ nhớt động học (mm2/giây hay cSt) C: hằng số nhớt kế sau hiệu chuẩn (mm2/giây2) t : thời gian chảy (giây) - Độ nhớt động lực của mẫu thí tính theo công thức sau: μ = d×ν Trong đó μ: độ nhớt động lực (cP hoặc mPa.s) d: tỷ trọng của dầu (g/cm3) 5.6.2.6. Sai số a. Độ lặp lại Kết quả đo chấp nhận được khi chênh lệch giá trị hai lần đo do một người thực hiện, trên cùng một thiết bị, cùng một điều kiện của một mẫu thí nghiệm không vượt quá 0,35% giá trị đo. b. Độ tái lặp lại Kết quả đo chấp nhận được khi chênh lệch của hai kết quả đo do người khác thực hiện, trên một thiết bị khác, hiệu chuẩn về cùng một điều kiện của cùng một mẫu thí nghiệm không vượt quá 0,7% giá trị đo. 61/132 Quy trình thí nghiệm máy biến áp lực - Phần III: Dầu máy biến áp (Bản dự thảo) 5.7. Xác định tỷ trọng dầu bằng tỷ trọng kế thuỷ tinh (QTCTĐL, ASTM D1298) 5.7.1. Dụng cụ · Bộ tỷ trọng kế thuỷ tinh có thể đọc đến 0,001g/cm3. · Ống đong thuỷ tinh, dung tích khoảng 500ml. o · Nhiệt kế thủy tinh -1 đến 38±0,1 C. Hình 1 Hình 2 5.7.2. Tiến hành thí nghiệm Trong ống đong đường kính lớn gấp hai lần đường kính chỗ lớn nhất trên tỷ trọng kế. Cẩn thận theo thành ống đong hay đũa thuỷ tinh rót dầu thí nghiệm vào. Mức dầu trong ống đong sao cho khi thả tỷ trọng kế vào, dầu thí nghiệm không tràn ra ngoài. Cẩn thận cầm ở đầu phía trên của tỷ trọng kế sạch và khô thả nó vào dầu. Chờ tỷ trọng kế ngừng dao động đọc giá trị của vạch đo tương ứng với tỷ trọng của dầu ở nhiệt độ thí nghiệm (đơn vị là g/cm 3 ). Mắt quan sát phải ngang với vạch đo đang đọc (hình 1). Nếu sử dụng tỷ trọng kế với vạch chia nhỏ hơn (hình 2). Số đọc được hiệu chỉnh theo bảng dưới đây (cho tỷ trọng đo ở 20oC): Khoảng đo của tỷ trọng kế g/cm3 Giá trị vạch chia Sai số của phép đo Hiệu chuẩn cho vạch đo Từ 0,60 đến 1,0 0,0005 ± 0,0003 + 0,0007 Từ 0,60 đến 1,1 0,001 ± 0,0006 + 0,0014 - Đồng thời khi này đo nhiệt độ của dầu thí nghiệm đến 0,1oC. 5.7.3. Tính toán a. Chuyển đổi tỷ trọng của dầu về 20oC (S420 (g/cm3)). - Giá trị tỷ trọng đo được trong thí nghiệm là St20, ở nhiệt độ t. 62/132 Quy trình thí nghiệm máy biến áp lực - Phần III: Dầu máy biến áp (Bản dự thảo) - Tính chuyển từ St20 sang St4 theo công thức. St4 = 0,99703×St20 + 0,0012 - Tính chuyển từ St4 sang S420 theo công thức S420 = S4t + γ×( t - 20) Trong đó t : nhiệt độ dầu khi thí nghiệm oC S4t : tỷ trọng dầu ở nhiệt độ thí nghiệm g/cm3 γ : hệ số chỉnh định tỷ trọng dầu theo nhiệt độ tra theo bảng dưới - Hoặc tra bảng chuyển đổi tỷ trọng về 20oC b. Chuyển đổi tỷ trọng của dầu về 15oC thì tra bảng chuyển đổi tỷ trọng về 15oC. 5.7.4. Sai số cho phép Chênh lệch giá trị đo giữa hai lần thử nghiệm không được lớn hơn 0,001 g/cm3. Tỷ trọng 1 0,700÷0,710 0,711÷0,720 0,721÷0,730 0,731÷0,740 0,741÷0,750 0,751÷0,760 0,761÷0,770 0,771÷0,780 0,781÷0,790 0,791÷0,800 0,801÷0,810 0,811÷0,820 0,821÷0,830 γ -Hệ số chỉnh định đối với 1oC (g/cm3) 2 0,000897 0,000884 0,000870 0,000857 0,000844 0,000831 0,000818 0,000805 0,000792 0,000778 0,000765 0,000752 0,000738 Tỷ trọng 3 0,831÷ 0,840 0,841÷0,850 0,851÷ 0,860 0,861÷0,870 0,871÷0,880 0,881÷0,890 0,891÷0,900 0,901÷0,910 0,911÷0,920 0,921÷0,930 0,931÷0,940 0,941÷0,950 γ -Hệ số chỉnh định đối với 1oC (g/cm3) 4 0,000725 0,000712 0,000699 0,000686 0,000673 0,000660 0,000647 0,000633 0,000620 0,000601 0,000594 0,000584 5.8. Phương pháp đo mầu sắc của dầu Mầu sắc của dầu phản ánh chất lượng, nếu mầu sắc thay đổi thì chất lượng của dầu cũng đã thay đổi, dầu kém chất lượng có mầu tối sẫm. Kiểm tra mầu sắc của dầu bằng cách quan sát bằng mắt thường hoặc bằng máy so mầu điện quang. 5.8.1. Quan sát mầu sắc và độ trong suốt của dầu bằng mắt (QTCTĐL) +Dụng cụ : - Ống nghiệm thẳng đường kính 35÷40mm 63/132 Quy trình thí nghiệm máy biến áp lực - Phần III: Dầu máy biến áp (Bản dự thảo) +Tiến hành đo: - Đổ dầu mẫu vào ống nghiệm. Đặt ống vào chỗ có ánh sáng không chói rồi quan sát từng phần. Dầu được gọi là trong suốt khi không có gợn vẩn. - Thí nghiệm này đối với dầu cách điện tốt nhất ở 5oC. + Bảng lựa chọn kính lọc mầu: Độ hấp thụ ánh sáng Đơn vị mầu sắc Mầu đỏ Mầu xanh Màu hồng Hệ số truyền qua 0,5 0,462 0,473 0,065 0,86±0,06 1,0 0,489 0,475 0,036 0,77±0,06 1,5 0,521 0,464 0,015 0,67±0,06 2,0 0,552 0,442 0,006 0,55±0,06 2,5 0,582 0,416 0,002 0,44±0,04 3,0 0,611 0,388 0,002 0,31±0,04 3,5 0,640 0,359 0,001 0,22±0,04 4,0 0,671 0,328 0,001 0,151±0,022 4,5 0,703 0,296 0,001 0,109±0,016 5,0 0,736 0,264 0,000 0,081±0,012 5,5 0,770 0,230 0,000 0,058±0,010 6,0 0,805 0,195 0,000 0,040±0,008 6,5 0,841 0,159 0,000 0,026±0,006 7,0 0,877 0,123 0,000 0,016±0,004 7,5 0,915 0,085 0,000 0,0081±0,0016 8,0 0,956 0,044 0,000 0,0025±0,0006 5.8.2. Đo mầu sắc của dầu theo thang mầu ASTM (ASTM D1500) a. Thiết bị: - Hợp bộ so mầu hoặc máy so mầu quang điện - Cuvet hoặc ống nghiệm phù hợp với máy đo - Dung môi rửa ống nghiệm (xăng hoặc toluen) b. Nguyên tắc đo: - Mẫu trắng là ống nghiệm nạp nước cất - Mẫu thí nghiệm là dầu cần thí nghiệm - Đo mầu của mẫu dầu là so sánh mầu của mẫu thí nghiệm với bộ kính mầu chuẩn của máy. Nếu mầu của mẫu thí nghiệm nằm trong khoảng mầu của 64/132 Quy trình thí nghiệm máy biến áp lực - Phần III: Dầu máy biến áp (Bản dự thảo) hai kính chuẩn thì kết quả được xác định theo kính chuẩn có cườ ng độ mầu sắc lớn hơn. - Đối với mẫu dầu có mầu sắc lớn hơn 8.0, mẫu thí nghiệm phải được pha loãng bằng dung môi với tỷ lệ 15cm3 dầu với 85cm3 dung môi, trộn kỹ ở nhiệt độ phòng. Kết quả đo là ghi giá trị đo cùng với tỷ lệ pha loãng hoặc ghi >8.0 đơn vị mầu sắc. c. Thao tác đo: Theo hướng dẫn sử dụng của thiết bị. Chú ý: Sai số khi đo độ hấp thụ ánh sáng: ±0,006 d. Sai số: Kết quả đo chấp nhận được khi chênh lệch kết quả hai lần đo hoặc chênh lệch kết quả đo của 2 phòng thí nghiệm khác nhau không lớn hơn 0,5 đơn vị mầu sắc. 5.9. Phương pháp đo nhiệt độ chớp cháy Định nghĩa - Nhiệt độ chớp cháy là nhiệt độ ở đó hơi của dầu được gia nhiệt trong điều kiện đo tạo với không khí hỗn hợp có thể bắt cháy khi đưa ngọn lửa tới gần. - Nhiệt độ bùng cháy là nhiệt độ được xác định sau khi xác định nhiệt độ chớp cháy, khi dầu thí nghiệm bùng cháy thì ngọn lửa xanh xuất hiện trong thời gian không ngắn hơn 5 giây. - Nhiệt độ chớp cháy khi xác định bằng cốc kín thì gọi là nhiệt độ chớp cháy kín. -Nhiệt độ chớp cháy khi xác định bằng cốc hở thì gọi là nhiệt độ chớp cháy hở. 5.9.1. Phương pháp đo nhiệt độ chớp cháy cốc kín(ASTM D93) 5.9.1.1. Dụng cụ và hoá chất · Dụng cụ xác định nhiệt độ chớp cháy của dầu trong cốc kín (loại thiết bị chớp cháy kín Pensky-Martens) thao tác bằng tay hoặc vận hành tự động. Thiết bị gồm các bộ phận chính sau: cốc thí nghiệm, bộ phận gia nhiệt và điều chỉnh nhiệt độ, cơ cấu châm lửa (châm lửa bằng gas hoặc đánh lửa bằng tia lửa điện). · Nhiệt kế hoặc sensor khoảng đo từ 0oC đến 370oC. · Ét xăng nhẹ. 5.9.1.2. Tiến hành thí nghiệm - Trong cốc kín đã rửa bằng ét xăng nhẹ và sấy khô cẩn thận, rót dầu thí nghiệm đã được khử nước vào đến vạch quy định. Trước khi rót dầu, cốc cần có nhiệt độ không nhỏ hơn 18oC và phải thấp hơn nhiệt độ chớp cháy dự đoán của loại dầu thí nghiệm. Đặt cốc vào trong máy, đậy nắp, (nắp phải sạch và khô), lắp nhiệt kế. Sau đó bắt đầu đun nóng dầu bằng đèn khí, đèn cồn hay bếp điện có điều 65/132 Quy trình thí nghiệm máy biến áp lực - Phần III: Dầu máy biến áp (Bản dự thảo) chỉnh. Điều chỉnh tốc độ gia nhiệt 5÷6oC trong một phút. Trong khi gia nhiệt dầu được khuấy trộn bằng cách xoay đầu mút của que khuấy với tốc độ 90÷120 vòng/phút. - Điều chỉnh ngọn lửa châm với đường kính từ 3,2÷4,8mm (ngọn lửa đốt bằng ga) hoặc mồi lửa điện. - Cách nhiệt độ chớp cháy dự đoán 23±5oC tiến hành đốt thử. Cứ mỗi khi nhiệt độ tăng 1oC (đối với dầu có nhiệt độ chớp cháy dự đoán thấp hơn 110oC) hoặc tăng 2oC (đối với dầu có nhiệt độ chớp cháy dự đoán cao hơn 110oC), lại quay tay gạt châm ngọn lửa vào khoảng không gian hơi trong cốc. - Khi này ngừng khuấy trộn dầu. Lỗ hở ở nắp cốc được mở ra chỉ trong một giây. Nếu hiện tượng chớp cháy chưa xảy ra, dầu lại được khuấy trộn và lại tiến hành đốt thử. Hiện tượng chớp cháy xảy ra khi xuất hiện ngọn lửa xanh ở trên toàn bộ bề mặt của dầu. Sau khi phát hiện chớp cháy lần đầu, thí nghiệm được tiếp tục lặp lại khi nhiệt độ được nâng lên 1oC hoặc 2oC nữa. Nếu khi này hiện tượng chớp cháy không xẩy ra thì toàn bộ thí nghiệm phải làm lại. - Đối với dầu chưa biết nhiệt độ chớp cháy thì bắt đầu châm lửa khi nhiệt độ tăng 5oC so với nhiệt độ bắt đầu thí nghiệm. - Nhiệt độ xảy ra hiện tượng chớp cháy được chấp nhận là nhiệt độ ở nhiệt kế khi xảy ra hiện tượng chớp cháy lần đầu tiên. - Ghi lại nhiệt độ chớp cháy và áp suất môi trường khi thí nghiệm mẫu. - Thiết bị thí nghiệm tự động điểm chớp cháy có thể sử dụng và có ưu thế là tiết kiệm được thời gian. Nếu như sử dụng thiết bị thí nghiệm tự động, người sử dụng cần nắm chắc tất cả các qui trình của nhà chế tạo về hiệu chỉnh, điều chỉnh và thao tác thiết bị. - Thiết bị thí nghiệm tự động điểm chớp cháy đặt tốc độ gia nhiệt đảm bảo tăng nhiệt độ 5-6oC trong 1 phút. tốc độ quay cánh khuấy 90 – 120vòng/phút và cứ tăng 1oC hoặc 2oC châm lửa 1 lần cho tới khi xuất hiện sự chớp cháy. - Khi áp suất môi trường khác với áp suất 101,3kPa(760mmHg), hiệu chuẩn nhiệt độ chớp cháy sử dụng một trong hai công thức sau: Thiệu chuẩn = Tđo + 0,25 (101,3-K) Thiệu chuẩn = Tđo + 0,033(760-P) Trong đó Tđo : nhiệt độ chớp cháy đo được khi thí nghiệm K : áp suất môi trường khi thí nghiệm (kPa) P : áp suất môi trường khi thí nghiệm (mmHg) - Sau khi hiệu chuẩn theo áp suất, nhiệt độ chớp cháy được làm tròn tới 0,5oC và ghi lại. 66/132 Quy trình thí nghiệm máy biến áp lực - Phần III: Dầu máy biến áp (Bản dự thảo) 5.9.1.3. Sai số Sai số của phương pháp được xác định bằng xác xuất thống kê kết quả của một phòng thí nghiệm như sau: - Độ lặp lại: Kết quả chấp nhận khi chênh lệch giữa các lần thí nghiệm do một người tiến hành, trên cùng một thiết bị không lớn hơn r=0,029X (X là giá trị trung bình của các giá trị đo oC). - Độ tái lặp lại: Kết quả chấp nhận khi chênh lệch giữa các kết quả đo do hai phòng thí nghiệm tiến hành không lớn hơn R=0,071X (X là giá trị trung bình của các giá trị đo oC). 5.9.2. Phương pháp đo nhiệt độ chớp cháy cốc hở (ASTM D92) 5.9.2.1. Dụng cụ thí nghiệm và hoá chất · Dụng cụ xác định nhiệt độ chớp cháy trong cốc hở (loại Cleveland). Loại thao tác bằng tay hoặc loại vận hành tự động. Thiết bị gồm các bộ phận chính sau: cốc thí nghiệm, bộ phận gia nhiệt và điều chỉnh nhiệt độ, cơ cấu châm lửa (châm lửa bằng gas hoặc đánh lửa bằng tia lửa điện). · Nhiêt kế hoặc sensor có khoảng đo từ 0oC đến 370oC. · Ét xăng. 5.9.2.2. Tiến hành thí nghiệm - Chuẩn bị thiết bị thao tác bằng tay hoặc thiết bị vận hành tự động theo chỉ dẫn của nhà chế tạo về kiểm tra, hiệu chuẩn, vận hành thiết bị. - Đặt cốc thí nghiệm đã được làm sạch, sấy khô vào bồn gia nhiệt. Sau đó lắp chiếc kẹp của giá đỡ với nhiệt kế ở vị trí thẳng đứng sao cho bầu thuỷ ngân của nhiệt kế ở khoảng giữa cốc và cách đáy cốc khoảng 6,5mm. Rót vào cốc dầu đã khử nước (bằng Cacl2 và lọc qua giấy lọc hoặc bông) tới vạch mức. - Điều chỉnh ngọn lửa mồi với đường kính 3,2 đến 4,8mm hoặc bằng kích thước viên bi mẫu. - Điều chỉnh tốc độ gia nhiệt lúc đầu 5-17oC/phút. Khi cách nhiệt độ chớp cháy dự đoán 56oC thì giảm tốc độ gia nhiệt xuống và cách nhiệt độ chớp cháy dự đoán 28oC còn 5÷6oC/phút. - Cách nhiệt độ chớp cháy dự đoán 28oC từ từ đưa ngọn lửa vào theo miệng cốc và cách miệng cốc không lớn hơn 2mm và song song với bề mặt này để tạo điều kiện đốt cháy. Thời gian để ngọn lửa chuyển dịch từ phía bên này sang phía bên kia của cốc là 1giây. Tiến hành thí nghiệm như vậy sau mỗi lần nhiệt độ dầu được nâng lên thêm 2oC. Nhiệt độ chớp cháy được chấp nhận là nhiệt độ dầu đo bằng nhiệt kế khi lần đầu tiên xuất hiện ngọn lửa xanh trên một phầ n hay trên toàn bộ bề mặt dầu thí nghiệm. 67/132 Quy trình thí nghiệm máy biến áp lực - Phần III: Dầu máy biến áp (Bản dự thảo) - Nhiệt độ bùng cháy của dầu được xác định sau khi xác định nhiệt độ chớp cháy. Để xác định nhiệt độ bùng cháy cần tiếp tục gia nhiệt dầu với tốc độ 5÷6oC trong một phút và tiếp tục thí nghiệm sau mỗi lần nâng thêm nhiệt độ của dầu lên 2oC. Khi dầu thí nghiệm bùng cháy thì ngọn lửa xanh sẽ xuất hiện trong thời gian không ngắn hơn 5 giây. Nhiệt độ của dầu thí nghiệm đo bằng nhiệt kế lúc này gọi là nhiệt độ bùng cháy của dầu thí nghiệm. - Thiết bị tự động đo nhiệt độ chớp cháy có thể sử dụng khi đáp ứng các điều kiện nêu trên. + Khi áp suất môi trường khác với áp suất 101,3kPa(760mmHg), hiệu chuẩn nhiệt độ chớp cháy theo công thức sau: Thiệu chuẩn = Tđo+0,25(101,3-K) hoặc Thiệu chuẩn = Tđo+0,033(760-P) Trong đó Tđo : nhiệt độ chớp cháy đo được khi thí nghiệm K : áp suất môi trường khi thí nghiệm(kPa) P : áp suất môi trường khi thí nghiệm(mmHg) - Sau khi hiệu chuẩn theo áp suất, nhiệt độ chớp cháy được là m tròn tới 0,5 o C và ghi lại. 5.9.2.3. Sai số Sai số của phương pháp được xác định bằng xác xuất thống kê kết quả của một phòng thí nghiệm như sau: - Độ lặp lại: Kết quả chấp nhận khi chênh lệch giữa các lần thí nghiệm do một người tiến hành, trên cùng một thiết bị không lớn hơn 8oC. - Độ tái lặp lại: Kết quả chấp nhận khi chênh lệch giữa các kết quả đo do hai phòng thí nghiệm tiến hành không lớn hơn 18oC. 5.10. Phương pháp xác định hàm lượng tạp chất (IEC 60970,ISO 44061999) 5.10.1. Nguyên tắc của phương pháp - Phương pháp này dùng để xác định số lượng, kích thước của tạp chất có trong mẫu dầu cách điện, phương pháp này phù hợp cho dầu có độ nhớt từ 6÷ 20cSt ở 40 o C. - Máy tự động đếm các hạt tạp chất làm việc trên nguyên tắc làm đứt quãng tia sáng (đó là làm giảm cường độ của chùm tia sáng chiếu qua sensor, ánh sáng bị hấp phụ hoặc bị chắn bởi các hạt tạp chất). - Khi các hạt tạp chất đi qua sensor của thiết bị, lượng tia sáng tới được bộ cảm biến bị che khuất. Tín hiệu này được tính chuyển tương đương sang diện tích 68/132 Quy trình thí nghiệm máy biến áp lực - Phần III: Dầu máy biến áp (Bản dự thảo) của các hạt khi hiệu chỉnh bằng dung dịch mẫu tiêu chuẩn hạt tạp chất ISO MTD(ISO Medium Test Dust suspension). 5.10.2. Ý nghĩa của phương pháp - Tạp chất trong dầu cách điện có ảnh hưởng xấu tới tính chất cách điện, sự ảnh hưởng này phụ thuộc vào kích cỡ, số lượng, và nguồn gốc của các hạt tạp chất. Nguồn gốc của các hạt tạp chất này có thể nhiễm bẩn từ bên ngoài, sản phẩm hóa già hoặc vật liệu bên trong như hạt kim loại, cacbon, hoặc sợi xenlulô. - Số lượng hạt tạp chất đánh giá mức độ nhiễm bẩn chung, được phân loại theo các dạng của thiết bị điện, số lượng hạt tạp chất có thể dùng để đánh giá hiệu quả của quá trình lọc dầu. 5.10.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến sự đếm cỡ hạt - Bụi trong môi trường hoặc kỹ thuật lấy mẫu không đúng sẽ ảnh hưởng tới mẫu hoặc mẫu đo. Phải tiến hành cẩn thận để loại trừ sự ảnh hưởng này. - Bọt không khí trong dầu có thể được đếm như hạt tạp chất dẫn đế n sai số khi đế m hạt. - Khi khuấy trộn hoặc lấy mẫu có thể hòa lẫn các bọt khí vào dầu, nhưng thông thường nó b ị phá vỡ và nhìn chung không ảnh hưởng tới sự đếm hạt tạp chất trong dầu. - Nhũ tương và nước tự do trong dầu được đếm như hạt tạp chất. Thông thường hàm lượng nước dưới 10ppm không ảnh hưởng tới sự đếm hạt tạp chất. - Số lượng hạt tạp chất quá lớn sẽ làm cho thiết bị đo báo lỗi. Giới hạn xác định bởi ISO 11171 hoặc nhà sản xuất thiết bị. Loại bỏ lỗi loại này có thể pha loãng mẫu bằng dung môi sạch tạp chất. - Tạp chất sắc nhọn và dạng sợi vẫn có thể đếm được tùy theo hướng chuyển động của nó qua sensor. 5.10.4. Thiết bị - Máy đếm cỡ hạt tự động: Máy đếm hạt quang học dựa trên nguyên lý ngắt quãng ánh sáng. Thiết bị này có khả năng ghi lại kích thước và số lượng hạt tạp chất khi chúng đi qua bộ cảm biến. Thiết bị bao gồm cả bộ phận chai cấp mẫu, tự động cấp thể tích mẫu hợp lý, tốc độ dòng được điều chỉnh qua bộ cảm biến của máy (sensor hoặc detector). - Máy lắc cơ khí, máy lắc cầm tay hoặc thiết bị cơ khí khác được dùng để trộn đều mẫu. 5.10.5. Vật tư kèm theo - Chai cấp mẫu sạch tạp chất: Nên sử dụng chai dạng hình trụ, đáy phẳng bằng thủy tinh, polypropylen, polystyren, polyethylene. Chai cấp mẫu có thể tích ít 69/132 Quy trình thí nghiệm máy biến áp lực - Phần III: Dầu máy biến áp (Bản dự thảo) nhất 100ml. Những chai này đảm bảo độ sạch với số lượng hạt tạp chất nhỏ hơn 1% tổng số lượng hạt dự đoán trong mẫu có độ sạch nhất. - Dung môi sạch tạp chất: Dầu hỏa, hexane, kerosine hoặc dung dịch khác phù hợp được lọc qua lọc màng mỏng với mắt lỗ 0,45μm. - Môi chất chuẩn: Là loại ISO MTD theo tiêu chuẩn ISO 11171. - Dầu làm dung môi pha loãng: Là dầu cách điện được lọc đảm bảo độ sạch với số lượng hạt tạp chất nhỏ hơn 1% tổng số hạt tạp chất dự đoán trong mẫu sạch nhất. 5.10.6. Hiệu chuẩn máy - Hiệu chuẩn máy dùng môi chất chuẩn ISO MTD theo ISO 11171. - Số lượng hạt tạp chất đếm được khi dùng môi chất chuẩn dao động 10% giá trị chuẩn cho trước (theo từng cỡ hạt). - Thời hạn hiệu chỉnh thiết bị xác định theo kinh nghiệm, nhưng không được quá ngắn hoặc quá dài. Thông thường 6 tháng hiệu chuẩn một lần nếu sử dụng thiết bị thường xuyên. Nếu thiết bị ít sử dụng thì ít nhất một năm nên hiệu chuẩn một lần. Hoặc hiệu chuẩn đột xuất khi có nghi vấn về kết quả thí nghiệm. 5.10.7. Các bước tiến hành - Lau vỏ chai mẫu bằng rẻ lau sạch. - Lắc kỹ mẫu để cho phân bố đều tạp chất (tránh tạo bọt khí). Rót một lượng mẫu cần thiết sang chai đựng mẫu của máy đo (chai đã được làm sạch tạp chất trước khi nạp mẫu để tránh lây nhiễm). - Lắc chai mẫu kỹ trong 30÷60giây để phân bố đều tạp chất, thời gian lắc mẫu phụ thuộc vào hiệu suất của phương pháp lắc (lắc tay hay lắc cơ khí). - Không được sử dụng khuấy từ hoặc thiết bị khuấy tiếp xúc trực tiếp với dầu. Không dùng bồn siêu âm bởi vì phương pháp này phá vỡ các hạt tạp chất lớn. - Để lắng một vài phút cho các bọt khí tách ra, hoặc hút châ n không để khử các bọt khí. - Sau đó tiến hành đo mẫu ngay bằng máy đếm cỡ hạt tạp chất tự động theo hướng dẫn của nhà chế tạo. Thông thường máy được xúc rửa trước bằng một lượng nhỏ mẫu thí nghiệm. Sau đó tiến hành chạy mẫu thí nghiệm 2÷3 lần cho mỗi một lần nạp mẫu. - Sau khi thí nghiệm mẫu kết thúc, tiến hành xúc rửa máy bằng dung môi sạch tạp chất hoặc dầu sạch tạp chất (dung môi hoặc dầu này được phép sử dụng với máy đo theo chỉ dẫn của nhà chế tạo). 70/132 Quy trình thí nghiệm máy biến áp lực - Phần III: Dầu máy biến áp (Bản dự thảo) 5.10.8. Kết quả đo - Kết quả đo là giá trị trung bình của số đếm lượng hạt tạp chất tương ứng với kích cỡ của hạt tạp chất như sau: >4; >6; >10; >14; >21; >38; >70μm tương ứng với kích thước hạt khi hiệu chuẩn theo ISO 11171 hoặc >2; >5; >10; >15; >25; >50 và >100μm khi hiệu chuẩn theo ISO 4402. - Hoặc kết quả đo là số lượng hạt tạp chất được đếm theo kích cỡ: >4; >6 và >14μm theo ISO 4406 : 1999. - Biểu diễn kết quả theo ISO Code 4406-1999 AA/BB/CC Trong đó AA: Số lượng hạt tạp chất có kích thước lớn hơn 4μm trong 1ml dầu BB: Số lượng hạt tạp chất có kích thước lớn hơn 6μm trong 1ml dầu CC: Số lượng hạt tạp chất có kích thước lớn hơn 14μm trong 1ml dầu - Khi số lượng hạt thực tế đếm được đối với kích cỡ nào đó nhỏ hơn 20 hạt, ISO Code của nó được biểu diễn bằng dấu " ≥ " kèm với số Code tương ứng trong bảng. Thí dụ 14/12/≥7 có nghĩa là: + Số 14 nghĩa là có 80÷160 hạt tạp chất trong 1ml dầu với kích thước lớn hơn 4μm + Số 12 nghĩa là có 20÷40 hạt tạp chất trong 1ml dầu với kích thước lớn hơn 6μm + ≥7 nghĩa là có 0,64-1,3 hạt tạp chất trong 1ml dầu với kích thước lớn hơn 14μm - Có ít hơn 20 hạt đếm được. - Khi số lượng hạt với kích cỡ nào đó vượt quá khả năng đếm được thì dùng ký hiệu. " * " để biểu diễn. Thí dụ */22/7 có nghĩa là số lượng hạt tạp chất 4μm quá lớn không đếm được. - Khi không đếm số lượng hạt với kích thước nào đó dùng ký hiệu " - " để biểu điễn. Thí dụ -/12/9/ có nghĩa là không đếm hạt với kích thước nhỏ hơn 4μm. 71/132 Quy trình thí nghiệm máy biến áp lực - Phần III: Dầu máy biến áp (Bản dự thảo) 5.10.9. Bảng mã hóa mức độ bẩn tạp chất theo ISO 4406 : 1999 Số lượng hạt trong 1ml dầu Từ ISO code (4406-1999) Đến 2 500 000 Số lượng hạt trong 1ml dầu ISO code (4406-1999) Từ Đến >28 80 160 14 1 300 000 2 500 000 28 40 80 13 640 000 1 300 000 27 20 40 12 320 000 640 000 26 10 20 11 160 000 320 000 25 5 10 10 80 000 160 000 24 2,5 5 9 40 000 80 000 23 1,3 2,5 8 20 000 40 000 22 0,64 1,3 7 10 000 20 000 21 0,32 0,64 6 5 000 10 000 20 0,16 0,32 5 2 500 5 000 19 0,08 0,16 4 1 300 2 500 18 0,04 0,08 3 640 1 300 17 0,02 0,04 2 320 640 16 0,01 0,02 1 160 320 15 0,00 0,01 0 5.10.10. Sai số của phép đo Độ chính xác của phép đo được đánh giá qua ba mẫu dầu cách điện lấy từ máy biến áp với độ bẩn tạp chất khác nhau. Độ lặp lại và tái lặp lại đạt mức 95%. + Độ lặp lại: Khi thí nghiệm trong một phòng thí nghiệm, kết quả đo hai lần của một mẫu thí xác định theo ISO Code không vượt quá 1. + Độ tái lặp lại: Khi thí nghiệm trong hai phòng thí nghiệm khác nhau, kết quả đo của cùng một mẫu thí xác định theo ISO Code không vượt quá 2 . 5.11. Phương pháp thí nghiệm hàm lượng khí hòa tan trong dầu cách điện (ASTM D3612-02) 5.11.1. Tổng quát 5.11.1.1. Phạm vi Phương pháp này bao gồm sự chiết và đo hàm lượng khí hòa tan trong dầu cách điện có độ nhớt £ 20cst ở 40oC và nhận dạng, xác định từng thành phần khí riêng sau khi được tách ra. Các khí riêng có thể phát hiện và xác định bao gồm: H2, O2, N2, CO, CO2, CH4, C2H6, C2H4, C2H2, C3H8, C3H6. 72/132 Quy trình thí nghiệm máy biến áp lực - Phần III: Dầu máy biến áp (Bản dự thảo) 5.11.1.2. Định nghĩa - Hàm lượng khí trong dầu theo thể tích: Tổng thể tích các khí được hiệu chuẩn ở điều kiện 760torr(101,325kPa) và 0oC được chứa trong thể tích dầu cho trước, tính bằng %. - Nồng độ thể tích của từng khí riêng chứa trong mẫu khí: thể tích khí riêng chứa trong thể tích mẫu khí cho trước trong cùng nhiệt độ và áp suất, tính bằng % hoặc ppm (phần triệu). 5.11.1.3. Nguyên tắc của phương pháp - Phương pháp A: khí hòa tan được chiết từ mẫu dầu được nạp vào bình chân không biết trước thể tích. Các khí thoát ra được nén tới áp lực khí quyển và đo tổng thể tích. - Phương pháp B: khí hòa tan được chiết từ mẫu dầu được bơm trực tiếp vào bộ chiết khí (oil stripper) có chứa các viên bi để tạo bề mặt tiếp xúc lớn thông qua khí mang thổi qua dầu. - Phương pháp C: khí hòa tan trong dầu ở trạng thái cân bằng giữa hai pha – pha khí (headspace) và pha lỏng (dầu) trong điều kiện thí nghiệm theo định luật Henry. Ở trạng thái cân bằng, pha khí được tạo áp lực dương bằng khí Argon và sau đó nạp vào vòng định lượng mẫu (loop) nhờ việc giảm áp lực tới áp lực khí quyển. Thể tích khí chứa trong vòng định lượng mẫu được đưa vào máy sắc ký để phân tích. - Giữa các phương pháp thí nghiệm A, B, C khác nhau về giới hạn phát hiện, độ chính xác và khả năng lặp lại đối với các khí khác nhau. - Một phần của khí chiết ra(phương pháp A) hoặc tất cả các khí được chiết ra(phương pháp B) hay một phần khí ở thể khí (phương pháp C) được nạp vào máy sắc ký khí để phân tích. Thành phần của mẫu được tính từ biểu đồ sắc ký bằng cách so sánh diện tích pik của từng thành phần với diện tích pik của thành phần đó trong biểu đồ sắc ký so sánh khi xác định hỗn hợp khí chuẩn có thành phần và nồng độ đã biết. 5.11.1.4. Ý nghĩa và sử dụng Dầu và vật liệu cách điện nhúng trong dầu có thể phân hủy dưới ảnh hưởng của nhiệt độ và phóng điện, bởi thế sinh ra các sản phẩm khí phân hủy với thành phần khác nhau, các khí này hòa tan vào trong dầu. Nguồn gốc và số lượng của từng thành phần khí riêng có thể phát hiện và phân tích, có thể chỉ ra dạng và mức độ bất thường của nguồn gốc sinh ra khí tương ứng. 5.11.1.5. Lấy mẫu Lấy mẫu dầu theo các bước lấy mẫu bằng xiranh (Điều 4). - Lấy được mẫu đại diện không làm mất khí hoà tan hoặc không nhiễm bẩn không khí là rất quan trọng. Điều quan trọng nữa là lượng và thành phần khí hòa 73/132 Quy trình thí nghiệm máy biến áp lực - Phần III: Dầu máy biến áp (Bản dự thảo) tan lấy được không được thay đổi trong quá trình chuyển mẫu về phòng thí nghiệm. Tránh để mẫu bị chiếu sáng lâu. - Lấy mẫu bằng bình kim loại cứng hoặc can kim loại mềm cần được xem xét kỹ. 5.11.2. Phương pháp A: Chiết khí dưới chân không 5.11.2.1. Chiết khí Phương pháp A dựa trên nguyên tắc chiết khí từ dầu dưới chân không. Khí thoát ra được nén tới áp lực khí quyển và đo tổng hàm lượng khí. Lấy một thể tích khí nhất định bơm vào máy sắc ký để phân tích các khí thành phần. 5.11.2.2. Thiết bị chiết khí dưới chân không Thiết bị có dạng ở hình 1 hoặc 2 phù hợp cho dùng thể tích mẫu tới 50ml và chứa các thành phần sau: -Ống PTFE(polytetrafluoroethylene) có lỗ khoan nhỏ, cuối nối với xiranh thủy tinh Luer – Lock cắm vào cái nút cứng, van chân không 3 ngả. - Lọ khử khí, có ống thủy tinh để bơm mẫu vào, có thể tích đủ chứa tới 50ml dầu, có khả năng tạo chân không qua bơm chân không, chứa que khuấy từ được bọc nhựa PTFE, máy khuấy từ. - Đồng hồ đo áp lực tuyệt đối trong thiết bị. -Hệ thống bơm chân không có khả năng tạo chân không trong bình thủy tinh tới áp suất tuyệt đối 10-3 torr (103 mPa) hoặc thấp hơn. - Bình thủy tinh đủ lớn so với thể tích dầu mẫu, sao cho sự khử khí hoàn toàn sẽ đạt được và tỉ lệ gom theo thể tích sao cho càng lớn. Hợp lý là bình có thể tích 500ml. - Van đảm bảo độ kín chân không cao được bôi một lượng tối thiểu mỡ chân không dùng để nối thông thiết bị. - Ống gom khí, chuẩn 0,01ml/vạch chia có khả năng chứa 5ml khí ở cuối được nút bằng nút silicon. - Bình chứa thủy ngân đủ để nạp đầy bình gom và ống gom. Chú ý: Hơi thủy ngân cực độc, dễ bay hơi nên chú ý biện pháp an toàn. - Thiết bị chọn có kích cỡ phù hợp cho việc sử dụng là bơm Toepler 74/132 Quy trình thí nghiệm máy biến áp lực - Phần III: Dầu máy biến áp (Bản dự thảo) Hình 1: Thiết bị chiết khí từ dầu cách điện 1: Bình chứa thủy ngân 2: Bình gom (V=500ml) 3: Ống so sánh 4: Ống gom khí 5: Xiranh khí 6: Nút silicon 7: Ống PTFE đàn hồi 75/132 8: Xiranh mẫu dầu thí nghiệm 9: Đồng hồ chân không 10: Lọ khử khí 11: Khuấy từ 12: Van xả ra ngoài 13: Ống dẫn tới nguồn chân không 14: Bơm tay Quy trình thí nghiệm máy biến áp lực - Phần III: Dầu máy biến áp (Bản dự thảo) Hình 2: Thiết bị chiết khí từ dầu cách điện 1: Bình gom (V=500ml) 2: Bình cân bằng mức 3: Ống so sánh 4: Xiranh khí 5: Nút silicon 6: Ống gom khí 7: Ống PTFE đàn hồi 8 : Xiranh mẫu dầu thí nghiệm 9 : Đồng hồ chân không 10: Lọ khử khí 11: Khuấy từ 12: Van xả ra ngoài 13: Ống dẫn tới nguồn chân không 5.11.2.3. Chuẩn bị thiết bị chiết khí - Kiểm tra cẩn thận độ kín chân không các khớp nối với van. - Xác định tổng thể tích của thiét bị chiết VT, thể tích của không gian gom Vc, tính tỉ số gom theo thể tích: VC Tỉ số gom = (1) VT -VO - Tính hệ số khử khí cho mỗi loại khí: 1 EI = KV 1+ i O VT -VO (2) Trong đó Ei : hệ số khử của khí i Vo: thể tích của dầu mẫu VT: tổng thể tích bên trong của thiết bị chiết trước khi nạp dầu mẫu Ki : ostwald - hệ số hòa tan của khí i 76/132 Quy trình thí nghiệm máy biến áp lực - Phần III: Dầu máy biến áp (Bản dự thảo) - Xác định hệ số hòa tan ostwald của một số loại khí hòa tan trong một loại dầu cách điện riêng ở 25oC như bảng-1 dưới đây. Bảng-1 TT Thành phần khí ostwald - hệ số hòa tan của khí Ki, 25oC 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 H2 N2 CO O2 CH4 CO2 C2H2 C2H4 C2H6 C3H8 0,0558 0,0968 0,133 0,179 0,438 1,17 1,22 1,76 2,59 11,0 - Giá trị của hệ số hòa tan cho ở bảng trên được hiệu chỉnh theo từng loại dầu riêng có tỉ trọng ở 15,5oC là 0,855g/cm3 sử dụng trong sự xác định ban đầu (gốc). - Hệ số hòa tan đối với các loại dầu khoáng có tỉ trọng khác được tính như sau: K r =K i 0,980-ρ 0,130 Trong đó Kr : hệ số hòa tan hiệu chỉnh cho khí i ρ : tỉ trọng của dầu nghiên cứu (g/cm3 ở 15,5oC) - Độ hòa tan tuyệt đối của từng loại khí sẽ thay đổi nếu như dầu khác được sử dụng, tỉ số hòa tan của một loại khí vào khí khác sẽ duy trì không đổi. 5.11.2.4. Tiến hành chiết khí -Hạ thấp mức thủy ngân trong bình gom. -Tạo chân không trong bình gom và bình khử khí tới áp suất tuyệt đối 10-3torr (130mPa) hoặc thấp hơn (trong hình 1, phần không gian trên mặt thủy ngân trong bình chứa phải được tạo chân không). - Nối xiranh mẫu dầu bằng ống PTFE bằng van 3 ngả dẫn tới bình khử khí. - Xả một lượng dầu từ xiranh qua ống và van vào bình xả đảm bảo chắc chắn rằng tất cả không khí trong ống nối được thay bằng dầu. - Đóng van vào bơm chân không và sau đó mở từ từ van 3 ngả cho dầu và bọt khí (nếu có) từ xiranh vào trong bình khử khí. - Cho lượng dầu mong muốn vào trong bình khử khí và đóng máy khuấy từ khuấy mạnh trong 10 phút. Thể tích dầu này là Vo dùng để tính toán. 77/132 Quy trình thí nghiệm máy biến áp lực - Phần III: Dầu máy biến áp (Bản dự thảo) - Nếu như có mặt của bọt khí trong xiranh, phân tích tổng hàm lượng khí trong xiranh kể cả bọt khí hoặc nếu như bọt khí lớn và nghi ngờ hàm lượng khí hoàn tan lớn, đo và phân tích bọt khí riêng, chiết hoàn toàn mẫu dầu và hiệu chỉnh nếu có thể. - Đóng van chặn cách ly bình gom, cho thủy ngân chảy vào bình gom. - Mở van chặn vào cột so sánh và nhờ bơm tay (H–1) hoặc chai mức( H-2) đưa mức thủy ngân trong cột so sánh trùng với mức trong cột ống gom. -Đo thể tích khí chiết trong ống gom, hiệu chỉnh hiệu suất gom bằng cách chia nó cho tỉ số gom(theo thể tích) tính ở mục 2. Hiệu chỉnh về áp suất 760 torr (101,325kPa) và ở 0oC. Xác định thể tích dầu được khử khí trong bình khử khí, ghi bằng % khí trong dầu theo thể tích. 5.11.2.5. Phân tích khí sau khi chiết a. Thiết bị - Máy sắc kí khí bao gồm: nguồn khí mang, bộ phận điều chỉnh áp lực, hộp tiêm mẫu, cột hấp phụ, lưu tốc kế, bộ chỉ thị detector máy tự ghi. - Đồng hồ phải thỏa mãn điều kiện đo và kiểm tra nhiệt độ của cột hấp phụ điểm vào và bộ chỉ thị trong khoảng ±0,5oC. -Thiết bị phải có khả năng phân tách hoàn toàn các khí thành phần, độ nhạy cho ở bảng-2, đảm bảo đo định lượng diện tích của pik tương ứng. - Thiết bị thỏa mãn điều kiện sao chép đầy đủ biểu đồ của mẫu chuẩn so sánh. Diện tích dưới các pik tương đương với hydrocacbua và oxit cacbon phù hợp trong khoảng ± 1% so với đường chuẩn. - Xiranh khí gắn với kim cố định có dung tích hợp lý. Bảng-2 Thành phần khí Giới hạn phát hiện khí hòa tan trong dầu, ppm H2 Hydrocacbon Các oxit cacbon Các khí atmospheric 5 1 25 50 b. Hóa chất và vật liệu - Độ sạch của hóa chất: sử dụng loại hóa chất tinh khiết hóa học,thỏa mãn điều kiện là hóa chất có độ sạch đủ cao cho phép sử dụng chúng không làm giảm độ chính xác của sự xác định. 78/132 Quy trình thí nghiệm máy biến áp lực - Phần III: Dầu máy biến áp (Bản dự thảo) - Vật liệu hấp phụ hợp lý là sử dụng các loại sau: Lưới phân tử, porapakQ, Porapak S, diisodecylphthalat A, Silicagel J, Chromosorb 102, và carbosiew B. - Heli, Argon, Nitơ là khí mang có độ sạch thấp nhất 99,95% mol. - Heli được sử dụng như là khí mang với bộ chỉ thị cảm nhạy nhiệt, môi trường làm tăng cao nồng độ của H2 có thể cho kết quả không tuyến tính bởi khả năng tải nhiệt của He và H2 bị giới hạn. - Sử dụng Argon làm khí mang, bộ methan hóa sẽ dùng chất xúc tác là bột nikel để chuyển hóa CO, CO2 thành CH4 và được phát hiện bằng cảm biến ion hóa ngọn lửa. Nếu dùng Heli làm khí mang thì không cần thiết sử dụng chất xúc tác, nhưng phải tăng độ nhạy. Nếu dùng nitơ làm khí mang thì không phân tích được nitơ. - Cảm biến ion hóa ngọn lửa thay thế cho cảm biến nhiệt để phát hiện các khí hydrocacbon nhờ độ nhạy cao hơn đối với các thành phần khí này. - Chương trình đẳng nhiệt và chương trình tăng nhiệt độ được dùng phối hợp để tăng khả năng phân tách và độ nhạy của thiết bị phân tích. - Hỗn hợp khí tiêu chuẩn để so sánh: nồng độ các khí cỡ hàng trăm ppm, các khí O2 , N2 là hàng nghìn ppm. Nồng độ các khí thành phần trong khí chuẩn lớn hơn các khí này ở trong dầu từ 5 đến 10 lần bởi vì nồng độ ảnh hưởng đến hiệu suất chiết khí từ dầu, nồng độ lớn hơn thì độ chính xác lớn hơn khi chuẩn bị mẫu chuẩn. Acetylen được chuẩn bị với n[ngf độ thấp hơn các khí khác. c. Hiệu chuẩn - Chuẩn bị máy sắc ký khí (GC) để sử dụng như chỉ dẫn của nhà chế tạo, thành lập điều kiện vận hành có thể phân tích các khí thành phần. - Tiêm một thể tích nhất định của hỗn hợp khí tiêu chuẩn vào máy sắc ký và phân tích các khí thành phần trong hỗn hợp. Tiến hành phân tích lại trong cùng điều kiện cho cùng một biểu đồ sắc ký. Sự hiệu chuẩn được tiến hành hàng ngày trước khi phâ n tích. d. Tiến hành - Tăng áp lực của khí chiết chứa trong ống gom, miêu tả ở mục 3, hơi cao hơn áp lực khí quyển bằng cách nâng mức thủy ngân trong ống gom khí. - Cắm kim của xiranh khí qua nút ở ống gom và hút thể tích khí hợp lý vào xilanh. Điều chỉnh áp lực khí trên cột so sánh chính xác bằng áp lực khí quyển trước khi đóng xiranh hoặc rút kim ra khỏi nút. - Khi trạng thái của thiết bị cân bằng với điều kiện thiết lập trong quá trình hiệu chuẩn, nhanh chóng tiêm thể tích khí biết trước vào máy sắc ký khí qua điểm cấp mẫu. - Lặp lại các bước trên cho tới khi biểu đồ sắc ký thu được nhất quán. 79/132 Quy trình thí nghiệm máy biến áp lực - Phần III: Dầu máy biến áp (Bản dự thảo) e. Tính toán - Xác định diện tích tích phân của mỗi pík của biểu đồ sắc ký. - Xác định khí có mặt tương ứng với mỗi pík bằng cách so sánh thời gian thoát ra với những pik tương ứng với khí tiêu chuẩn trong hỗn hợp trong quá trình hiệu chuẩn. - Xác định hàm lượng mỗi khí thành phần bằng cách so sánh diện tích pik tương ứng với diện tích của pik khí tiêu chuẩn trong bước hiệu chuẩn. - Tính nồng độ thể tích của mỗi khí riêng đối với thể tích của dầu được khử khí trong bình khử khí. Hiệu chỉnh ở 760tor (101,325 kPa) và 0oC. Biểu diễn bằng ppm (phần triệu) theo thể tích. Vg ×A i ×Csi ×Pa ×273×104 Ci = (3) A si ×Vo ×760×Ta Trong đó Vg : Thể tích khí được chiết Vo : Thể tích dầu thí nghiệm Ai : Diện tích hoặc chiều cao của pik tương ứng với khí i trong mẫu thí nghiệm Asi: Diện tích hoặc chiều cao của pik tương ứng với khí i trong mẫu chuẩn Ci : Nồng độ khí i trong mẫu thí nghiệm (ppm theo thể tích) Csi: Nồng độ khí i trong mẫu chuẩn (ppm theo thể tích) Pa : Áp lực khí quyển (Torr) Ta : Nhiệt độ môi trường (Kelvin) - Hiệu chỉnh từng giá trị thí nghiệm thu được ở mục 14.4 đối với sự khử khí không hoàn toàn bằng cách chia từng giá trị cho hệ số khử khí tương ứng lấy từ mục 2. C HC = Ci Ei (4) g. Biên bản Biên bản bao gồm các mục sau: - Nhận dạng của mẫu dầu (gồm có các khí gì) - Nhiệt độ của dầu khi lấy mẫu. - Tổng hàm lượng khí hòa trong dầu (% theo thể tích). - Nồng độ theo thể tích của từng loại khí hòa tan trong dầu, ppm. - Phương pháp thí nghiệm - phương pháp A. 80/132 Quy trình thí nghiệm máy biến áp lực - Phần III: Dầu máy biến áp (Bản dự thảo) h. Độ chính xác, độ sai lệch - Độ chính xác và độ sai lệch của phương pháp này được thiết lập bằng phương pháp thống kê kết quả thí nghiệm trong một phòng thí nghiệm. - Độ lặp lại là chênh lệch kết quả đối với một mẫu do một người tại một phòng thí nghiệm tiến hành: + Đối với các khí cháy và CO2 được xem xét ở độ tin cậy 95% (In (r)95% ) được tính theo biểu thức dưới đây : In (r)95% = kn (r)95%×Cn (5) kn (r)95% : hệ số lặp lại với độ tin cậy 95% đối với một loại khí thành phần. + Đối với O2 và N2 được xem xét ở độ tin cậy 50% và hệ số dao động (Sn cho ở bảng dưới đây. (r)50% ) - Độ tái lặp lại là chênh lệch kết quả đối với một mẫu do người khác và ở một phòng thí nghiệm khác tiến hành: + Đối với các khí cháy và CO2 được xem xét ở độ tin cậy 95% (In (r)95% ) được tính: In (R)95% = kn (R)95%×Cn (6) kn (R)95% : hệ số tái lặp lại với độ tin cậy 95% đối với một loại khí thành phần. + Đối với O2 và N2 được xem xét ở độ tin cậy 50% và hệ số dao động tái lặp lại (Sn (r)50% ) cho ở bảng-3 dưới đây. Bảng-3 Loại khí H2 CO CH4 C2H6 C2H4 C2H2 CO2 Khoảng nồng độ Hệ số lặp lại Sự chênh lệch kn(r)95% Hệ số tái lặp lại kn (R)95% ppm 90÷710 110÷930 35÷620 40÷400 30÷800 25÷335 45÷9300 0,31 0,28 0,25 0,37 0,28 0,29 0,48 0,38 0,79 0,72 0,75 0,82 0,64 0,76 -0,13 -0,14 -0,21 -0,29 -0,27 -0,30 - Sn O2 N2 4630 ÷4670 27000÷61000 (r)50% 0,25 0,14 81/132 Sn (R)50% 0,35 0,27 Bn Bn 0,07 ÷ 0,53 0,47- (-)0,05 Quy trình thí nghiệm máy biến áp lực - Phần III: Dầu máy biến áp (Bản dự thảo) - Độ chênh lệch giữa kết quả đo và giá trị thực (Bn) + Đối với từng loại khí cháy được xem xét ở độ tin cậy 95% và được tính: C n -Con Bn = Con (7) Trong đó Cno: Nồng độ thực của khí thành phần trong mẫu thí (ppm) Cn : Nồng độ đo được của khí thành phần trong mẫu thí (ppm) + Đối với CO2 độ chênh lệch sẽ giảm khi xác định với nồng độ CO2 tăng. Độ chênh dương khi xác định với nồng độ thấp do nhiễm từ không khí. + Đối với O2 và N2 độ chênh lệch thường là giá trị dương bởi vì thường bị O2 và N2 trong không khí xâm nhập vào mẫu thí. - Hệ số lặp lại, hệ số tái lặp lại và hệ số dao động tương ứng với từng loại khí cho ở bảng 3. 5.11.3. Phương pháp B: Cột chiết khí trực tiếp (Stripper) 5.11.3.1. Cột chiết khí trực tiếp (Stripper) - Khí hòa tan được chiết từ mẫu dầu bằng cách sục Argon và vảy dầu lên trên bề mặt của các viên bi. Các khí được chiết này được đưa vào máy sắc ký để phân tích. - Phương pháp này không nên sử dụng để phân tích dầu cách điện Silicon bởi vì chất lỏng cách điện Silicon có độ sủi bọt quá lớn là nguyên nhân gây nhiễm bẩn các cột tách sau bộ chiết khí. - Máy sắc ký: có khả năng tách và phát hiện các khí cần phân tích sau khi bơm trực tiếp một lượng nhỏ dầu vào máy. Bộ chiết khí trực tiếp có thể chọn dưới đây: 82/132 Quy trình thí nghiệm máy biến áp lực - Phần III: Dầu máy biến áp (Bản dự thảo) Hình-1: Bộ chiết khí trực tiếp bằng thủy tinh 1: Vết lõm thủy tinh 3: Nút tiêm mẫu 2: Ống mao quản 4: Nối với van lấy mẫu khí vào máy sắc ký 83/132 Quy trình thí nghiệm máy biến áp lực - Phần III: Dầu máy biến áp (Bản dự thảo) Hình-2: Bộ chiết khí trực tiếp bằng thép không gỉ 1: Ống thép không gỉ (đường kính ngoài 6mm, đường kính trong 4mm) 2: Khối gia nhiệt 3: Cảm biến đo nhiệt độ 4: Xiranh tiêm mẫu 1-5ml 5: Giá đỡ bằng nhôm 6: Ống mao quản bằng thép không gỉ vào và ra (đường kính ngoài 1,6mm) 7: Bồn chứa dầu xả 8: Đầu cuối của kim tiêm dầu 9: Chai khí 10: Tiêm mẫu dầu 11: Van 3 ngả 12: Van chặn 13: Ống nối với van lấy mẫu khí của máy sắc ký 14: Khớp nối hình nón kép - Thiết bị phải có khả năng phân tách hoàn toàn các khí thành phần, độ nhạy cho ở bảng-4, đảm bảo đo định lượng diện tích của pik tương ứng. Bảng-4 Thành phần khí Giới hạn phát hiện khí hòa tan trong dầu, ppm H2 Hydrocacbon Các oxit cacbon Các khí atmospheric 20 1 2 500 5.11.3.2. Hóa chất và vật liệu - Vật liệu hấp phụ hợp lý là sử dụng các loại sau: Molecular Sieve, porapakQ, Porapak S, diisodecylphthalat A, Silicagel J, Chromosorb 102, và carbosiew B và Sperocarb. Molecular Sieve sử dụng để phân tách H2, O2, N2 CH4 và CO. Porapak N, Q hoặc kết hợp cả hai để phân tách CO2, C2H4, C2H6, C2H2, C3H8, và C4H10. Sperocarb sử dụng để phân tách CO2 và các khí Hydrocacbon. - Argon, Nitơ là khí mang có độ sạch thấp nhất 99,95% mol với tổng hàm lượng Hydrocacbon không quá 0,5 ppm và CO2 nhỏ hơn 1 ppm. - Sử dụng Argon làm khí mang, bộ methan hóa sẽ dùng chất xúc tác là bột nikel để chuyển hóa CO, CO2 thành CH4 và được phát hiện bằng cảm biến ion hóa ngọn lửa. Đánh giá khả năng chuyển hóa của bột Nikel bằng cách đánh giá sự tương ứng đối với cacbon dioxid. - Cảm biến ion hóa ngọn lửa thay thế cho cảm biến nhiệt để phát hiện các khí hydrocacbon nhờ độ nhạy cao hơn đối với các thành phần khí này. Hydrogen phải có độ sạch thấp nhất là 99,99% với tổng hàm lượng Hydrocacbon không 84/132 Quy trình thí nghiệm máy biến áp lực - Phần III: Dầu máy biến áp (Bản dự thảo) quá 0,5 ppm và không khí có độ sạch với tổng hàm lượng Hydrocacbon không quá 1 ppm - Hỗn hợp khí tiêu chuẩn để so sánh: Khí chuẩn nồng độ thấp biết trước phần trăm các khí thành phần với nồng độ gần bằng độ lớn cần tính toán. Khí chuẩn nồng độ cao có nồng độ các khí thành phần lớn hơn trong khí chuẩn nồng độ thấp. Khí chuẩn này dùng để pha chế khí hòa tan trong dầu. 5.11.3.3. Hiệu chuẩn - Chuẩn bị máy sắc ký theo chỉ dẫn của nhà chế tạo, sẵn sàng cho việc hiệu chuẩn. - Bơm trực tiếp khí chuẩn nồng độ thấp vào máy sắc ký để phân tích. Thiết lập sắc đồ chuẩn và phương pháp chuẩn (xác định thời gian thoát ra, diện tích pik hoặc độ cao của pik tương ứng với mỗi khí thành phần trong hỗn hợp khí chuẩn) chuẩn bị máy cho việc bơm mẫu thí. lặp lại nhiều lần cho tới khi thu được các sắc đồ của khí chuẩn tương đối hợp lý (hình-4) Hình-4: Sắc đồ mẫu khí chuẩn nồng độ thấp + Với H2 = 99,8ppm, O2 = 1600ppm, N2 = 16600ppm, CH4 = 100ppm, CO = 100ppm, CO2 = 400ppm, C2H4 = 100ppm, C2H6 = 100ppm, C2H2 = 99,8ppm. + Máy sắc ký được trang bị bộ chiết khí trực tiếp, TCD, FID, methanizer. Cột nhồi Porapak N và Q, Molecular sieve 5A, khí mang là argon. + Điều kiện vận hành: Nhiệt độ cột và bộ chiết khí trực tiếp là 75oC, nhiệt độ cảm biến (detectors TCD và FID) là 100oC, nhiệt độ methanizer (chứa bột nikel) là 380oC. - Thực hiện hiệu chuẩn hàng ngày trước khi phân tích mẫu. 85/132 Quy trình thí nghiệm máy biến áp lực - Phần III: Dầu máy biến áp (Bản dự thảo) 5.11.3.4. Xác định hệ số khử khí - Bơm trực tiếp khí chuẩn hòa tan trong dầu đã chuẩn bị sẵn. Xác định hàm lượng của chúng dựa trên việc so sánh với các khí thành phần tương ứng trong khí chuẩn nồng độ thấp đã được phân tích ở trên. - Sự khác nhau giữa nồng độ khí được tính toán và nồng độ khí được xác định ở trên là hiệu suất khử khí đối với một khí thành phần và được tính như sau: Di = Caoi -Cboi Coi (8) Trong đó Di : hệ số khử khí của khí i Caoi : nồng độ xác định được của khí i trong dầu chuẩn Cboi : nồng độ xác định được của khí i trong dầu trắng Coi : nồng độ tính toán của khí i trong dầu chuẩn - Hệ số khử khí sử dụng để hiệu chuẩn giá trị nồng độ khí xác định được do sự khử khí không hoàn toàn. Lặp lại quá trình xác định cho tới khí thu được kết quả phù hợp. - Xác định hệ số khử khí hàng tuần cho ít nhất một khí thành phần trong khí chuẩn. - Khi thay thế các bộ phận của máy sắc ký nên xác định lại hệ số khử khí. - Xác định độ tuyến tính của các cảm biến thực hiện hàng tháng bằng cách thí nghiệm các khoảng của nồng độ khí tương ứng với được tính toán trong mẫu thật. Hiệu suất khử khí cũng được xác định theo các khoảng đo, đảm bảo ổn định và tuyến tính. - Dầu chuẩn được chuẩn bị bằng cách hòa trộn hỗn hợp khí chuẩn nồng độ cao vào dầu đã được khử khí. Khí chuẩn nồng độ thấp chuẩn bị bằng cách hòa trộn khí chuẩn nồng độ cao vào trong khí mang là argon hoặc nitơ. Nên sử dụng khí chuẩn nồng độ thấp(Low gas standard) hoặc dầu chuẩn (gas in oil standard) thương mại để đảm bảo độ chính xác cao hơn. 5.11.3.5. Thực hiện bơm mẫu - Chuẩn bị máy sắc ký đủ điều kiện bơm mẫu thí nghiệm. - Chuẩn bị mẫu dầu để bơm. Trước hết là hòa tan các bọt khí tách ra khỏi dầu (nếu có) bằng cách nén piston của xiranh mẫu, lắc xiranh mẫu sao cho các bọt khí hòa tan hoàn toàn vào mẫu dầu. Dùng một lượng mẫu nhỏ (khoảng vài ml) để tẩy rửa đường ống bơm mẫu trước khi bơm. Bơm một lượng mẫu cần thiết vào vòng định lượng mẫu. 86/132 Quy trình thí nghiệm máy biến áp lực - Phần III: Dầu máy biến áp (Bản dự thảo) - Sau đó ngay lập tức nối vòng định lượng mẫu với máy sắc ký. - Nếu máy sắc ký trước đó phân tích mẫu có hàm lượng khí cao (nhất là C2H2 ) cần phải bơm mẫu dầu đã khử khí vào để tẩy rửa hệ thống trước khi bơm mẫu. 5.11.3.6. Tính toán - Xác định diện tích tích phân của từng khí thành phần xuất hiện trên sắc đồ. - So sánh với sắc đồ tiêu chuẩn để xác định các khí thành phần (theo thời gian thoát ra trên sắc đồ). - So sánh diện tích pik với diện tích pik của khí tương ứng để tính hàm lượng của nó. - Hiệu chỉnh giá trị đo bằng hệ số khử khí, tính theo biểu thức sau: Cci = C di Di (9) Trong đó Di : hệ số khử khí của khí i Cdi : nồng độ khí i trong mẫu dầu thí nghiệm Cci : nồng độ sau hiệu chỉnh của khí i trong mẫu dầu thí nghiệm 5.11.3.7. Biên bản Biên bản bao gồm các mục sau: - Nhận dạng của mẫu dầu(gồm có các khí gì) - Nhiệt độ của dầu khi lấy mẫu - Tổng hàm lượng khí hòa trong dầu (% theo thể tích) - Nồng độ theo thể tích của từng loại khí hòa tan trong dầu, ppm - Phương pháp thí nghiệm phương pháp A 5.11.3.8. Độ chính xác, độ sai lệch - Độ chính xác và độ sai lệch của phương pháp này được thiết lập bằng phương pháp thống kê kết quả thí nghiệm trong một phòng thí nghiệm. - Độ lặp lại là chênh lệch kết quả đối với một mẫu do một người tại một phòng thí nghiệm tiến hành: + Đối với các khí cháy và CO2 được xem xét ở độ tin cậy 95%( In (r)95% ) được tính theo biểu thức dưới đây : In (r)95% = kn (r)95%×Cn (10) Trong đó kn (r)95%: hệ số lặp lại với độ tin cậy 95% đối với một loại khí thành phần 87/132 Quy trình thí nghiệm máy biến áp lực - Phần III: Dầu máy biến áp (Bản dự thảo) + Đối với O2 và N2 được xem xét ở độ tin cậy 50% và hệ số dao động(Sn cho ở bảng 5. (r)50%) - Độ tái lặp lại là chênh lệch kết quả đối với một mẫu do người khác và ở một phòng thí nghiệm khác tiến hành: + Đối với các khí cháy và CO2 được xem xét ở độ tin cậy 95%( In (r)95% ) được tính: In (R)95% = kn (R)95%×Cn (11) Trong đó kn (r)95%: hệ số lặp lại với độ tin cậy 95% đối với một loại khí thành phần + Đối với O2 và N2 được xem xét ở độ tin cậy 50% và hệ số dao động tái lặp lại (Sn (R)50% ) cho ở bảng-5. Bảng-5 Loại khí H2 CO CH4 C2H6 C2H4 C2H2 CO2 Khoảng nồng độ Hệ số lặp lại Sự chênh lệch kn(r)95% Hệ số tái lặp lại kn (R)95% ppm 90÷710 110÷930 35÷620 40÷400 30÷800 25÷335 45÷9300 0,17 0,17 0,08 0,08 0,09 0,11 0,22 0,61 0,51 0,61 0,88 0,76 0,71 0,78 -0,07 +0,02 -0,03 +0,00 +0,05 +0,06 - Sn O2 N2 4630÷4670 27000÷61000 (r)50% 0,24 0,17 Sn (R)50% 0,63 0,35 Bn Bn 0,41-1,05 0,49-0,04 - Độ chênh lệch giữa kết quả đo và giá trị thực (Bn) + Đối với từng loại khí cháy được xem xét ở độ tin cậy 95% và được tính: C -Co Bn = n o n (12) Cn Trong đó Cno : Nồng độ thực của khí thành phần trong mẫu thí (ppm) Cn : Nồng độ đo được của khí thành phần trong mẫu thí (ppm) + Đối với CO2 độ chênh lệch sẽ giảm khi xác định với nồng độ CO2 tăng. Độ chênh dương khi xác định với nồng độ thấp do nhiễm từ không khí. 88/132 Quy trình thí nghiệm máy biến áp lực - Phần III: Dầu máy biến áp (Bản dự thảo) + Đối với O2 và N2 độ chênh lệch thường là giá trị dương bởi vì thường bị O2 và N2 trong không khí xâm nhập vào mẫu thí. - Hệ số lặp lại, hệ số tái lặp lại và hệ số dao động tương ứng với từng loại khí cho ở bảng 5. 5.11.4. Phương pháp C: Lấy mẫu từ pha khí(Headspace) 5.11.4.1. Phương pháp C: Lấy mẫu từ pha khí(Headspace) - Đẩy khí trong phần hơi(headspace) trên mặt dầu trong một bình kín bằng khí mang argon. Kết quả là một phần các khí( H2, O2, N2 CH4, CO, CO2, C2H4, C2H6, C2H2, hoặc C3H8) với nồng độ CoL hòa tan trong dầu được chuyển thành pha khí. Ở trạng thái cân bằng, quan hệ giữa nồng độ khí còn lại trong dầu CL và nồng độ CG của chúng trong pha khí(headspace) và nồng độ ban đầu của chúng trong dầu CoL mô tả theo biểu thức sau: CoLVL=CLVL+CG VG (13) Trong đó VL : Thể tích của mẫu dầu VG : Thể tích của phần hơi - Sự cân bằng nồng độ giữa hai pha ở trạng thái cân bằng như sau: CL=KCG (14) ở đây: K = Hệ số phân pha - Thay vào phương trình trên ta có: CoLVL=KCG VL + CG VG (15) CoL =CG ( K+VG/ VL) (16) - Từ biểu thức (16) ta thấy phương pháp lấy mẫu từ phần khí chỉ ra nồng độ ban đầu của các khí hòa tan trong dầu có thể được xác định bằng cách phân tích một thể tích khí lấy từ phần hơi ở trạng thái cân bằng. Tiến hành theo hai bước sau: + Bước 1(time=0).Mẫu dầu cần phân tích với thể tích VL, chứa khí hòa tan với nồng độ CoL được nạp vào lọ có tổng thể tích V. Lọ này được được đặt trong buồng cấp mẫu(headspace sampler) và duy trì ở nhiệt độ ổn định, trang bị máy lắc cơ khí để nhanh chóng đạt được sự cân bằng giữa hai pha dầu- khí. + Bước 2 ở trạng thái cân bằng. Nồng độ khí trong mẫu dầu và nồng độ của nó trong pha khí tương ứng là CL và CG . Pha khí sau đó được tạo áp lực dương bằng argon và vòng định lượng mẫu khí được nạp nhờ việc giảm áp lực tới áp suất môi trường. Thể tích khí chứa trong vòng định lượng mẫu được đưa vào cột sắc ký để phân tích. 89/132 Quy trình thí nghiệm máy biến áp lực - Phần III: Dầu máy biến áp (Bản dự thảo) 5.11.4.2. Thiết bị - Buồng cấp mẫu(headspace sampler): được trang bị vòng định lượng mẫu, ống dẫn mẫu khí trực tiếp vào cột thứ nhất của máy sắc ký và có thể ổn nhiệt theo yêu cầu. Để rút ngắn tới mức tối thiểu thời gian cân bằng pha, bộ cấp mẫu được trang bị máy lắc cơ khí. - Máy sắc ký: được trang bị van nhánh để xả, bộ hạn chế có thể điều chỉnh được, cảm biến nhiệt(TCD), cảm biến ion hóa ngọn lửa(FID). Các khí H2, O2 và N2 được phát hiện bằng TCD, khi đó FID phát hiện hydrocacbon và cacbon oxid. - Lưới phân tử (molecular sieve): cột mao quản chứa 5A plot (dài 30m, đường kính trong 0,53mm, phủ lớp 5A plot dày 50 µm) dùng để phân tách các khí H2, O2, N2, CH4 và CO. - Cột chứa carboxen 1006 plot (dài 30m, đường kính trong 0,53mm) dùng để phân tách CO2, C2H4, C2H6, C2H2 và C3H8. - Bộ chuyển hóa Methanizer: chứa bột nikel và đặt giữa TCD và FID để chuyển hóa CO, CO2 thành CH4 và được phát hiện bằng FID. Hình-5: Sơ đồ hợp bộ máy phân tích khí theo phương pháp C (headspace) 1: Lọ cấp mẫu (30ml) 8: Cột mao quản chứa carboxen 1006 2: Bộ cấp mẫu (headspace sampler) 9: Cột mao quản chứa molecular sieve 5A 3: Khí mang argon 10: Cột hạn chế có thể điều chỉnh 4: Vòng định lượng mẫu 11: Van nhánh (bypass) 5: Van điều chỉnh lưu lượng dòng khí 12: Cảm biến TCD 6: Van điều chỉnh áp lực dòng khí 13: Khí argon so sánh (TCD) 7: Van xúc rửa hệ thống 14: Methanizer (bộ chuyển hóa CO, CO2) 15: Khí hydrogen dùng cho FID và Methanizer. 16: Cảm biến FID 17: Khí nén dùng cho FID - Lọ cấp mẫu: lọ có thể tích 20ml, xác định chính xác thể tích của lọ cấp mẫu được thực hiện theo mục sau: 90/132 Quy trình thí nghiệm máy biến áp lực - Phần III: Dầu máy biến áp (Bản dự thảo) - Kìm để kẹp nút chai - Nút đậy bằng nhôm có khoan lỗ - Nút lọ cấp mẫu bằng TFE-fluorocacbon - Xiranh thủy tinh dung tích 30ml, trang bị van 3 ngả - Kim tiêm loại 18G1 và 26G1/2 - Van giảm áp hai cấp với bộ điều chỉnh áp lực 20,7Kpa(3 psi) cho chai chứa argon và khí hiệu chuẩn. - Sơ đồ lắp ráp mô tả ở hình 5: Thiết bị có khả năng phân tách các khí thành phần với giới hạn phát hiện cho ở bảng 2, phương pháp A. Điều kiện vận hành máy sắc ký mô tả ở bảng-6. Thiết bị có thể đạt được giới hạn phát hiện (bảng-7) trong một phòng thí nghiệm với vòng định lượng mẫu (loop) 3ml, cột mao quản. Hình-6 là sắc đồ ghi được với điều kiện thí mô tả ở bảng-6, mẫu dầu lấy từ máy biến áp hở với tổng hàm lượng khí 6,0%. Bảng- 6 Thông số Bộ cấp mẫu (headspace sampler) - 70oC - 150oC - 150oC Nhiệt độ - Mẫu - Ống dẫn - Van tiêm mẫu Áp lực Áp lực trong lọ vial 70 kPa (0,7 bar) Thời gian - Để cân bằng ở 70oC có lắc mẫu - Tạo áp lực - Cân bằng áp lực - Nạp mẫu vào vòng định lượng - Chuyển mẫu vào máy sắc ký - 30 phút Nguồn lắc Tốc độ max. Khí mang Argon, lưu lượng 12 ml/phút - 0,25 phút - 0,25 phút - 0,25 phút - 0,90 phút 91/132 Máy sắc ký - Van bypass - FID - TC - Methanizer - 120oC - 250oC - 250oC - 350oC Lò - 40oC trong 3 phút - 24oC/phút tới 170oC trong 2 phút - 24oC/phút tới 250oC trong 5 phút bypass 0-4 phút, cột nối tiếp 4-11 phút, qua MS 5A 11-13 phút, qua cột nối tiếp. 13 phút đến hết, qua MS 5A Quy trình thí nghiệm máy biến áp lực - Phần III: Dầu máy biến áp (Bản dự thảo) - Giới hạn phát hiện (tỷ số tín hiệu/tín hiệu nhiễu =3): Bảng-7 Thành phần khí Giới hạn phát hiện khí hòa tan trong dầu, ppm H2 0,6 O2 N2 CH4 CO CO2 C2H4 C2H6 C2H2 C3H8 11,0 11,2 0,08 0,09 0,10 0,04 0,04 0,05 0,20 Hình- 6: Sắc đồ thí nghiệm mẫu với điều kiện thí mô tả ở bảng -6 5.11.4.3. Hóa chất - Argon, không khí, hydrogen có độ sạch là 99,999%. Argon dùng để tạo áp lực cho lọ cấp mẫu và là khí mang khi phân tích mẫu. Không khí và hydrogen dùng cho FID. 92/132 Quy trình thí nghiệm máy biến áp lực - Phần III: Dầu máy biến áp (Bản dự thảo) - Chuẩn bị 3 mẫu khí chuẩn với sai số 0,5% để xác định đường hiệu chuẩn 3 điểm. các điểm hiệu chuẩn này đảm bảo bao phủ hết khoảng đo trong sử dụng sau này, nó tùy thuộc vào loại thiết bị phân tích sử dụng thực tế. 5.11.4.4. Tiến hành thí nghiệm - Xác định thể tích của lọ cấp mẫu: Bời vì tỷ số phân pha (VG/VL) rất quan trọng trong tính toán, do vậy cần xác định chính xác thể tích của lọ cấp mẫu và sự dao động thể tích đối với mỗi lô lọ đem sử dụng. + Để 20 lọ và 500 ml nước ổn định trong phòng thí nghiệm, ghi nhiệt độ phòng cấp mẫu lọ cấp mẫu có thể lấy từ các hộp khác nhau trong số lọ sẽ sử dụng. + Xác định trọng lượng của lọ với độ chính xác 0,01g. Nạp đầy nước tới miệng lọ sau đó cân lại với độ chính xác 0,01g. + Tính thể tích mỗi lọ theo biểu thức (17): V= Ww -WE Dw (17) Trong đó V : Thể tích của lọ cấp mẫu WW: Khối lượng cân của lọ nạp nước WE : Khối lượng cân của lọ chưa nạp nước DW : Tỷ trọng của nước ở nhiệt độ phòng thí nghiệm +Tính giá trị trung bình của các lọ và độ lệch chuẩn của 20 lọ cấp mẫu cho mỗi lô. + Sử dụng giá trị trung bình để xác định chính xác thể tích VG và tỷ số phân pha trong biểu thức (16)(Ghi chú thực hiện phân tích theo phương pháp C, độ lệch chuẩn tương đối thể tích thiết lập được nhỏ hơn 0,7% cho trên 20 lọ trong lô). - Chuẩn bị lọ cấp mẫu (headspace vial): + Sử dụng dụng cụ phù hợp để kẹp nắp lọ bằng chụp nhôm có lỗ với nút đệm kín bằng TFE-fluorocacbon, sao cho đảm bảo độ kín. + Ấn hai kim 18G1 qua nút lọ ở vị trí khác nhau tạo thành đương dẫn khí vào và ra. Tẩy lọ bằng khí argon với lưu lượng 2ml/phút trong thời gian ít nhất là 30 giây. Sau đó, trước hết rút kim đường ra, sau là kim đường vào (điều chỉnh áp lực argon 20,7kPa-3 psi để hạn chế sự quá áp lực trong lọ). - Hiệu chuẩn: Đường chuẩn thiết lập như sau + Ấn hai kim 18G1 qua nút lọ, một kim dùng để dẫn khí chuẩn vào, kim kia dùng để khí thoát ra. Tẩy rửa lọ bằng hỗn hợp khí chuẩn với lưu lượng 2 lít/phút trong thời gian ít nhất 30 giây. Sau đó, trước hết rút kim đường ra, sau là kim 93/132 Quy trình thí nghiệm máy biến áp lực - Phần III: Dầu máy biến áp (Bản dự thảo) đường vào. Để cân bằng áp lực trong lọ với áp lực môi trường bằng cách ấn kim 26G1/2 qua nút trong thời gian ngắn khoảng 1 đến 2giây (để đảm bảo an toàn, bình khí chuẩn được trang bị van điều áp có thể điều chỉnh được áp lực 20,7kPa (3 psi)). + Đặt lọ cấp mẫu vào bộ cấp mẫu (headspace sampler) và tiến hành phân tích theo điều kiện ghi trong bảng-6. + Xử lý đường chuẩn có thể sử dụng phần mềm dựa trên đường tuyến tính y = ax+b - Phân tích mẫu dầu: Sử dụng xiranh thủy tinh có gắn van 3 ngả bằng nhựa lấy mẫu trực tiếp dầu từ thiết bị điện hoặc hút dầu từ chai hoặc can lấy mẫu sao cho không bị lọt không khí vào. Nếu trong xiranh có bọt khí lớn thì mẫu đó phải loại bỏ, nếu có bọt khí nhỏ (thể tích khoảng 0,05ml) người thí nghiệm phải hòa tan nó trong dầu bằng cách nén piston của xiranh tạo áp lực dương và lắc cho tới khi khí hòa tan hoàn toàn. + Cắm kim 18G1 vào van + Ấn kim qua nút của lọ và nạp chính xác 15 ml dầu, xoay van 3 ngả nối thông lọ với bên ngoài để cân bằng áp. Rút kim ra khỏi lọ. + Đặt lọ đã nạp dầu mẫu vào bộ phận cấp mẫu, tiến hành phân tích theo điều kiện đã thiết lập. + Xử lý kết quả theo các bước dưới đây. 5.11.4.5. Xác định hệ số phân pha - Hệ số phân pha (K): đối với các khí thành phần được liệt kê trong bảng-8 ở nhiệt độ phân tích 70oC.Chúng được thiết lập với dầu naphthenic với 12% hydrocacbon thơm và khả năng sinh khí âm (negative). Hệ số phân pha này có thể sử dụng phù hợp đối với dầu mới hoặc dầu đã qua sử dụng với thành phần khác nhau. Mặc dù vậy dầu có thành phần khác nhau thì cũng có ảnh hưởng chút ít tới giá trị của hệ số này. Để nâng cao độ chính xác của phép phân tích nên thiết lập ngay trên dầu cần nghiên cứu. - Tiến hành: Để xác định hệ số phân pha trong lọ cấp mẫu ở trạng thái cân bằng tiến hành theo các bước sau: + Nạp đầy 10 xiranh dung tích 30 ml bằng dầu chuẩn (gas-in-oil standard) chuẩn bị theo chỉ dẫn ở mục sau. Để ổn định tới nhiệt độ phòng thí nghiệm. + Cắm kim 18G1 vào xiranh có van chặn bằng nhựa 94/132 Quy trình thí nghiệm máy biến áp lực - Phần III: Dầu máy biến áp (Bản dự thảo) + Sử dụng 25 lọ cấp mẫu (vial) chuẩn bị chuỗi 5 lọ với thể tích là 6, 8, 10, 12 và 14ml bằng dầu chứa trong xiranh 30ml, tính hệ số phân pha tương ứng ( VG ). VL Nạp dầu mẫu vào lọ theo chỉ dẫn ở trên . Để xác định chính xác thể tích VL bằng cách cân lọ trước và sau khi nạp dầu và dùng tỷ trọng của dầu ở nhiệt độ phòng thí nghiệm để tính . + Đặt các lọ mẫu vào bộ cấp mẫu (headspace sampler) và tiến hành phân tích theo điều kiện đã thiết lập. + Lập mối quan hệ giữa diện tích pik (trục Y) và hệ số phân pha (trục X). + Từ chuỗi số liệu ta có thể xác định được hệ số phân pha K bằng cách tra từ đồ thị. + Sử dụng hệ số phân pha (K) để tính nồng độ ban đầu của các khí thành phần. 5.11.4.6. Tính toán - Nồng độ ban đầu của các khí thành phần có trong mẫu dầu CoL được tính theo biểu thức (16) với hệ số phân pha cho ở bảng-8. - Thí dụ đối với pik H2 với diện tích 4000 đơn vị, tương ứng với nồng độ 10ppm. Nồng độ khí H2 trong pha khí tương ứng CG. Hệ số phân pha KH2=0,074, VG=5,61ppm, VL=15ml (ở trạng thái cân bằng). Thể tích lọ là 20,61 ml. CoL =10ppm(0,074 + 5,61ml/15ml)=4,5ppm (18) Nồng độ CoL thu được ở điều kiện phòng thí nghiệm với áp suất Pa và nhiệt độ Ta được hiệu chỉnh về điều kiện tiêu chuẩn (áp suất 101,325kPa-760torr; 273K0oC) theo biểu thức (19): CoL ´ Pa ´ 273 C (ĐKC)= 101,325 ´ Ta o L (19) - Tổng hàm lượng các khí thành phần trong thể tích dầu tính theo biểu thức (20) Tổng hàm lượng khí (%) = Σ CoLi ×10-4 (20) - Nồng độ các khí thành phần trong mẫu thí sau khi đã hiệu chỉnh theo biểu thức (19) cho ở bảng-8 95/132 Quy trình thí nghiệm máy biến áp lực - Phần III: Dầu máy biến áp (Bản dự thảo) Bảng-8 Thành phần khí C o H2 O2 N2 CH4 CO CO2 C2H4 C2H6 C2H2 C3H8 Li khí hòa tan trong dầu, ppm 21 9636 42123 19 813 7300 248 27 94 8 - Tổng hàm lượng khí (%) =(21+9636+42123+19+813+7300+248+27+94+8)×10-4 = (60289)×10-4=6,0% 5.11.4.7. Biên bản Biên bản bao gồm các mục sau: - Nhận dạng của mẫu dầu(gồm có các khí gì) - Nhiệt độ của dầu khi lấy mẫu - Tổng hàm lượng khí hòa trong dầu (% theo thể tích) - Nồng độ theo thể tích của từng loại khí hòa tan trong dầu, ppm - Phương pháp thí nghiệm phương pháp C 5.11.4.8. Sai số và chênh lệch - Sai số và độ chênh lệch của phương pháp này được thiết lập trong một phòng thí nghiệm với 20 lần thí mẫu dầu lấy từ máy biến áp hở, mối lần thí lấy 15 ml dầu. Kết quả cho trong bảng-9. - Sai số thiết lập trong một phòng thí nghiệm với dầu chuẩn nồng độ khác nhau (10, 50, 100 và 175ppm không có O2 , N2) nhỏ hơn 10% đối với mỗi cấu tử khí thành phần. 96/132 Quy trình thí nghiệm máy biến áp lực - Phần III: Dầu máy biến áp (Bản dự thảo) Bảng-9: Độ lặp lại trong một phòng thí nghiệm Lần 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 v.v. TB SD RSD % H2 21 20 20 17 20 22 21 24 20 14 21 23 O2 9636 9727 9906 9847 10303 9483 9831 10588 9865 8964 10636 10612 N2 42123 42306 43632 43288 44100 43011 42619 45971 42422 38558 45149 50340 CH4 19 19 19 20 19 20 19 20 19 19 19 21 CO 813 819 839 843 824 822 743 880 815 760 843 947 CO2 C2H4 C2H6 C2H2 C3H8 7300 248 27 94 8 7332 248 27 91 9 7382 251 29 88 9 7566 262 30 91 9 7165 242 27 83 9 8170 281 33 94 9 7615 262 30 86 9 7736 264 31 87 9 7629 262 28 85 9 7477 266 31 86 9 7461 255 30 83 9 7818 261 29 88 9 %Gas 6,0 6,1 6,2 6,2 6,3 6,2 6,1 6,6 6,1 5,6 6,5 7,0 20 3 9950 506 43627 2792 19 1 829 52 7554 270 258 10 29 2 88 4 9 0,3 6,2 0,3 13 5 6 4 6 4 4 6 4 3 5,4 5.11.5. Hướng dẫn pha dầu chuẩn 5.11.5.1. Thiết bị - Xiranh 100 ml gắn van 3 ngả. - Hệ thống bơm chân không có khả năng tạo áp lực chân không tuyệt đối 1x10-3 torr (130mPa) hoặc thấp hơn. - Bình thủy tinh dung tích 1 lít, có thể nối với bơm chân không, khuấy từ và thanh khuấy bọc nhựa PTFE. - Xiranh kín khí dùng cho sắc ký, 2 ml 5.11.5.2. Tiến hành (xem hình-7) - Nạp khoảng 500 ml dầu cách điện sạch, đặt thanh khuấy, nối với bơm chân không. Khuấy và hút chân không khoảng 2 giờ để khử khí hòa tan trong dầu. - Nhanh chóng chuyển 75 ml dầu (làm mẫu trắng) từ bình khử khí sang xiranh 100 ml có van 3 ngả, khử chân không bằng khí mang (thí dụ argon), cũng có thể dùng không khí khô sạch nhưng cần xác định hàm lượng O2 và N2. - Dùng mẫu trắng xác định phần dư các khí còn lại trong dầu bằng cách phân tích một lượng dầu từ xiranh chứa mẫu trắng ở trên. Tiến hành phân tích 2÷3 lần sao cho thu được kết quả phù hợp. - Điều chỉnh thể tích dầu còn lại tới 50ml bằng cách hướng xiranh lên trên và đẩy dầu ra ngoài qua van 3 ngả. 97/132 Quy trình thí nghiệm máy biến áp lực - Phần III: Dầu máy biến áp (Bản dự thảo) - Tiêm 1,0 ml khí chuẩn nồng độ cao (lấy trong điều kiện biết trước về nhiệt độ và áp suất) vào mẫu dầu trắng. Đóng van 3 ngả. - Nén nhẹ piston của xiranh, xoay xiranh lên xuống cho tới khi bọt khí hòa tan hoàn toàn. Hoặc nối một xiranh khác và đẩy qua lại tới khi bọt khí tan hoàn hoàn. Đóng van 3 ngả tháo một xiranh không chứ dầu ra. Ta có mẫu dầu chuẩn đem phân tích - Tính nồng độ khí có trong mẫu dầu chuẩn: P 273 Vsg a 760 Ta Coi = Vbo Csgi104 Trong đó Coi : Nồng độ tính toán của khí i trong dầu(ppm) Vsg : Thể tích của khí chuẩn(ml) Vbo : Thể tích dầu trắng(ml) Csgi : Nồng độ của khí i trong khí chuẩn nồng độ cao(%) Pa : Áp suất phòng thí nghiệm khi lấy mẫu khí chuẩn nồng độ cao(torr) Ta : Nhiệt độ phòng thí nghiệm khi lấy mẫu khí chuẩn nồng độ cao(độ K) 98/132 Quy trình thí nghiệm máy biến áp lực - Phần III: Dầu máy biến áp (Bản dự thảo) Hình-7: Hướng dẫn cách lấy khí chuẩn và trộn khí chuẩn vào dầu trắng 1: Xiranh chứa dầu trắng 5: Chai khí chuẩn + bộ giảm áp 2: Xiranh lấy khí chuẩn nồng độ cao 6: Xả khí qua chai nước 3: Van 3 ngả 7: Ống silicon 4: Kim của xiranh khí A, B, C các vị trí của van 3 ngả 5.12. Phương pháp phân tích PCBs trong dầu cách điện 5.12.1. Phương pháp sắc ký phân tích PCBs (ASTM D4059) 5.12.1.1. Phạm vi áp dụng - Phương pháp này dùng để xác định nồng độ PCBs trong dầu cách điện bằng sắc ký khí. Phương pháp này cũng dùng để xác định PCBs có trong hỗn hợp đã biết như Askarel. - Hỗn hợp PCBs đã biết trước như Aroclor dùng để pha trộn thành Askarel chứa PCB. Phương pháp này có thể áp dụng để xác định PCBs trong dầu cách điện bị nhiễm bẩn bởi từng loại Aroclor hoặc hỗn hợp của chúng. Phương pháp này không thể áp dụng để xác định PCBs trong các nguồn nhiễm bẩn khác. 99/132 Quy trình thí nghiệm máy biến áp lực - Phần III: Dầu máy biến áp (Bản dự thảo) - Độ chính xác (precision) và độ chênh lệch (bias) của phương pháp này được thiết lập chỉ cho nồng độ PCBs có trong dầu cách điện khoáng hoặc dầu silicon. Phương pháp này không áp dụng cho tất cả các loại dầu cách điện. Đối với một số loại chất lỏng cách điện như hydrocacbon halogen hóa không thể xác định được nếu không xử lý mẫu trước khi thí nghiệm. 5.12.1.2. Nguyên tắc của phương pháp - Một lượng mẫu đươc pha loãng bằng dung môi phù hợp. Dung môi này được xử lý bằng cách loại bỏ các chất gây rối sau đó mới tiêm một thể tích nhỏ vào cột sắc ký để phân tích. Các thành phần được tách ra đi qua một cột tách nhờ khí mang; sự có mặt của các thành phần liên tục được đo bằng cảm biến cộng kết điện tử (electron capture delector - ECD) và được ghi lại dưới dạng sắc đồ (chromatogram). Định lượng các chất thành phần bằng cách so sánh sắc đồ của mẫu và sắc đồ đã biết của một hoặc nhiều Aroclor trong mẫu chuẩn dưới cùng một điều kiện thí nghiệm. 5.12.1.3. Các yếu tố gây nhiễu kết quả thí nghiệm - Cảm biến cộng kết điện tử (ECD) nhạy với hợp chất chứa clo cũng như các chất chứa halogen khác, cũng như nitơ, ôxy và lưu huỳnh. Các hợp chất này cũng cho các pik với thời gian lưu trùng với các chất PCBs. Khử sự gây nhiễu này bằng cách xử lý mẫu trước khi phân tích. Lưu các thông số và xử lý bằng bộ tích phân điện tử hoặc bằng cách thay đổi điều kiện của thiết bị dễ dàng loại bỏ ảnh hưởng gây nhiễu tới tính toán kết quả. - Độ nhạy của cảm biến cộng kết điện tử (ECD) bị giảm do ảnh hưởng của dầu khoáng. Tiêm cùng một lượng dầu đi qua bộ cảm biến trong cả hai quá trình hiệu chuẩn và phân tích đảm bảo sự so sánh có ý nghĩa đối với việc định lượng. Mẫu, dung dịch tiêu chuẩn và thể tích tiêm mẫu cần được chọn cẩn thận để loại bỏ ảnh hưởng nhiễu do dầu gây ra. - Độ nhạy của cả m biến ECD không bị ảnh hưởng đáng kể bởi dầ u cách điện silicon. - Hàm lượng dư ôxy trong khí mang có thể tác dụng với mẫu tạo nên các sản phẩm ôxy hóa, các chất này ảnh hưởng đến độ tuyến tính của cảm biến ECD. Đảm bảo độ sạch của khí mang. - Dùng các bẫy ẩm và bẫy khí ôxy để bảo vệ cột và kéo dài tuổi thọ của cảm biến. - Trichlorbenzen (TCBs) thường có mặt cùng với PCBs trong dầu cách điện và tạo nên độ chênh trong cảm biến ECD. Các pik này thường xuất hiện trước pik đầu tiên của PCBs (i=11), trong nhiều trường hợp nó làm kéo dài các pik của PCBs khi phân tích. Nếu hàm lượng TCBs quá lớn có thể che lấp các pik PCBs. - Hợp chất cao phân tử của dầu khoáng có thời gian lưu lâu hơn thời gian lưu bình thường trên cột sắc ký, kết quả là tạo nên các pick ma (ghost) hoặc có đuôi 100/132 Quy trình thí nghiệm máy biến áp lực - Phần III: Dầu máy biến áp (Bản dự thảo) (tailing). Điều kiện này ảnh hưởng tới khả năng của hệ thống phân tích PCBs với nồng độ gần với giới hạn phát hiện. Tiêm dung môi trắng sạch cho tới khi thu được đường nền ổn định, sau đó mới tiến hành phân tích mẫu. 5.12.1.4. Thiết bị a. Máy sắc ký khí - Máy sắc ký khí (Gas choromatograph) được trang bị bộ gia nhiệt có khả năng điều chỉnh nhiệt độ tới 10c, cùng với cổng tiêm mẫu có gia nhiệt. - Để ghi sắc đồ có thể dùng máy tự ghi hoặc phần mềm máy tính. Có thể dùng với bộ tiêm mẫu tự động. - Bộ tiêm mẫu thường bằng thép không gỉ , trang bị bộ đấu nối phù hợp, cho phép sử dụng với cột tiêm mẫu trực tiếp, cột nhồi hoặc cột mao quản. Tất cả bề mặt kim loại có thể nối với thủy tinh. - Cột mao quản miệng rộng (mega-bore capilary column) có thể dễ dàng thay thế ống thủy tinh. - Cảm biến chịu nhiệt độ cao: Cảm biến cộng kết điện tử Nikel với độ nhạy cho phép khuếch đại tới 50% thang đo của máy tự ghi khi phân tích mẫu chứa 0,6ng (nanogram) hoặc thấp hơn acid phosphorothioic 0-(2-chloro-4-nitro phenyl) 0,0dimethylester. Cảm biến phải làm việc trong khoảng tuyến tính của nó và mức độ nhiễu phải nhỏ hơn 2% toàn thang đo. - Cột tách (column) làm bằng thủy tinh hoặc thạch anh nhồi vật liệu phù hợp. Cột bảo vệ có tác dụng kéo dài tuổi thọ của cột phân tích. + Cột dài 1,83 m, đường kính ngoài 6,35mm, đường kính trong 2-4 mm bằng thủy tinh, nhồi hạt 3% OVI chromosonb, cỡ hạt 80/100. Chiều dài cột lựa chọn sao cho phân tách hoàn toàn các thành phần PCBs, vật liệu nạp có thể là OV 101, DC 200, chromasorb WAW v.v. + Cột mao quản miệng rộng (mega-bore capilary column) bằng thạch anh: cột dài 1,5m được phủ lớp màng mỏng 1,5 µm hợp chất polydimethylsiloxane, cho sắc đồ tương tự cột nhồi. - Bình định mức và pipet. - Xiranh chính xác bằng thủy tinh, vạch chia 0,1 µl. - Lọ cấp mẫu bằng thủy tinh, nắp chụp bằng nhôm, đệm lót PTFE - Cân phân tích hoặc tỷ trọng kế có khả năng đo tỷ trọng 0,9 g/ml. b. Hóa chất và vật liệu - Dung dịch tiêu chuẩn: dung dịch tiêu chuẩn của Aroclor 1242, 1254 và 1260. - Dầu biến thế: mới chưa sử dụng, cùng gốc dầu với mẫu thí, không có PCBs (PCB-free) 101/132 Quy trình thí nghiệm máy biến áp lực - Phần III: Dầu máy biến áp (Bản dự thảo) - Dung môi: n-hexan, heptan, 2,2,4- trimethylpentan(isooctan) - H2SO4 đặc loại phân tích. - Chất hấp phụ: có khả năng hấp thụ các chất bẩn. - Dicapthon [phosphorothioic acid-0(2-chloro-4-nitrephenyl)-0,0-dimethylester] để xác định độ nhạy của cảm biến ECD. - p,p' - DDE [1,1'-bis(4-chlorophenyl)ethan] để thiết lập thời gian lưu tương đối. Chú ý: Hỗn hợp các Aroclor 1242, 1254 và 1260 có thể dùng làm hỗn hợp tiêu chuẩn. 5.12.1.5. Điều kiện vận hành máy sắc ký - Điều kiện chung: Đặc tính từng máy sắc ký và cách sử dụng là rất khác nhau. Điều kiện vận hành máy sắc ký theo chỉ dẫn của nhà chế tạo. - Nhiệt độ cột: Nhiệt độ ổn định (isothermal) trong khoảng 165÷200oC dùng cho cột nhồi. Chương trình nhiệt độ thiết lập cho cột mao quản miệng rộng trong khoảng 165÷300oC đảm bảo độ phân giải tốt, giảm thời gian phân tích. - Nhiệt độ cảm biến ECD: Đặt nhiệt độ cho bộ cảm biến trên nhiêt độ max của lò gia nhiệt cho cột tách, nhiệt độ hợp lý vào khoảng 280÷4000C (theo chỉ dẫn của nhà chế tạo). - Nhiệt độ cổng tiêm mẫu: Duy trì nhiệt độ cổng tiêm mẫu trên nhiệt độ thấp nhất là 250oC. - Khí mang: + Hỗn hợp P-5 (là hỗn hợp của 5% methan(siêu sạch) + 95% Argon) hoặc Nitơ (dùng cho cột nhồi). + Hydrogen hoặc Helium(siêu sạch) dùng cho cột mao quản miệng rộng (megabore capilary column), khí P-5 hoặc nitơ là khí đồng hành (makeup gas). + Trang bị bẫy ẩm và ôxy để đảm bảo độ nhạy max cho bộ cảm biến - Lưu lượng: + Lưu lượng khí mang (carrier gas) qua cột khoảng 8÷60 ml/phút, lưu lượng khí đồng hành cho cảm biến (detector makeup flow) là 15÷30 ml/phút. + Khi dùng khí hydrogen hoặc helium làm khí mang thì lưu lượng khí đồng hành gấp 2÷3 lần lưu lượng khí mang để thu được độ nhạy của bộ cảm biến tối ưu. 5.12.1.6. Lấy mẫu Mẫu dầu được lấy theo chỉ dẫn lấy mẫu dầu cách điện từ thùng phuy hoặc từ thiết bị điện. 102/132 Quy trình thí nghiệm máy biến áp lực - Phần III: Dầu máy biến áp (Bản dự thảo) 5.12.1.7. Hiệu chuẩn - Sắc đồ của các Aroclor 1242, 1254 và 1260 thu được cùng tất cả các pik khác trong hỗn hợp Aroclor. hỗn hợp các chất này có thể sử dụng làm chất chuẩn cho việc định lượng PCB có trong dầu biến thế. Các loại Aroclor chuẩn khác (thí dụ 1016,1248 v.v..) có thể sử dụng với mục đích định tính, nhưng không dùng cho việc định lượng kết quả. - Aroclor 1242 chứa PCB có khoảng 7 hoặc 8 nguyên tử clo và Aroclor 1260 chứa các phân tử mono- , di- , tri- , hoặc tetrachlorobiphenyls. Phân tích hỗn hợp các chất biphenyl chứa từ 1 đến 8 phân tử clo yêu cầu dùng mẫu chuẩn của Aroclor 1242, Aroclor 1254, Aroclor 1260. - Hòa tan lượng cân chính xác Aroclor (Ws -g) tiêu chuẩn trong một thể tích (Vs-ml) dung môi để được dung dịch nồng độ 1mg/ml. Có thể pha loãng tiếp để được dung dịch công tác. - Mẫu dầu cách điện khoáng dùng thí nghiệm: Dùng dung dịch dầu khoáng pha trong dung môi để chuẩn bị dung dịch tiêu chuẩn dầu để phân tích bằng cách pha 10-20g dầu cách điện trong 1 lít dung môi (loại phân tích). Tỷ lệ pha dung môi và dầu là 50:1. - Dầu cách điện Silicon dùng thí nghiệm: dùng dung môi pha loãng dầu silicon để chuẩn bị dung dịch chuẩn. - Thuận tiện cho việc tiêm mẫu chuẩn có thể dùng các dung dịch chuẩn bán sẵn pha loãng để dùng. - Tiêm thể tích vs(µl) của dung dịch Aroclor đã pha loãng vào máy sắc ký. Nên tiêm thể tích 1÷5µl tùy thuộc vào độ lớn tín hiệu của từng pik Aroclor tương ứng. Khối lượng PCB tiêm là M(g) tính theo biểu thức sau: W s V s 10 3 M= (1) Vs Trong đó M : tổng khối lượng PCB trong thể tích mẫu chuẩn tiêm vào máy sắc ký(g) Ws: lượng cân mẫu thí nghiệm để phân tích(g) Vs : tổng thể tích của mẫu chuẩn đã pha loãng(ml) vs : thể tích của mẫu chuẩn tiêm vào máy(µl) So sánh từng pik với thời gian lưu trong bảng-1, bảng-2, bảng-3 hoặc so sánh với các pik trên sắc đồ PCBs chuẩn hình-1, hình-2, hình-3 ta có thể tính được khối lượng PCB thành phần (Mi ) tương ứng với mỗi pik: Mi = M×fi×10-2 103/132 (2) Quy trình thí nghiệm máy biến áp lực - Phần III: Dầu máy biến áp (Bản dự thảo) Trong đó fi: lượng cân trung bình (%), giá trị cho ở bảng-1, bảng-2, bảng-3. Giá trị M nhỏ hơn 10 ng(nanogram) để tránh sự quá tải cảm biến, kết quả làm mất độ nhạy của cảm biến. 5.12.1.8. Các bước tiến hành - Chuẩn bị: Chuẩn bị máy sắc ký ổn định theo chỉ dẫn của nhà chế tạo. Để kiểm tra mức độ tin cậy của máy bằng cách tiêm một lượng nhỏ dung môi để rửa cột sắc ký. các pik của dung môi ghi lại nhưng không được xuất hiện pik nào có thời gian lưu lớn hơn 1 phút. - Chuẩn máy: tiêm dung dịch tiêu chuẩn Aroclor chuẩn bị ở trên vào máy sắc ký để ghi nhận các sắc đồ chuẩn. Đo và ghi lại giá trị giá trị độ chênh của cảm biến (detector response) Ris và tính giá trị của Mi - Chuẩn bị mẫu thí: cân chính xác 0,1 đến 0,2g dầu mẫu, hòa tan trong bình định mức bằng dung môi theo tỷ lệ dung môi - dầu là 50:1. Ghi lại lượng cân dầu mẫu Ws (g), tổng thể tích pha loãng dầu mẫu Vs (ml). Điều chỉnh tỷ lệ pha loãng cho hợp lý để thu được tín hiệu của cảm biến ECD nằm trong khoảng tuyến tính khi phân tích mẫu có chứa hàm lượng PCBs lớn. - Khử yếu tố gây nhiễu; + Xử lý bằng chất hấp thụ: Cho khoảng 0,25g chất hấp thụ vào lọ thủy tinh sạch. Rót dung dịch dầu mẫu chuẩn bị ở bước trên, đậy nút và lắc kỹ. Để cho hạt hấp thụ lắng, gạn dung dịch đã được xử lý sang lọ khác. dùng dung dịch này tiên vào máy sắc ký để phân tích. + xử lý bằng axit: Rót axit sunfuric đậm đặc với thể tích bằng 1/2 thể tích dung dịch đâu mẫu càn xử lý vào lọ thủy tinh sạch, sau đó rót dung dịch dầu mẫu cần xử lý. Đậy nút, lắc kỹ, để lắng cho lớp dung dịch axit tách ra, gạn lớp dầu mẫu ở trên sang một lọ khác. dùng dung dịch này để phân tích. - Phân tích mẫu bằng máy sắc ký khí: Tiêm khoảng 1-5 µl dung dịch pha loãng đã được xử lý theo một trong các phương pháp nêu ở trên vào máy sắc ký. Ghi lại sắc đồ trong cùng một điều kiện khi phân tích. có thể pha loãng mẫu để thu được sắc đồ nừm trong khoảng tuyến tính của cảm biến. Thể tích vx đối với mẫu dầu thí nghiệm bằng thể tích vs của dung dịch tiêu chuẩn để loại trừ ảnh hưởng của thể tích dầu tới độ lệch của bộ cảm biến. 5.12.1.9. Tính toán - Đo độ lớn của pik ( Rix - chiều cao hoặc diện tích pik theo đơn vị tích phân). Đối với mỗi pik được tạo bởi hai sắc đồ tương ứng với mẫu thí và mẫu chuẩn dưới cùng một điều kiện. tính nồng độ PCB tương ứng với mỗi pik trên sắc đồ như sau: 104/132 Quy trình thí nghiệm máy biến áp lực - Phần III: Dầu máy biến áp (Bản dự thảo) R ix 1 Vx C i =M i ´ s ´ x ´ ´ 1 0 6 (p p m ) x Ri V W (3) Trong đó Ci : nồng độ PCB thứ i(ppm) Mi : hàm lượng PCB thứ i(g) R i x : độ lớn của pik thứ i trong hoặc diện tích pik) mẫu thí (tính theo chiều cao R i s : độ lớn của pik thứ i trong mẫu chuẩn (tính theo chiều cao hoặc diện tích pik) vx : thể tích của mẫu thí bơm vào máy để phân tích(µl) Vx : tổng thể tích của mẫu thí pha loãng để phân tích(µl) Wx: lượng cân mẫu khi pha loãng của mẫu thí(g). Tổng nồng độ PCB (C) là tổng của tất cả nồng độ PCB thành phần (Ci ) có trong mẫu thí tương ứng với các pik có trên sắc đồ phân tích: C = Σ Ci (4) - Mỗi pik PCB trong mẫu chuẩn có một khoảng dao động của thời gian lưu (i) ` a≤i≤b - Khi sắc đồ phân tích mẫu chỉ chứa Aroclor đơn lẻ (1242 hoặc 1254 hoặc 1260), tính nồng độ PCB sử dụng độ lớn tương ứng của pik đó Ris (chiều cao hoặc diện tích pik) trên sắc đồ của mẫu chuẩn. Độ lớn của pik này tương ứng với hàm lượng đã biết (xem bảng-1, bảng-2, bảng-3). Thời gian lưu tương đối của Aroclor 1242 là (11≤ i ≤ 146), Aroclor 1254 (47 ≤ i ≤ 232) , Aroclor 1260 (70≤ i ≤ 538). - Khả năng phân tách tốt hơn của cột mao quản miệng rộng, kết quả tạo thêm một số pik, khi xác định những pik gần giống nhau được gộp lại thành một nhóm (về khối lượng, tên hoặc pik phụ) có thể bỏ qua không gộp vào kết quả tính. Chấp nhận việc gộp các pik nhỏ với pik lớn và bỏ qua pik nhỏ hơn, sự hiệu chuẩn nhiều cấp tạo nên kết quả phù hợp hơn. - Đơn giản hóa, tính toán gần đúng bằng cách coi mẫu thí chứa Aroclor đơn lẻ. Tính nồng độ PCB như sau: C=M ´ R px R sp 1 Vx ´ x ´ ´ 1 0 6 (p p m ) x V W (5) Trong đó Rxp : độ lớn của pik lớn hơn hoặc phân tách rõ ràng trên sắc đồ của mẫu thí 105/132 Quy trình thí nghiệm máy biến áp lực - Phần III: Dầu máy biến áp (Bản dự thảo) Rps :độ lớn của pik lớn hơn hoặc phân tách rõ ràng trên sắc đồ chuẩn Hàm lượng PCB tổng được tính theo cách này không được hiệu chỉnh bởi vì hàm lượng PCB phản ánh bằng pik riêng nào đó đã giảm hoặc tăng tương đối bằng các quá trình khử PCB. - Hàm lượng PCB của mẫu thí chứa hỗn hợp các Aroclor sử dụng dung dịch chuẩn của 3 Aroclor. Nồng độ PCB đo bằng pik i =11 đến 78 và tính theo công thức(5). Sử dụng giá trị Mi, Rsi đối với Aroclor 1242 Pik i=84 đến 174, sử dụng Aroclor 1254 Pik i=203 đến 528, sử dụng Aroclor 1260 Tổng hàm lượng PCB của tất cả các pik là: C = ∑i Ci (6) Ở đây: i = (11-78) + (84-174) + (203-528) Phương pháp này áp dụng tính tổng hàm lượng PCB. - Người thí nghiệm có kinh nghiệm dễ dàng nhận ra các pik của Aroclor trên sắc đồ phân tích mẫu dầu. Nhưng tính toán nồng độ cho từng pik vẫn không chính xác, bởi vì có sự chồng lấn của các pik trên sắc đồ. Tổng hàm lượng PCB được tính tới ppm và tỷ lệ tương đối (1:1, 3:1, 1:2, v.v.) đối với từng Aroclor có mặt được ghi lại. Ấn tượng về sai số quá đáng khi xác định từng Aroclor đã được ngăn ngừa. 5.12.1.10. Biên bản - Kết quả phân tích của PCB trong dầu cách điện (ppm theo khối lượng) - Dung dịch Aroclor chuẩn sử dụng. - Xác định loại Aroclor có mặt nếu có thể. - Kết luận đánh giá. 5.12.1.11. Độ chính xác, độ chênh - Số liệu thu được khi phân tích dầu cách điện khoáng bằng máy sắc ký sử dụng cột nhồi dưới điều kiện đẳng nhiệt (isothermal) hoặc với chương trình nhiệt (khi sử dụng sắc ký với cột mao quản miệng rộng). - Độ lặp lại: Sự khác nhau giữa các kết quả thu được bởi một người thí nghiệm, trên cùng một thiết bị, dưới cùng một điều kiện vận hành, sử dụng cùng một chất chuẩn, vận hành bình thường và hiệu chỉnh của cùng một phương pháp thí nghiệm, với các mức PCB khác nhau. Độ lặp lại ở độ tin cậy 95% I(r) 0,95: I(r) 0,95 = k(r)×(Xtb)0,75 Trong đó 106/132 (7) Quy trình thí nghiệm máy biến áp lực - Phần III: Dầu máy biến áp (Bản dự thảo) Xtb : giá trị trung bình của kết quả đo được + Đối với dầu khoáng: k(r) =0,32: sử dụng cột nhồi =0,35: sử dụng cột mao quản miệng rộng + Đối với dầu silicon: k(r) = 0,64-sử dụng cột nhồi. + Độ lặp lại I(r) 0,95 cho ở bảng sau: Độ lặp lại I(r) 0,95(ppm) Mức PCB (ppm) Dầu-cột nhồi Dầu -cột mao quản Silicon -cột nhồi 5 1 1 2 50 6 7 12 500 34 37 68 - Độ tái lặp lại: sự chênh lệch kết quả của hai phòng thí nghiệm (sử dụng cùng phương pháp thí nghiệm). Độ tái lặp lại với độ tin cậy 95% là I(R) 0,95 I(R) 0,95 = k(R) (Xtb)0,75 (8) Ở đây: Xtb - giá trị trung bình của kết quả đo được. + Đối với dầu khoáng: k(R) =1,03-cột nhồi = 0,79-cột mao quản + Đối với dầu silicon: k(R) = 1,34 - cột nhồi + Độ tái lặp lại: Độ tái lặp lại I(R) 0,95 (ppm) Mức PCB (ppm) Dầu cột nhồi Dầu-cột mao quản Silicon -cột nhồi 5 3 3 4 50 19 15 25 500 109 84 142 - Độ chênh kết quả: Độ chênh của kết quả khi sử dụng phương pháp này được đánh giá bằng cách so sánh giá trị trung bình phân tích được của mẫu thí với khối lượng cho trước chất cần phân tích cho vào trong mẫu. 107/132 Quy trình thí nghiệm máy biến áp lực - Phần III: Dầu máy biến áp (Bản dự thảo) + Đối với cột nhồi, độ chênh trung bình đối với mẫu dầu khoáng là: Mức PCB (ppm) Độ chênh-Bias (ppm) 0÷10 0 35÷75 -1 380÷500 -4 + Đối với cột nhồi, độ chênh trung bình đối với mẫu dầu silicon: Mức PCB (ppm) Độ chênh-Bias (ppm) 0÷10 1 35÷100 2 440 8 + Đối với cột mao quản miệng rộng, độ chênh không thể xác định được bởi vì giá trị đúng của chất cho thêm vào đang là câu hỏi. - Giới hạn phát hiện (Method Detection Limit-MDL) + Ở đây được định nghĩa là nồng độ thấp nhất khi phân tích có thể công bố với độ tin cậy 95% là giá trị >0. MDL được xác định là 2ppm PCB đối với cả dầu khoáng và dầu silicon khi sử dụng cột nhồi và 1ppm đối với dầu khoáng khi sử dụng cột mao quản. + Giới hạn phát hiện (MDL) được xác định từ độ tái lặp lại kết quả của một phòng thí nghiệm khi nghiên cứu mẫu thí chứa nhỏ hơn 10 ppm PCB. Tính MDL đối với một phòng thí nghiệm từ n kết quả thí nghiệm của mẫu thí chứa 5ppm PCB theo công thức sau: MDL 0,95 = t ( n-1 ; 0,95) .s (9) Trong đó t( n-1; n 0,95): hệ số student với n-1, độ tin cậy 95% : số lần thí s : Độ lệch chuẩn của n lần thí nghiệm, giá trị MDL đối với mỗi phòng thí nghiệm có thể khác nhau - Một số sắc đồ của mẫu chuẩn Aroclor: 108/132 Quy trình thí nghiệm máy biến áp lực - Phần III: Dầu máy biến áp (Bản dự thảo) Hình-1: Sắc đồ của dung dịch tiêu chuẩn Aroclor 1242, cột nhồi Hình-2: Sắc đồ của dung dịch tiêu chuẩn Aroclor 1254, cột nhồi 109/132 Quy trình thí nghiệm máy biến áp lực - Phần III: Dầu máy biến áp (Bản dự thảo) Hình-3: Sắc đồ của dung dịch tiêu chuẩn Aroclor 1242, cột mao quản Hình-4: Sắc đồ của dung dịch tiêu chuẩn Aroclor 1254, cột mao quản 110/132 Quy trình thí nghiệm máy biến áp lực - Phần III: Dầu máy biến áp (Bản dự thảo) Hình-5: Sắc đồ của dung dịch tiêu chuẩn Aroclor 1260, cột mao quản Hình-6: Sắc đồ thí nghiệm hỗn hợp chuẩn của Aroclor 1242/1254/1260 cột mao quản 111/132 Quy trình thí nghiệm máy biến áp lực - Phần III: Dầu máy biến áp (Bản dự thảo) Hình-7: Sắc đồ thí nghiệm hỗn hợp chuẩn của Aroclor 1242/1254/1260 cột mao quản (tiếp theo). 112/132 Quy trình thí nghiệm máy biến áp lực - Phần III: Dầu máy biến áp (Bản dự thảo) Bảng-1: Thành phần của Aroclor 1242 Thời gian lưu fi-lượng cân trung tương đối (RRT) bình (%) Độ lệch chuẩn tương đối số phân tử Clo 11 1,1 35,7 1 16 2,9 4,2 2 21 11,3 3,0 2}25% 28 11,0 5,0 3}75% 32 6,1 4,7 3 37 11,5 5,7 3 40 11,1 6,2 3 47 8,8 4,3 4 54 6,8 2,9 3}33% 4}67% 58 5,6 3,3 4 70 10,3 2,8 4}90% 5}10% 78 3,6 4,2 4 84 2,7 9,7 5 98 1,5 9,4 5 104 2,3 16,4 5 125 1,6 20,4 5}85% 6}15% 146 1,0 19,9 5}75% 6}25% Total 98,5 113/132 Quy trình thí nghiệm máy biến áp lực - Phần III: Dầu máy biến áp (Bản dự thảo) Bảng-2: Thành phần của Aroclor 1254 Thời gian lưu fi-lượng cân trung tương đối (RRT) bình (%) Độ lệch chuẩn tương đối số phân tử Clo 47 6,2 3,7 4 54 2,9 2,6 4 58 1,4 2,8 4 70 13,2 2,7 4}25% 5}75% 84 17,3 1,9 5 98 7,5 5,3 5 104 13,6 3,8 5 125 15,0 2,4 5}70% 6}30% 146 10,4 2,7 5}30% 6}70% 160 1,3 8,4 6 174 8,4 5,5 6 203 1,8 18,6 6 232 1,0 26,1 7 Total 100,0 114/132 Quy trình thí nghiệm máy biến áp lực - Phần III: Dầu máy biến áp (Bản dự thảo) Bảng-3: Thành phần của Aroclor 1260 Thời gian lưu fi-lượng cân trung tương đối (RRT) bình (%) Độ lệch chuẩn tương đối số phân tử Clo 70 2,7 6,3 5 84 4,7 1,6 5 98 3,8 3,5 } 104 5}60% 6 40% 117 3,3 6,7 6 125 1203 3,3 5}15% 6}85% 146 14,1 3,6 6 160 4,9 2,2 6}50% 7}50% 174 12,4 2,7 6 203 9,3 4,0 6}10% 7}90% 232 9,8 3,4 }E 244 6}10% 7}90% 280 11,0 2,4 7 332 4,2 5,0 8 372 4,0 8,6 8 448 0,6 25,3 8 528 1,5 10,2 Total 98,6 5.12.2. Phương pháp nhanh phân tích PCBs 5.12.2.1. Xác định PCBs bằng phương pháp tạo màu a. Nguyên tắc của phương pháp - Các nguyên tử Clo trong phân tử PCBs có trong mẫu thí được khử bằng Natri kim loại thành các ion Clo, sau đó tạo với chị màu thành phức chất màu trong dung dịch đệm. 115/132 Quy trình thí nghiệm máy biến áp lực - Phần III: Dầu máy biến áp (Bản dự thảo) - Trong dầu mẫu nếu chứa hàm lượng Clo lớn hơn 20 ppm, kết quả cho dung dịch có màu vàng. Nếu dầu mẫu chứa hàm lượng Clo ít hơn 20 ppm, kết quả cho dung dịch có màu tía. - Nếu mẫu chứa hàm lượng Clo nhỏ hơn 20 ppm thì sẽ chứa hàm lượng PCBs nhở hơn 50 ppm. b. Hóa chất Hóa chất dùng phù hợp cho phương pháp thí này được chế tạo thành các bộ hóa chất "Bộ KIT" sẵn cho sử dụng. Thí dụ: Bộ KIT Clor-N-Oil 20(hoặc 50, 100, 500) do hãng Dexil-Mỹ sản xuất, dùng cho thí nghiệm mẫu dầu với ngưỡng là 20, 50, 100 hoặc 500 ppm. Đánh giá kết quả là lớn hơn hoặc nhỏ hơn ngưỡng. Hoặc bộ KIT KWIK-SKRENE do hãng Syprotec - Canada sản xuất cũng có chức năng tương tự. Thí dụ hóa chất cơ bản của bộ KIT Clor-N-Oil 50, Dexil-Mỹ. - Ống số 1 (màu xám-gray)-Natri kim loại tạo huyền phù trong dầu - Ống số 2 (màu xanh, Blue-dot)-Naphthalene trong dung dịch dimethylglyxerin - Ống số 3 (không màu)-Hợp chất Hg(NO3)2 trong nước. - Ống số 4 (đỏ-xanh, red-green)-cồn ethanol - Ống số 5 (không màu)-Hợp chất hữu cơ của lưu huỳnh. - Dung dịch nước-dung dịch H2SO4 trong nước. - Ngoài ra còn một số vật tư phụ phục vụ việc thí nghiệm như: pipet, giá đỡ ống nghiệm, đồng hồ bấm giây, biểu đồ màu, găng cao su.v.v.. c. Các bước thực hiện - Lấy bằng pipet 5 ml mẫu dầu cho vào ống số 1, đậy nắp - Bẻ gãy ống bên dưới lắc trong 10 giây để hòa trộn chất xúc tác. Sau đó bẻ gãy ống phía trên để hòa trộn hợp chất hữu cơ của Natri để phản ứng với Clo trong PCB, lắc ống trong 10 giây. Tiếp tục lắc ống khoảng 60 giây. - Rót chất đệm trong ống số 2 (dung dịch naphthalene trong dimethylglyxerin) vào ống số 1 và 5 ml của lớp nước được tách ra, gạn lớp nước này sang ống số 2. - Hai ống nhỏ trong ống số 2 được bẻ gãy và lắc đều trong 10 giây. Nếu dung dịch có màu hoa cà hoặc màu tía thì trong mẫu thí có hàm lượng PCB nhỏ hơn 50 ppm. Nếu dung dịch có màu vàng hoặc màu trắng hàm lượng PCb lớn hơn 50 ppm. d. Sai số Phân tích với nồng độ PCB từ 50ppm trở lên, kết luân mẫu là "positive - có PCB" với độ tin cậy 99% là đúng. 116/132 Quy trình thí nghiệm máy biến áp lực - Phần III: Dầu máy biến áp (Bản dự thảo) 5.12.2.2. Xác định PCBs bằng phương pháp điện hóa a. Nguyên tắc của phương pháp - Các nguyên tử Clo trong phân tử PCBs có trong mẫu thí được khử bằng Natri kim loại thành các ion Clo, sau đó tạo dung dịch nước được chiết ra và đo bằng điện cực chọn lọc với ion Clo. - Thiết kế mạch điện tử hợp lý có thể đo được điện thế tạo ra tại điện cực tương ứng với nồng độ ion Clo. Kết quả hiện thị thành PCB tương ứng với phương pháp thí đã chọn (tính kết quả theo Aroclor 1242 hoặc 1260 hoặc Askarel.v.v...) b. Hóa chất (Hóa chất phục vụ cho máy L2000DX của hãng Dexil - Mỹ). - Dung dịch rửa "Rinse": Dung dịch H2SO4-0,42% và Ni(NO3)2 -30,57% trong nước - Dung dịch chiết "Extract": Dung dịch H2SO4 - 1,95% và Ni(NO3)2 -30,57% trong nước - Dung dịch tiêu chuẩn "Calibration": Dung dịch H2SO4-0,42% và Ni(NO3)2 30,57% trong nước chứa 50 ppm ion clo. - Dung dịch nạp cho điện cực "Filling": Dung dịch KNO3 trong nước - Ống số 1 (màu xám, chấm vàng; - gray, yellow dot) - Natri kim loại tạo huyền phù trong dầu - Ống số 2 (màu xanh, Blue-dot) - Naphthalene trong dung dịch dimethylglyxerin - Vật tư phụ khác: + Lọ thủy tinh 20 ml để chiết mẫu khi đo + Pipet 5 ml-đầu hút để lấy mẫu dầu + Phễu lọc khi chiết mẫu + Giá đỡ ống nghiệm + Đồng hồ bấm giây + cân điện tử để cân mẫu v.v. c. Máy đo - Máy L2000DX PCB/chloride Analyzer: - Điện cự chọn lọc ion clo + cáp nối - Cáp nguồn d. Các bước thí nghiệm 117/132 Quy trình thí nghiệm máy biến áp lực - Phần III: Dầu máy biến áp (Bản dự thảo) - Chuẩn bị mẫu: - Mở nắp của ống nghiệm với nắp màu đen, dùng pipet nạp 5 ml dầu mẫu tới vạch mức, đậy nắp ống nghiệm - Bẻ gãy ống phía đáy và lắc kỹ khoảng 10 giây. - Bẻ gãy ống phía trên, lắc kỹ trong 10 giây. Để yên trong một phút. - Dùng pipet cho 5 ml dung dịch "Extract" , đậy nắp ống nghiệm, lắc mạnh cho tới khi sủi bọt và màu tối xuất hiện. Mở thông ống nghiệm với không khí để giảm áp trong ống. Tiếp tục lắc khoảng 20 giây. Đặt ống nghiệm phía nắp đậy quay xuống dưới, để lắng 2 phút, dung dịch phân tách thành hai lớp dầu - nước. - Đặt phễu lọc vào lọ 20 ml, mở vòi và ép dung dịch nước vào phễu lọc, dừng lại khi xuất hiện giọt dầu đàu tiên. - Dung dịch trong lọ đã sẵn sàng cho phân tích. - Các mẫu thí nghiệm khác chuẩn bị tương tự. - Chuẩn bị máy: (tiến hành theo chỉ dẫn của nhà chế tạo) Các bước cơ bản cho việc thiết lập ban đầu - Dán nhãn "RINSE" và "CAL" vào hai lọ thủy tinh 20 ml và đặt trên giá - Mở nắp và nạp 1/2 lọ bằng dung dịch rửa "RINSE" và dung dịch tiêu chuẩn "CALIBRATION" - Tháo chụp bảo vệ ở đầu điện cực - Nạp dung dịch cho điện cực qua lỗ ở bên cạnh gần phía trên của điện cực ửa và xả bỏ dung dịch nạp lần đầu bằng cách ấn mạnh nắp chụp đen trên đầu điện cực trong khi giữ chắc thân điện cực - Tiến hành nạp lại dung dịch điện cực cho tới mức yêu cầu. Nhúng điện cực vào dung dịch rửa "RINSE". - Nối điện cực với máy đo ký hiệu "ELECTRODE" - Bật máy đo bằng cách ấn phím "ON/ENTER" - Thiết lập chế độ đo theo chỉ dẫn nhà chế tạo: tự động kiểm tra tình trạng thiết bị, lựa chọn phương pháp thí nghiệm, hiệu chuẩn theo mẫu chuẩn, hiệu chỉnh theo nhiệt độ, nhập mẫu trắng (nếu dùng), nhập tên mẫu, người thí nghiệm, chế độ in biên bản thí nghiệm... - Phân tích mẫu: Sau khi đã lựa chọn phương pháp thí, lấy điện cực từ dung dịch rửa "RINSE" thấm khô điện cực bằng vải sạch hoặc giấy lọc (thực hiện cẩn thận không sẽ làm hỏng điện cực). Đặt điện cực vào lọ dung dịch mẫu vừa chiết ra ở trên. Khuấy đều dung dịch bằng cách lắc trong vài giây. - Ấn phím "ON/ENTER" , máy sẽ đọc kết quả và hiển thị ppm. 118/132 Quy trình thí nghiệm máy biến áp lực - Phần III: Dầu máy biến áp (Bản dự thảo) - Nếu muốn thí nghiệm các mẫu tiếp theo (dung dịch mẫu đo đã chuẩn bị sẵn), lặp lại các bước phân tích mẫu cho tới khi nhận được kết quả. e. Sai số - Nồng độ PCB từ 50 đến 2000 ppm, sai số ±10% - Nồng độ PCB từ 5 đến 25 ppm, sai số ±2 ppm 5.13. Phương pháp thí nghiệm sức căng bề mặt(ASTM D971) 5.13.1. Nguyên tắc của phương pháp Phương pháp này dùng để xác định sức căng bề mặt của dầu đối với nước bằng phương pháp "vòng dây platin". Sức căng bề mặt được xác định bằng cách đo lực cần thiết để tách "vòng dây platin" rời khỏi bề mặt của chất lỏng có sức căng lớn hơn theo hướng từ ranh giới nước-dầu. Lực đo này được hiệu chuẩn bằng hệ số thực nghiệm (hệ số này phụ thuộc vào tỷ trọng của dầu, nước và kích thước của vòng dây). Tiến hành đo ngay sát với điều kiện chuẩn - điều kiện chưa cân bằng, việc đo tiến hành trong 1 phút sau khi hình thành sự phân lớp. 5.13.2. Thiết bị a. Thiết bị đo lực: Được trang bị lò so xoắn để cưỡng bức nâng vòng dây. Lò so này được gắn vào một thang chia theo đơn vị lực là mN/m (miniNewton/mét) hoặc Dyn/cm. b. Vòng dây được làm bằng sợi Platin thành vòng tròn đường kính 4cm hoặc 6cm và hàn các vấu để buộc dây treo. Biết trước tỷ số đừng kính của vòng dây và đường kính của sợi dây tạo ra nó. c. Cốc thí là cốc thủy tinh hình trụ có đường kính tối thiểu 4,5cm. 5.13.3. Chuẩn bị thiết bị đo Làm sạch dầu bám vào cốc bằng cách rửa chúng bằng dầu hỏa hoặc Toluen, sau đó tráng vài lần bằng methylethylketon. Rửa bằng nước và ngâm vào dung dịch rửa nóng (dung dịch axit cromic). Rửa kỹ bằng nước, tráng bằng nước cất. Làm sạch vòng dây Platin bằng dầu hỏa hoặc Toluen, tráng bằng methylethylketon. Sau đó khử chất ôxy hóa bằng cách đốt vòng dây trên ngọn lửa. 119/132 Quy trình thí nghiệm máy biến áp lực - Phần III: Dầu máy biến áp (Bản dự thảo) 5.13.4. Hiệu chuẩn thiết bị Hiệu chuẩn thiết bị đo lực bằng cách cân vật cân biết trước trọng lượng và hiệu chỉnh lại điểm "0". Hiệu chỉnh sao cho tất cả các điểm trên vòng dây nằm trên cùng một mặt phẳng. Lọc mẫu thí qua lưới 150mm. Xác định tỷ trọng của mẫu thí đã lọc với sai số 0,001g/ml ở 25oC. 5.13.5. Tiến hành đo Rót 50÷70ml nước cất ở 25±1oC vào cốc thí sạch và đặt nó lên giá có thể điều chỉnh được của thiết bị đo lực. Lắp vòng dây sạch vào thiết bị đo lực. Nâng và điều chỉnh giá đỡ sao cho vòng dây nhúng vào nước với độ sâu không quá 6mm và nằm ở tâm của cốc thí. Từ từ hạ thấp giá đỡ cốc thí, tăng lực kéo của hệ thống vòng dây bằng cách điều chỉnh thang đo về vị trí điểm "0". Màng nước dính kết với vòng dây đạt tới điểm đứt gẫy, tiếp tục từ từ điều chỉnh đảm bảo rằng hệ thống chuyển động tại điểm "0" thì xẩy ra hiện hiện tượng đứt gẫy. Sử dụng số đọc khi hiện tượng vừa xẩy ra của mẫu nước, sử dụng giá trị D-d=0,997 (chênh lệch tỷ trọng của nước và không khí). Giá trị đạt được là 71÷72 dyn/cm (tính theo công thức (2)) . Nếu giá trị thu được thấp hơn, cần vệ sinh thiết bị, hiệu chuẩn lại. Quay thang của lực kế về vị trí "0", nâng và điều chỉnh giá đỡ cho tới khi vòng dây nhúng sâu vào nước với độ sâu khoảng 5mm. Rót dầu cần thí nghiệm đã được lọc có nhiệt độ 25±1oC vào cốc thí đang chứa nước tới độ sâu khoảng 10mm. Đảm bảo vòng dây không chạm tới bề mặt ranh giới dầu-nước. Nếu vòng dây được hàn dây treo, cần giữ mức dầu thấp hơn đỉnh của dây treo này để tránh 120/132 Quy trình thí nghiệm máy biến áp lực - Phần III: Dầu máy biến áp (Bản dự thảo) tạo thành cầu nối. Nếu như không thể, khử cầu nối này bằng cách làm sạch phù hợp. Để dầu-nước phân lớp trong khoảng thời gian 30±1 giây, sau đó từ từ hạ thấp giá đỡ cốc thí xuống, tăng lực xoắn của hệ thống bằng cách duy trì cánh tay lực ở vị trí "0".Khi nước bám dính vào vòng dây đạt tới điểm gãy, tiến hành từ từ điều chỉnh sao cho các bộ phân chuyển động tại vị trí "0" xảy ra hiện tượng đứt gãy. Thời gian cần thiết cho bước thao tác này khoảng 30 giây để kéo vòng dây qua mặt phân lớp. Tiến hành thật chậm qua điểm gãy, khi đạt được điểm gãy, thường chuyển động tăng nhanh gây nên số đọc cao. Thời gian thực hiện hoàn thành các bước từ khi rót dầu vào cốc thí tới khi kết thúc khoảng 1 phút. Ghi kết quả đọc được trên thang lực khi vòng dây tách khỏi bề mặt phân lớp. 5.13.6. Tính toán Tính sức căng bề mặt của mẫu thí theo công thức: Sức căng bề mặt (dyns/cm) = P×F (1) Trong đó P: Số đọc trên thang lực khi màng chất lỏng bị gãy (Dyn/cm) F: Hệ số chuyển đổi số đọc trên thang lực (Dyn/cm) sang sức căng bề mặt Sử dụng tỷ số đường kính R/r được cấp bới nhà chế tạo theo vòng dây sử dụng. vẽ đồ thị phụ thuộc giữa hệ số hiệu chỉnh, F theo công thức dưới đây: 0,01452P 1,679 F=0,7250+ +0,04534(2) 2 R C (D-d) r Trong đó P: Số đọc trên thang lực (dyns/cm) C: Chu vi của vòng dây (cm) D: Tỷ trọng của nước cất ở 25oC (g/cm3) d: Tỷ trọng của mẫu thí ở 25oC (g/cm3) R: Bán kính của vòng dây (cm) r: Bán kính của sợi dây chế tạo vòng dây (cm) 5.13.7. Sai số Kết quả không được chênh nhau quá: - Cùng người vận hành, cùng thiết bị đo: Không lớn hơn 2% giá trị đo - Khác người vận hành, khác thiết bị đo: Không lớn hơn 5% giá trị đo. 121/132 Quy trình thí nghiệm máy biến áp lực - Phần III: Dầu máy biến áp (Bản dự thảo) 5.14. Phương pháp thí nghiệm hàm lượng chất phụ gia chống ôxy hóa (IEC 60666) 5.14.1. Phương pháp thí nghiệm hàm lượng chất phụ gia chống ôxy hóa bằng sắc ký lớp mỏng Phương pháp này sử dụng phát hiện và xác định chất phụ gia chống ô xy hóa trong dầu cách điện hydrocacbon mới. 5.14.1.1. Xác định 2,6-di-tert-butyl-paracresol (DBPC) a. Nguyên tắc của phương pháp Chất phụ gia chống ô xy hóa được chiết từ dầu nhờ dung môi phù hợp. Dung môi chiết được làm bay hơi, phần còn lại được phân tích bằng sắc ký lớp mỏng với sự giúp đỡ của một số hóa chất riêng biệt. b. Hóa chất - Methanol, loại phân tích - N-heptan, loại phân tích - Phosphomolybdic acid (5g Phosphomolybdic acid trong 100ml isopropanol) - Dung dịch Amoni, loại phân tích (tỷ trọng ở 20oC là 0,91g/cm3) -Di-isopropyl ether, loại phân tích. c. Thiết bị - Thiết bị sắc ký lớp mỏng - Tấm phủ lớp Silicagel - Micro-xiranh d. Các bước tiến hành - Chiết 50ml dầu cách điện bằng 3 lần methanol, mỗi lần dùng 20ml. - Gộp các lần chiết lại và làm bay hơi tới thể tích khoảng 5ml (chú ý tránh chưng quá). Tốt nhất chưng khô dưới hơi nitơ. - Nhỏ giọt khoảng 20µl (microlit) dung môi chiết đã cô đặc lên tấm sắc ký lớp mỏng và đặt tấm đó vào bồn của hỗn hợp dung môi 99,5% n-heptan và 0,05% di-isopropyl ether cho tới khi dung môi thẩm thấu cách đỉnh tấm sắc ký lớp mỏng khoảng 10cm. - Lấy tấm sắc ký ra khỏi bồn dung môi và làm khô. - Sau khi làm khô trong không khí, phun lên tấm sắc ký dung dịch phosphomolybdic. - Để khô trong không khí (Màu xuất hiện nhanh hơn nếu như sấy nóng đến 90oC trong vài phút) và đặt tấm sắc ký trong hơi amôniắc. 122/132 Quy trình thí nghiệm máy biến áp lực - Phần III: Dầu máy biến áp (Bản dự thảo) - Chất phụ gia DBPC xuất hiện như là đốm màu xanh (blue) trên nền trắng. - Giới hạn phát hiện : khoảng 0,005% theo khối lượng. Xác định hàm lượng dùng dung dịch tiêu chuẩn 0,2% DBPC trong dầu cách điện gốc. 5.14.1.2. Xác định naphtylamin (PBN) n-phenyl-α-naphtylamin (PAN) và n-phenyl-β- a. Nguyên tắc Mẫu dầu được hòa tan trong dung môi phù hợp và phân tích bằng sắc ký lớp mỏng nhờ hóa chất thích hợp. b. Hóa chất - Dichloromethan, loại phân tích - Hỗn hợp 97% iso-octan (2,2,4-trimetyl pentan) và 3% ethyl acetat, loại phân tích - Diazo- p- nitroanilin. Hóa chất chuẩn bị ngay trước khi sử dụng bằng cách trộn thể tích bằng nhau của 2 dung dịch: Dung dịch 1 – hòa tan 1,44g NaNO2 trong 250ml nước cất. Dung dịch 2- hòa tan 2,8g p-nitroanilin trong 32ml axit HCl đặc nóng và hòa nước cất đến 250ml, trước khi trộn với dung dịch 1 phải được làm lạnh, bảo quản trong chai thủy tinh màu nâu. - 1% dung dịch dichlorobenzoquinon (DCLQ) trong ethanol. c. Thiết bị - Thiết bị sắc ký lớp mỏn - Tấm phủ lớp Silicagel - Micro-xiranh - Máy sấy tóc d. Các bước thực hiện - Hòa 5ml dầu cách điện với 5ml dung môi dichloromethan và nhỏ giọt khoảng 20µl dung dịch này lên tấm sắc ký lớp mỏng. - Đặt tấm sắc ký này vào bồn hỗn hợp dung môi iso-octan và ethyl acetat (97/3 theo thể tích). Khi dung môi thẩm thấu cách đỉnh tấm sắc ký khoảng 10cm lấy tấm sắc ký ra và làm khô trong không khí. - Phun dung dịch hóa chất Diazo mới chuẩn bị lên tấm sắc ký. Nếu có mặt của chất phụ gia n-phenyl-α-naphtylamin (PAN) sẽ xuất hiện đốm màu vàng cam (orang) với RF = 0,20-0,25 và nếu có mặt của chất phụ gia n-phenyl-βnaphtylamin (PBN) xuất hiện đốm màu tím (violet) với RF = 0,15-0,18. Để phản ứng xảy ra nhanh hơn có thể sấy tấm sắc ký bằng sấy tóc. 123/132 Quy trình thí nghiệm máy biến áp lực - Phần III: Dầu máy biến áp (Bản dự thảo) - Có thể dùng dung dịch 1% DCLQ thay thế dung dịch Diazo để phun lên tấm sắc ký. Lúc này nếu có mặt của PAN xuất hiện đốm màu nâu-vàng, nếu có mặt của PBN xuất hiện đốm màu tối. - Để xác định hàm lượng của chúng dùng dung dịch tiêu chuẩn PAN hoặc PBN để so sánh. - Giới hạn phát hiện là 0,005% theo khối lượng. 5.14.1.3. Xác định anthranilic acid trong dầu cách điện mới a. Nguyên tắc Nhỏ một giọt dung dịch dầu-dichloroethan lên tấm sắc ký lớp mỏng, dung môi sử dụng là Toluen. Acid anthranilic dừng lại ở điểm xuất phát, sau đó tách rửa bằng dung môi có độ phân cực cao và được phát hiện bằng chất tạo màu riêng. b. Hóa chất - Toluen, loại phân tích - Hỗn hợp dung môi: 90% ethylacetat và 10% ethanol (khan), loại phân tích - 1% dung dịch dichlorobenzoquinon (DCLQ) trong ethanol. - Dichloromethan, loại phân tích c. Thiết bị - Thiết bị sắc ký lớp mỏng - Tấm phủ lớp Silicagel - Micro-xiranh d. Các bước thực hiện - Hòa 5ml dầu với 5ml dichloromethan. Nhỏ 20µl dung dịch này lên tấm sắc ký lớp mỏng. - Đặt tấm sắc ký vào bồn toluen, khi dung môi thẩm thấu cách đỉnh khoảng 15cm thì lấy ra. Để khô trong không khí. - Đặt tấm sắc ký vào bồn chứa hỗn hợp dung môi ethylacetat- ethanol (90/10) vài giây để dung môi thẩm thấu lên độ cao khoảng 10cm thì lấy ra, để khô trong không khí. - Phun dung dịch 1% DCLQ - Acid anthranilic xuất hiện sau vài phút với đốm màu hoa cà và RF = 0,20-0,25 - Giới hạn phát hiện khoảng 0,003% theo khối lượng - Để xác định hàm lượng cần so sánh với dung dịch mẫu tiêu chuẩn. 124/132 Quy trình thí nghiệm máy biến áp lực - Phần III: Dầu máy biến áp (Bản dự thảo) 5.14.2. Phương pháp thí nghiệm hàm lượng chất phụ gia chống ôxy hóa bằng phép đo phổ hồng ngoại a. Nguyên tắc của phương pháp Phương pháp này xác định phần trăm khối lượng của 2,6-di-tert-butyl paracresol (DBPC) và 2,6-di-tert-butyl phenol trong dầu cách điện mới và đã qua sử dụng với nồng độ tới 0,5% bằng cách đo khả năng hấp thụ phổ hồng ngoại. Mật độ quang được tính theo định luật Beer-Lambert như sau: A=log10 Io =KCD I Trong đó A: mật độ quang Io : cường độ tia tới I : cường độ tia truyền qua K: hệ số phân tán ( không đổi đối với nhóm chức O-H của DBPC) C: nồng độ của DBPC trong dầu (tính bằng % khối lượng) D: bề dày của cuvet (mm) Dựa trên đồ thị phụ thuộc giữa mật độ quang và nồng độ chuẩn của chất phụ gia chống ôxy hóa đã được xây dựng, ta có thể tra được nồng độ chất phụ gia chống ôxy hóa khi đo được mật độ quang của mẫu dầu thí nghiệm, hoặc tính theo công thức sau: A C= K´D K: được xác định từ đồ thị chuẩn b. Ý nghĩa và sử dụng: Khi chiếu tia hồng ngoại qua dầu cách điện, khả năng hấp thụ tia hồng ngoại của nó tăng lên do 2,6-di-tert-butyl paracresol (DBPC) tăng khả năng hấp thụ tia hồng ngoại ở bước sóng 2,72µm (3680 cm-1) và 11,63µm (860 cm-1). Khi đó 2,6-di-tert-butyl phenol tăng khả năng hấp thụ tia hồng ngoại ở bước sóng 2,72µm (3680 cm-1) và 13,33µm (750 cm-1). Khi thí nghiệm dầu đã bị ô xy hóa cao hoặc khi sử dụng quang kế hai tia dễ dàng thu được phổ trong khoảng 2,5µm (4000 cm-1) và 2,9µm (3450 cm-1) bởi vì thiết bị cộng hưởng với sự có mặt của độ ẩm và dải sóng không bị ảnh hưởng bới lực tương tác giữa các phân tử. Tuy vậy, khi thí nghiệm dầu đã bị ôxy hóa cao hoặc khi sử dụng quang kế tia đơn có thể thu được kết quả tốt hơn, nếu như quét giữa dải sóng 10,90µm (918 cm-1) và 14,00µm (714 cm-1). 125/132 Quy trình thí nghiệm máy biến áp lực - Phần III: Dầu máy biến áp (Bản dự thảo) Sự hấp thụ phổ tăng ở 11,63µm (860 cm-1) và 13,33µm (750 cm-1) hoặc cả hai điều này chỉ ra chất phụ gia chống ôxy hóa là 2,6-di-tert-butyl paracresol (DBPC) hoặc 2,6-di-tert-butyl phenol . c. Hóa chất - Cacbon tetrachlorid, loại phân tích - 2,6-di-tert-butyl paracresol (DBPC), loại phân tích - 2,6-di-tert-butyl phenol , loại phân tích - Tất cả các loại hóa chất dùng đo phổ hồng ngoại đựng trong chai màu nâu tránh chiếu trực tiếp ánh sáng. d. Thiết bị - Quang kế hồng ngoại tia kép, có độ phân giải tốt hơn 5cm-1 ở 3500cm-1 và khoảng đo từ 4000cm-1 đến 3000cm-1 . - Hai cuvet có chiều dài 1,5mm với cửa sổ bằng NaCl e. Điều kiện của mẫu thí Mẫu thí phải được bảo quản tránh bị chiếu nắng trực tiếp, ổn nhiệt, có thể sấy khô bằng cách lọc qua giấy lọc trước khi đo. f. Hiệu chuẩn - Chuẩn bị 5 mẫu dầu chuẩn chứa 0,02 đến 0,5% chất phụ gia chống ô xy hóa (2,6-di-tert-butyl paracresol (DBPC) hoặc 2,6-di-tert-butyl phenol) trong dầu gốc không chứa gia chất. Khi không rõ gốc dầu thì có thể dùng dầu cách điện đáp ứng tiêu chuẩn ASTM D3487 hoặc IEC 60296 (không chứa gia chất). - Dầu dùng để làm mẫu so sánh là dầu gốc dùng chuẩn bị dầu chuẩn ở trên. - Lựa chọn cặp cuvet phù hợp cho thí nghiệm [để thực hiện việc này tiến hành nạp hỗn hợp dầu gốc pha trong tetrachlorid – 4,4g dầu pha trong 10ml CCl4 – vào hai cuvet, đặt một cuvet vào tia mẫu, cuvet còn lại vào tia so sánh, ghi lại % truyền qua (95-100%), thay đổi vị trí của hai cuvet, tiến hành đo lại, % truyền qua xấp xỉ bằng nhau (95-100%) là được. Cặp cuvet này sử dụng phù hợp cho việc thí nghiệm]. Đo ở dải sóng từ 3800cm-1 đến 3400cm-1 - Đo mật độ quang của mẫu dầu chuẩn ở bước sóng 3650cm-1 , lập đồ thị chuẩn sự phụ thuộc A3650 và nồng độ DBPC (%). g. Các bước đo mẫu - Nạp dầu gốc vào một cuvet và đặt vào tia so sánh - Nạp mẫu dầu cần đo vào cuvet và đặt vào tia đo mẫu - Đo mật độ quang của mẫu dầu thí nghiệm (thao tác đo theo hướng dẫn sử dụng thiết bị). 126/132 Quy trình thí nghiệm máy biến áp lực - Phần III: Dầu máy biến áp (Bản dự thảo) - Đọc nồng độ DBPC tương ứng với mật độ quang đo được từ đồ thị chuẩn. h. Sai số Chênh lệch giữa hai lần xác định đối với DBPC và DBP (mỗi kết quả thí nghiệm là giá trị trung bình của 3 lần đo) do một người thực hiện trên cùng một thiết bị , dưới cùng một điều kiện không vượt quá 0,04% ( chỉ xảy ra 1 lần trong 20 lần đo). 5.15. Phương pháp thí nghiệm lưu huỳnh hoạt tính Nguyên tắc của phương pháp: - Dầu khoáng chứa các hợp chất của lưu huỳnh, phần lớn được loại bỏ trong quá trình tinh chế, nhưng vẫn còn dư lại một lượng nhỏ. Những hợp chất lưu huỳnh này có tác dụng ăn mòn với các kim loại khác nhau. Độ ăn mòn của chúng không quan hệ trực tiếp đến tổng hàm lượng lưu huỳnh có trong dầu. Ảnh hưởng của lưu huỳnh đến sự ăn mòn phụ thuộc vào cấu trúc hóa học của hợp chất lưu huỳnh. Sự ăn mòn miếng đồng được sử dụng để đánh giá mức độ ăn mòn của lưu huỳnh trong mẫu thí. - Ngâm miếng đồng đã được đánh bóng vào một thể tích nhất định của mẫu dầu thí nghiệm, duy trì trong điều kiện thí nghiệm ( nhiệt độ, thời gian và điều kiện khác..) theo yêu cầu của phương pháp thí. sau thời gian thí nghiệm, miếng đồng được lấy ra, rửa bằng dung môi và so sánh màu sắc hay mức độ ăn mòn với mẫu so sánh hoặc mẫu chuẩn theo ASTM. 5.15.1. Phương pháp thí nghiệm lưu huỳnh ăn mòn bằng phương pháp tạo mẫu so sánh: (QTCTĐL) 1/ Hoá phẩm và dụng cụ chủ yếu - Ba miếng đồng điện phân (tinh khiết) kích thước 40 x10 x2mm. - Ba ống nghiệm đường kính 15-20mm, chiều cao 140 -150mm, có nút. - Giấy nhám số 00. - Rượu etylíc (C2H5OH), bezen (C6H6 ), aceton (CH3-CO-CH) tinh khiết hoá học. - Cốc thí nghiệm 250ml - Bồn ổn nhiệt 2/ Tiến hành thí nghiệm: - Lấy ba miếng đồng điện phân, đánh nhẵn bề mặt đến Δ8 bằng giấy nhám số 00. Dùng rượu hay ête rửa bề mặt ba miếng đồng và sấy khô trên ba miếng giấy lọc. Không sờ tay vào bề mặt đã được xử lý của miếng đồng. - Rót dầu thí nghiệm vào một nửa chiều cao của hai ống nghiệm, còn ống nghiệm thứ ba rót benzen cũng đến chiều cao tương tự. Dùng kẹp nhỏ ngâm ba 127/132 Quy trình thí nghiệm máy biến áp lực - Phần III: Dầu máy biến áp (Bản dự thảo) miếng đồng vào ba ống nghiệm. Đậy nút và đặt các ống nghiệm vào bồn ổn nhiệt ở nhiệt độ 50oC trong thời gian thí nghiệm. - Sau ba giờ nhấc các miếng đồng ngâm trong dầu ra đặt vào trong chén sứ. Trong chén sứ khác đặt miếng đồng ngâm trong ống nghiệm chứa benzen. Rửa các miếng đồng đó bằng aceton hay hỗn hợp nóng của rượu và benzen. - So sánh bề mặt các miếng đồng ngâm trong dầu và bề mặt miếng đồng ngâm trong benzen. Nếu sau khi thí nghiệm, mặc dù chỉ trên một trong hai miếng đồng ngâm trong dầu có vết hay lấm chấm đen, hung đen hay lưu huỳnh kim loại thì nhận xét rằng: Dầu có chứa lưu huỳnh ăn mòn. 5.15.2. Phương pháp thí nghiệm lưu huỳnh hoạt tính bằng phương pháp so sánh với mẫu chuẩn theo ASTM: (ASTM D1275) 1/ Thiết bị và vật tư: - Bồn ổn nhiệt: Tủ sấy hoặc bồn dầu có thể điều chỉnh và duy trì nhiệt độ ở 140oC hoặc 150 ± 2oC. - Bình tam giác hoặc lọ bằng thủy tinh chịu nhiệt, đáy bằng, có nút, dung tích 250ml. - Ống nghiệm đường kính 25mm, cao 150 mm bằng thủy tinh chịu nhiệt, có nút. - Miếng đồng điện phân kích thước 6×25×0,127mm (độ dày 0,127÷0,254mm) hoặc kích thước 12,5×75×1,5mm, độ tinh khiết 99,9% - Thiết bị đánh bóng: kẹp hoặc kìm làm từ thép không gỉ, giấy nhám số 00, giấy hoặc vải có phủ bột silicon carbid cỡ hạt 65μm (micromet) và 105μm . - Dụng cụ gắp như kẹp y tế - Bông y tế - Dung môi rửa: aceton tinh khiết hóa học - Chai khí nitơ thương mại - Miếng đồng chuẩn ASTM: Miếng đồng được chế tạo đại diện cho mức độ ăn mòn đồng khác nhau, được đóng gói trong túi nhựa tránh ảnh hưởng xấu của môi trường khi sử dụng. Nếu màu sắc của các miếng đồng chuẩn này thay đổi so với lúc đầu cần loại bỏ, không sử dụng. - Màu sắc chuẩn đại diện cho sự ăn mòn đồng có thể được tạo và in trên những tấm nhôm, bảo quản trong túi nhựa để thuận tiện cho việc sử dụng. 128/132 Quy trình thí nghiệm máy biến áp lực - Phần III: Dầu máy biến áp (Bản dự thảo) - Màu sắc của bộ chuẩn cho ở bảng 1 dưới đây: Bảng 1 Phân loại Thiết kế Diễn giải 1 Hơi nhuộm màu a- Màu da cam sáng, gần giống màu miếng đồng mới đánh bóng. b- Màu da cam tối 2 Nhuộm màu trung bình a- Màu rượu vang đỏ b- Xanh nhạt hơi pha đỏ c- Đa màu sắc (xanh nhạt hơi đỏ hoặc ánh bạc hay cả hai) d- Màu ánh bạc e- Màu đồng thau hay màu của vàng 3 Nhuộm màu tối a- Màu đỏ tươi phủ lên màu đồng thau b- Đa màu sắc (đỏ và xanh lá cây - giống đuôi con công), nhưng không xám. 4 Ăn mòn a- Màu đen, đen huyền, màu xám goặc nâu b- Màu đen than đá hoặc màu đen không bóng, đen xỉn c- Màu đen bóng hoặc đen nhánh, đen huyền. 2/ Chuẩn bị thiết bị, miếng đồng thí nghiệm: - Chai hoặc lọ chịu nhiệt có nút được làm sạch dầu, rửa nước, tráng nước cất, sấy khô trước khi sử dụng. - Cắt miếng đồng kích thước 6×25mm (có thể đánh bóng cả tấm đồng trước khi cắt thành miếng) - Đánh bóng miếng đồng thí nghiệm bằng giấy nhám số 00 hoặc bột đá mài silicon carbid cỡ hạt 65 μm, bảo quản trong aceton không có lưu huỳnh tới khi dùng. - Đánh bóng lần cuối: Lấy miếng đồng ra khỏi aceton, giữ nó bằng một miếng giấy lọc không tro hoặc găng tay dùng một lần, đặt nó trên một tấm kính và mài bằng bông có tẩm một vài giọt aceton và bột đá mài silicon carbid cỡ hạt 105 μm. Kích cỡ bột đá mài lần sau lớn hơn lần trước mục đích tạo nên những rãnh kiểm tra, nơi khởi đầu sự ăn mòn. Muốn vậy, giữ miếng đồng bằng kẹp hoặc kìm chế tạo từ thép không gỉ, mài theo chiều dọc của miếng đồng. Lau sạch mạt kim loại và bột đá mài bằng bông, uốn miếng đồng thành hình chữ "V" với góc 60o, rửa bằng aceton - nước cất - aceton. Sấy khô trong tủ sấy 3÷5 phút ở nhiệt độ 80-100oC. Sau đó ngay lập tức cho vào lọ đã chứa dầu cần thí nghiệm. - Chú ý: Không dùng khí nén hoặc khí trơ để làm khô miếng đồng. Không được sờ tay lên bề mặt miếng đồng đã đánh bóng. Sử dụng kẹp từ thép không gỉ để gắp miếng đồng. 3/ Tiến hành thí nghiệm: 129/132 Quy trình thí nghiệm máy biến áp lực - Phần III: Dầu máy biến áp (Bản dự thảo) a/ Phương pháp A: - Dùng trực tiếp dầu cần thí nghiệm rót vào lọ, không cần lọc qua giấy lọc. - Đặt miếng đồng vào lọ dung tích 250ml, nạp 250ml dầu thí nghiệm. Đặt miếng đồng sao cho chiều dài, không phẳng nằm trên đáy lọ. Làm ướt nút mài bằng vài giọt dầu thí nghiệm, sục khí nitơ vào dầu trong 1 phút bằng cách nối ống thủy tinh với van điều chỉnh của bình nitơ (ống nối không có lưu huỳnh). Sau đó đậy nút lại - Đặt lọ thí nghiệm vào trong tủ sấy hoặc bồn ổn nhiệt và gia nhiệt tới 140oC, khi nhiệt độ đạt tới 140oC, đậy nút kín lọ. - Lấy lọ thí nghiệm ra sau 19 giờ ± 10 phút ở nhiệt độ 140 ±2oC. - Để nguội, gắp cẩn thận miếng đồng thí nghiệm ra, rửa bằng aceton hoặc dung môi phù hợp khác. Để khô trong không khí. Không được dùng khí nén để làm khô miếng đồng. - Đặt miếng đồng nghiêng với ánh sáng tới 45o, quan sát để đánh giá. b/ Phương pháp B: - Chuẩn bị mẫu thí như phương pháp A, nhưng chỉ rót 220ml dầu vào lọ thí nghiệm. - Sục nitơ vào dầu trong 5 phút với lưu lượng 0,5L/phút. Sau đó nhanh chóng nút kín lọ lại. - Đặt lọ thí nghiệm vào tủ sấy hoặc bồn ổn nhiệt và gia nhiệt đến 150oC. Sau 15 phút gia nhiệt ở 150oC, nới lỏng nút để giảm áp lực trong lọ, sau đó lại nút lại. - Lấy lọ thí nghiệm ra sau 48 giờ ± 20 phút ở nhiệt độ 150 ± 2oC. - Để nguội, gắp cẩn thận miếng đồng thí nghiệm ra, rửa bằng aceton hoặc dung môi phù hợp khác. Để khô trong không khí. Không được dùng khí nén để làm khô miếng đồng. - Đặt miếng đồng nghiêng với ánh sáng tới 45o, quan sát để đánh giá. 4/ Đánh giá kết quả: - Quan sát bề mặt miếng đồng, so sánh với sự phân loại chuẩn theo ASTM ghi ở bảng 1. - Kết luận không an mòn khi màu sắc của miếng đồng được xếp loại từ 1 đến 3. - Kết luận ăn mòn khi màu sắc của miếng đồng được xếp loại 4. 5/ Cách ghi kết quả: - Mức độ ăn mòn đồng phụ thuộc vào phương pháp thí nghiệm, được ghi như sau: X t =Y,Zp 130/132 Quy trình thí nghiệm máy biến áp lực - Phần III: Dầu máy biến áp (Bản dự thảo) Trong đó Xt:Thời gian thí nghiệm (giờ) Y: Nhiệt độ thí nghiệm (oC) Z : Phân loại theo bảng 1 (1, 2, 3, 4) p: Diễn giải chi tiết cho sự phân loại Z (a, b, c, d, e). 6/ Sai số: Thí nghiệm này đánh giá ăn mòn hoặc không, mức độ ăn mòn, nên không có quy định chung về sai số. Trong trường hợp có nghi vấn cần tiến hành thí nghiệm lại. 131/132 Quy trình thí nghiệm máy biến áp lực - Phần III: Dầu máy biến áp (Bản dự thảo) PHỤ LỤC BẢNG CHUYỂN ĐỔI TỶ TRỌNG DẦU Ở NHIỆT ĐỘ ĐO VỀ 20oC 132/132 |
