Влияние природы органических растворителей на процесс разделения антиокислительной присадки в трансформаторном масле газо-хроматографическим методом

ЦЕЛЬ. В работе рассмотрено влияние природы органических растворителей на процесс разделения антиокислительной присадки, добавляемой в трансформаторное масло в концентрации до 0,40% от массы, и органических растворителей, используемых в качестве селективных экстрагентов. На основе анализа литературных данных показано, что минеральное трансформаторное масло представляет собой сложную углеводородную композицию, которая в процессе эксплуатации подвергается окислительной деструкции, приводящей к старению трансформаторного масла и ухудшению технических условий эксплуатации трансформаторного электрооборудования. В результате этого процесса в трансформаторном масле появляются перекисные соединения, оказывающие влияние на его цвет, стабильность к окислению, устойчивость к старению, совместимость с конструкционными деталями оборудования и др. Для определения в трансформаторном масле антиокислительной присадки «Ионол» и органических экстрагентов использовали метод газо-жидкостной хроматографии. Эксперименты проводили на Хроматографе Хромос ГХ-1000 с пламенно-ионизационным детектором и кварцевой капиллярной колонкой длиной 30м, внутренним диаметром 0,32мм, заполненной неподвижной жидкой фазой ValkoBondVB-WAXP/n с толщиной пленки 0,5мкм. Дозировку пробы в инжектор газожидкостного хроматографа проводили с помощью автоматического жидкостного дозатора ДАЖ-23, рассчитанного на ввод до двадцати трех проб сорбатов и управляемого компьютером с соответствующим программным обеспечением.

МЕТОДЫ. В качестве экстрагентов антиокислительной присадки исследовали алифатические спирты от С₁ до С₅, которые хорошо разделяются с ионолом как в изотермических условиях, так и в режиме линейного программирования температуры колонки от 40 до 220 °С. В этих условиях получены хроматограммы разделения антиокислительной присадки и алифатических спиртов, на основе которых рассчитаны их относительные удерживаемые объёмы, коэффициенты асимметрии хроматографических пиков и эффективность колонки, которая зависит от физико-химической природы анализируемых сорбатов и условий проведения хроматографического эксперимента.

РЕЗУЛЬТАТЫ. Установлена зависимость относительного объёма удерживания алифатических спиртов от их диэлектрической проницаемости, которая имеет нелинейный вид. При этом с уменьшением длины цепи алкильных заместителей в молекуле алифатических спиртов наблюдается тенденция повышения их диэлектрической проницаемости. Зависимость относительного удерживаемого объёма алифатических спиртов от коэффициента селективности разделения с Ионолом является линейной. При этом наиболее оптимальная селективность разделения, приближающаяся к единице, является характерной для пары Ионол–Бутанол-1. ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Показано, что зависимость логарифма времени удерживания алифатических спиртов от их температур кипения является линейной как при низкой температуре хроматографической колонки (40 °С), так и при более высокой (более100 °С). При этом в области температур кипения органических растворителей изменяется угол наклона соответствующих прямых, что связывается с изменением механизма сорбции в капиллярной хроматографической колонке, заполненной полярной неподвижной фазой.

1. Петрова В.В. Типы присадок для трансформаторного масла // European Science. 2018. №6 (38). С.10-13.

2. Sarathi R., Yadav K.S., Swarna V. Understanding the surface discharge characteristics of thermally aged copper sulphide diffused oil impregnated pressboard material // IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation. 2015. V. 22. N 5.pp. 2513-2521.

3. Zukowski P., Koltunowicz T., Kierczynski K., Subocz J., Szrot M., Gutten M., Sebok M., Jurcik J. An analysis of AC conductivity in moist oil-impregnated insulation pressboard. // IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation. 2015. V. 22. N 4. pp. 2156-2164.

4. Thirugnanam R., Siluvairaj M., Radha K. Retreatment of aged mineral oil using semiconductive nanocomposites for power transformer application // Int. Trans. Elect.r Energ. Syst. 2017. V.27. I.9. e2358.

5. Hasan M.I. Improving the cooling performance of electrical distribution tra nsformerusing transformer oil. Based MEPCM suspension // Eng. Sci. and Tech.,an Int. J. 2017. V. 20. pp. 502-510.

6. Badaruddin Y. Gunardi F., Firdianto A. Analysis on the quality of three-phasetransformer oil // International Research Journal of Computer Science (IRJCS).2017. V. 4. I.1. pp.1-7.

7. Андреев Л.Н., Павлова П.П., Пинигин С.А. Изучение расходование ионола в трансформаторном масле // Современная техника и технология. 2017. №3 (67). С.6-10.

8. Davydov V.G., Zielinski. T., McPherson. L. Factory and Field Experience with Monitoring of vegetable oil Transformer // Proc. of 45 th CJGRE Session, Paris. 2014. pp A2-301.

9. Kumar K.K., Rajesh S.L. Biofuel Production Using Butanol and Used Transformer Oil // Int. Res. J.l of Eng. and Techn. (IRJET). 2016. V. 3. I.7. pp. 2162- 2168.

10. Saha Т.К., Purkait P. Transformer Insulation Materials and Ageing. / Transformer Ageing:Monitoring and Estimation Techniques. 2017.33p. https://doi.org/10.1002/9781119239970.ch1

11. Waghmare H. Transformer oil analyses. 2019.12p. https://www.academia.edu/6518091/Transformer_Oil_Analysis (electronic resource).

12. Razzaq A., ZainuddinH., HanaffiF., et al. Measurement of ester‐based transformer oil aging using tapered single mode‐multimode‐single mode fiber structure // Microwave and Optical Technology Letters. 2019. V. 62. I.2. pp.559-564.

13. Новиков В.Ф. Диагностика маслонаполненного электрооборудования хроматографическими методами // Новые технологии, материалы и оборудование в энергетике. Монография в трех томах. Под ред. Э.Ю. Абдуллазянова, Э.В. Шамсутдинова. Качестве энергоснабжения, энергоэффективности и экология. Казань, 2018. Т.3. С.139 -160.

14. Новиков В.Ф., Карташова А.А., Танеева А.В. Инструментальные методы анализа. В трех частях. Ч.3. Газохроматографический контроль производственных процессов в энергетике: Монография. Под редакцией профессора В.Ф. Новикова. Казань: Казан. гос. энерг. ун -т. 2018. 328с.

15. Zaitseva E.A., Dolgonos A.M. Three-Parameters model of intermolecular interactions as a basis for classification and selection of fixed phases for gas chromatography // Sorption and chromatographic processes. 2019. V.19. N5. pp.-525-541.

16. Knox J.H., McLaren L. Anal. Chem. 1963. V. 35. 449p.

17. Супина В. Насадочные колонки для газовой хроматографии. Мир. 1977. 256с.