Thử nghiệm Furan trong dầu biến áp bằng HPLC theo Tiêu chuẩn ASTM D 5837

Đặt vấn đề

Giấy là vật liệu cách điện chủ yếu dùng trong máy biến áp dầu. Giấy sử dụng ở dạng tờ, tấm, băng, và các dạng vật liệu ép khác. Trong quá trình vận hành máy biến áp, giấy chịu tác động của các ứng suất điện, của lực cơ trong vận hành bình thường, và đặc biệt là khi xảy ra quá tải và ngắn mạch. Để đảm bảo chức năng cách điện trong máy, ngoài yêu cầu cách điện, giấy còn phải có đủ độ bền cơ. Độ bền cơ của giấy suy giảm mạnh khi ẩm, do vậy sấy máy và lọc dầu cách điện trong máy là những biện pháp thường được áp dụng để làm giảm độ ẩm và nhờ đó tăng độ bền của giấy cách điện (ngoài các lợi ích khác về cách điện). Tuy nhiên ẩm không phải là vấn đề duy nhất của giấy cách điện.

Theo thời gian, vật liệu cách điện gốc xelulo này bên trong máy biến áp dần bị xuống cấp. Nhiệt, độ ẩm, và oxy, cũng như các sản phẩm phân hủy dầu đều ảnh hưởng bất lợi tới tuổi thọ của giấy. Mỗi sợi xelulo của giấy bao gồm một bó các phân tử xelulo dài ngắn khác nhau nằm cạnh nhau. Các phân tử này bám lấy nhau nhờ có các liên kết hyđro giữa các nhóm hyđroxil (-OH) tồn tại trong cấu trúc của chúng. Phân tử xelulo là polyme dạng thẳng tạo nên bởi một chuỗi các mắt gluco gắn với nhau bởi các liên kết glycosid. Khi giấy lão hóa, các liên kết glycosid bị đứt, và phân tử ngắn lại (Xem Hình 1). Kết quả là giấy mất dần độ bền cơ, và tuổi thọ hữu ích của máy biến áp bị rút ngắn.

Giải pháp

Để đánh giá tình trạng của xelulo bên trong máy biến áp người ta xác định độ polyme hóa (degree of polymerization - DP) trung bình. Nhằm đánh giá mức độ lão hóa của giấy cách điện trong máy biến áp lực đã vận hành lâu năm, có thể phân tích mẫu giấy để xác định độ polyme hóa.

Để phân tích xác định trị số polyme hóa (polymerization degree – PD) của cách điện giấy, có thể sử dụng phương pháp đánh giá trực tiếp. Khi đó cần lấy ra từ bên trong máy biến áp một vài dải giấy cách điện, khối lượng khoảng 2 g. Khối lượng giấy yêu cầu không lớn nhưng đây là một thử nghiệm xâm phạm (intrusive test). Muốn lấy mẫu phải cho máy ngừng vận hành và một phần cách điện của máy bị phá hủy do quá trình lấy mẫu, và do đó nhiều khi nguy hiểm cho chính máy biến áp.

Phân tích furan là một phương pháp thay thế.

Quá trình các phân tử xelulo bị khử trùng hợp (depolymerization), tức là đứt ra thành những đoạn ngắn hơn hoặc thành các cấu trúc vòng, tạo ra một số sản phẩm là dẫn xuất của hợp chất mang tên furan. Furan là chất có mạch vòng 5 nhánh gồm 4 nguyên tử cacbon và một nguyên tử oxy, mỗi nguyên tử cacbon này gắn với một nguyên tử hyđro.

Qui trình thử nghiệm

Qui trình xác định lượng các chất dẫn xuất furan trong dầu cách điện được nêu chi tiết trong Tiêu chuẩn ASTM D 5837, Mẫu dầu được chiết xuất bằng một chất lỏng khác, ví dụ như acetonitrile, hoặc bằng thiết bị chiết xuất pha rắn (solid phase extraction - SPE) sau đó được phân tích bằng phương pháp sắc ký chất lỏng tính năng cao (High Performance Liquid Chromatography - HPLC) kết quả báo cáo thường được tính theo đơn vị phần tỉ (part per billion – ppb).

Hãy liên hệ với chúng tôi ………..

Nguồn: Tập đoàn điện lực Việt Nam