Применение ИК-спектроскопии для контроля качества жидких диэлектриков

Разработана и апробирована основанная на ИК-спектроскопии методика контроля качества диэлектрических жидкостей (изоляционное минеральное масло, сложноэфирная диэлектрическая жидкость Midel 7131, а также смеси масла с содержанием эфира 10, 20 и 30 % об.) в процессе их старения. ИК-спектры снимались на инфракрасном фурье-спектрометре ФТ-801 производства НПФ „СИМЕКС“. Анализ проб масла и смесей на основе эфира проводился без предварительной подготовки на приставке многократного нарушенного полного внутреннего отражения с элементом из селенида цинка и встроенной системой визуализации. Результаты исследований показали, что по мере добавления синтетического эфира в масло на ИК-спектре смеси фиксируется увеличение интенсивности полос поглощения, обусловленных валентными колебаниями связей СО–С, С–О, С–О–С, С(=О)–О–С. Особенно заметно изменяется интенсивность характерного для сложных эфиров пика на частоте 1161 см–1 (С(=О)–О–С). Установлено, что в ходе окисления эфиромасляных смесей интенсивность характеристических полос карбонильной группы С=О (1747 см–1) и сложноэфирной группы С(=О)–О–С (1161 см–1) снижается, в то время как интенсивность поглощения в области частот СН-группы (2920 см–1) остается практически неизменной. Оценивать степень разложения смесей сложноэфирной диэлектрической жидкости, а также эфиромасляных смесей предложено с помощью „индекса деструкции“, который рассчитывается по формуле, учитывающей изменение оптической плотности на полосе групп С=О и С(=О)–О–С. Этот показатель позволит на количественном уровне контролировать качество альтернативных сложноэфирных жидкостей и эфиромасляных смесей в процессе их эксплуатации.

1. Бордин А. В., Климов А. А., Никодимов С. И., Шакмаев А. А. Ингибиторы окисления в изоляционных маслах. Определение методом инфракрасной Фурье-спектрометрии // Лаборатория и производство. 2019. № 4(8). С. 102—110.

2. Гарифуллин М. Ш. Использование методов оптической спектроскопии для диагностики минеральных изоляционных масел // Фундаментальные исследования. 2013. № 10—15. С. 3299—3304.

3. Гарифуллин М. Ш. Метод и аппаратура спектрального экспресс-анализа концентрации ионола и кислотного числа в изоляционных маслах: Дис. … канд. техн. наук. Казань, 2001. 148 с.

4. Гарифуллин М. Ш. Контроль технического состояния маслонаполненного трансформаторного электрооборудования методами оптической спектроскопии: Дис. … докт. техн. наук. Казань, 2014. 290 с.

5. Валиуллина Д. М., Гарифуллин М. Ш., Козлов В. К. Зависимость спектров пропускания изоляционных масел от их кислотного числа // Изв. вузов. Проблемы энергетики. 2003. № 3-4. С. 175—178.

6. Валиуллина Д. М. Спектроскопические методы измерения и контроля кислотного числа изоляционных масел в видимом и ультрафиолетовом диапазоне спектра: Дис. … канд. техн. наук. Казань, 2003. 146 с.

7. Туранов А. Н. Новые методы диагностики и изучения механизмов деградации трансформаторных масел: Дис. … докт. техн. наук. Казань, 2021. 220 с.

8. Wanga K., Wanga F., Lia J., Huanga Z., Loua Z., Hana O., Zhaoa Q., Hua K. Synthesis of trimethylolpropane fatty acid triester as a high performance electrical insulating oil // Industrial Crops & Products. 2019. N 142. Art. no. 111834.

9. Hosier I. L., Vaughan A. S., Swingler S. G. Studies on the ageing behavior of various synthetic and natural insulation oils // ICDL 2008. IEEE Intern. Conf. on Dielectric Liquids, 2008. DOI:10.1109/ICDL.2008.4622471.

10. Bondioli P., Sabarino G. P. The identification and evaluation of natural and synthetic esters in mineral oil // Tribolest journal. 1999. Vol. 125, N 6. P. 125—137.

11. Mohan Rao U., Sood Y. R., Jarial R. K. Physiometric and FTIR analysis of cellulose insulation in blend of mineral and synthetic ester oils for transformers // IET Science, Measurement & Technology. 2017. Vol. 11, N 3. P. 297—304.

12. Lyutikova M., Korobeinikov S., Mohan Rao U., Fofana I. Mixed Insulating Liquids with Mineral Oil for High Voltage Transformer Applications: A Review // IEEE Trans. Dielectr. Electr. Insul. 2022. Vol. 29, N 2. P. 454—461.

13. Lyutikova M., Korobeinikov S., Konovalov A. Evaluation of the Properties of Mixture of Aromatic Mineral Oil and Synthetic Ester for High-Voltage Equipment // IEEE Trans. Dielectr. Electr. Insul. 2021. Vol. 28, N 4. P. 1282—1290.

14. Лютикова М. Н., Коробейников С. М., Коновалов А. А. Электрофизические свойства смесей минерального масла и синтетической сложноэфирной диэлектрической жидкости // Надежность и безопасность энергетики. 2021. Т. 14, № 2. С. 132—141.

15. Лютикова М. Н., Коробейников С. М., Сотников С. И., Коновалов А. А. Изучение химических свойств изоляционных смесей в целях применения их в высоковольтном оборудовании // Надежность и безопасность энергетики. 2022. Т. 15, № 2. С. 81—89.

16. Lyutikova M., Konovalov A., Korobeynikov S. Changing of the insulating characteristics of mixtures (mineral oil and synthetic ester) during prolonged exposure of elevated temperature // 49th session CIGRE. 2022. Art. no. D1-10607.