变压器油中抗氧化剂的电化学行为及测定

于卫卫，朱志平华电电力科学研究院；长沙理工大学化学与生物工程学院

变压器油中抗氧化剂的电化学行为及测定

于卫卫1，朱志平2
1华电电力科学研究院；2长沙理工大学化学与生物工程学院

为了保证变压器油运行的安全性，电网需要不断不定时的检测变压器油中T501的含量，该文利用阶梯波伏安法，研究了T501的电化学行为，结果表明：优化条件下，变压器油中T501的质量分数C，在0.05%～0.5%范围内与其峰电流Ip呈现良好线性关系，从而建立了一种新的T501含量的电化学检测方法。

抗氧化剂；变压器油；阶梯波伏安法；电化学

2,6-二叔丁基对甲酚（T501）是目前变压器油中使用最广泛的一种抗氧化剂，目前其常用检测方法主要有液相色谱法、分光光度法、红外光谱法三种[2-3]，但这三种方法均存在样品预处理复杂、过程过于费时等缺陷，因此，急需建立一种新的T501含量的检测方法以弥补传统方法所存在的不足。本文采用阶梯波伏安法，对T501抗氧化剂的电化学特性进行研究，并建立了一种新的电化学检测方法，该方法大大加快了变压器油中T501含量的测定速度，具有较高的实用性。

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

CHI660C电化学工作站；LC-20AT高效液相色谱仪；KQ-100DB超声波清洗器；三电极体系：石墨电极为工作电极，217型饱和甘汞电极为参比电极，213型铂电极为对电极；实验室分散乳化均质机。空白变压器油（不含T501），实验用水为去离子水，所用试剂均为分析纯。

1.2 试验方法

将一定质量的T501溶于50ml的电解质中，采用阶梯波伏安法（参数设定为：初始电位1.5V、终止电位-1.5V、电位增量10mV），分别考察酸碱盐等不同电解质溶质以及其浓度对T501氧化峰峰电流的影响。

准确移取T501含量（质量分数）为0.05%、0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%的标准油样各1.5000g，利用均质机，分别均匀溶解于50ml最佳电解质溶液中，在初始电位-0.05V、终止电位-0.35V、电位增量6mV条件下，采用阶梯波伏安法进项电化学检测，绘制T501质量分数C与其峰电流Ip（μA）的校正曲线，同时对标准样品处理后进行回收率实验。

2 结果与讨论

2.1 电解质中溶质的种类及其浓度对T501峰电流的影响

将0.5000g的T501溶于50ml的电解质中，以直径4mm的石墨电极为工作电极，采用阶梯波伏安法，分别考察酸碱盐等不同电解质溶质的乙醇溶液（溶质浓度0.20mol/L）对T501氧化峰峰电流的影响，实验结果见表1，表1表明：碱为溶解质时T501的峰电流远远大于酸或盐为溶解质时T501的峰电流，并且KOH为溶解质时T501氧化峰的峰电流＞NaOH为溶解质时T501的峰电流。故KOH为电解质溶液的最佳溶解质。

表1不同电解质下T501抗氧化剂的电化学检测结果

峰电流（10-5A）35.22 33.93 7.695 7.934 6.807 5.854电解质KOH NaOH CaCl2MgCl2H2SO4HCl可行性可行可行可行可行可行可行

图1 KOH浓度对电化学检测结果的影响

将0.0500g的T501溶于50ml的电解质中，以直径4mm的石墨电极为工作电极，分别考察了电解质中KOH的浓度对T501氧化峰的影响，实验结果见图1。从图1可以看出：T501的峰电流随着KOH浓度的增加而增大；当KOH浓度达到0.12mol/L后，T501氧化峰峰电流随着电解质中KOH浓度的增大而几乎不变。故采用阶梯波伏安法对T501进行电化学分析时，电解质溶液中KOH的浓度应大于0.12mol/L。

综合所述，使用阶梯波伏安法检测变压器油中T501含量时，所需最佳电解质溶液为KOH-乙醇溶液（KOH＞0.12mol/L）。

2.2 工作曲线

选取阶梯波伏安法：初始电位-0.05V、终止电位-0.35V、电位增量6mV，以石墨电极（Φ 6mm）为工作电极，对标准油样进行电化学测试，标准油样与电解质溶液比例为1.5000g：50ml，实验结果见图2。结果表明：在0.05%～0.5%范围内，变压器油中T501的质量分数C与其峰电流Ip有良好的线性关系，工作曲线回归方程为C= 0.05506*Ip-0.19524（r=0.99995），检出限（S/N=3）为0.043%。

表3 在运行变压器油实验结果

图2 标准油样的阶梯波伏安曲线图（T501浓度：0.05%～0.50%）

2.3 样品分析

取标准油样（T501质量分数0.10%）0.7500g 3份，分别加入相同质量的T501质量分数依次为0.20%、0.40%、0.50%的标样，按照上述方法进行电化学实验，计算其回收率，实验结果见表2。

表2 加标回收实验结果

2.4 运行变压器油中抗氧化剂T501含量的测定

选取种类以及电压等级均不同的在运行变压器油，按照前述电化学方法和国标法（液相色谱法）分别进行实验，然后对实验结果依次进行F检验和t检验，以判断两组数据是否存在显著性差异，实验结果见表3。实验结果表明：电化学方法和国标法所测结果不存在显著性差异（F值＜Fp,f（p=0.95,n1=n2=5）=6.39，t值＜tp,f（p=0.95,n1=n2=5）=2.31），即在运行变压器油中化学成分的不同对前述方法的准确性无影响。

3 结论

通过研究T501的电化学行为，建立了一种新的测量变压器油中T501含量的阶梯波电化学方法，且变压器油中化学成分的不同对前述方法的准确性无影响，具有很好的实用性，对于保证变压器油运行的安全性有很大的意义。

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[2]ASTMD6971-2004.Standard Test Method for Measurement of Hindered Phenolic and Aromatic Amine Antioxidant Contentin Nonzinc Turbine Oilsby Linear Sweep Voltammetry[S]

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于卫卫（1987-），男，汉族，河南开封市人，助理工程师，硕士，单位：华电电力科学研究院，研究方向：电厂化学。

朱志平（1963-），男，汉族，湖南长沙市人，教授，博士，单位：长沙理工大学化学与生物工程学院，研究方向：电厂化学。