变压器油界面张力检测：方法对比和操作指南

研究背景

在电力系统中，变压器油是变压器内部重要的绝缘材料，油品质量直接影响到变压器的电气性能和运行寿命。通常界面张力是评估其绝缘性能与老化程度的核心指标。它不仅能反映新油的精制纯净度，还能通过数值变化判断运行油的氧化衰败情况。近期，针对不同检测方法对电气绝缘油界面张力影响的研究，为实验室精准测试提供了关键参考，以下结合主流方法的操作步骤展开解析。

一、界面张力：变压器油的“健康晴雨表”

界面张力可反映变压器油与水的亲和程度，其数值受油中亲水极性分子含量影响。新油因极性污染物少，界面张力较高；而运行中的变压器油，在湿度、电场等因素作用下会生成羧酸等亲水极性物质，改变油- 水界面分子排列，导致界面张力下降。由于界面张力与油的氧化程度紧密相关，该指标常被用于评估使用中油品的衰败程度。

目前的变压器油标准，如GB 2536 - 2011《电工液体 变压器和开关用的未使用过的矿物绝缘油》、IEC 60296:2020《电工流体 电气设备用矿物绝缘油》及ASTM D3487 - 2016《电气设备用矿物绝缘油》等新油的标准均对界面张力有相应的指标要求，以保证新油的纯净度；同样在运行油标准GB/T 7595 - 2017《运行中变压器油质量》、IEC 60422 - 2013《电力设备中矿物油监管与维护指南》中均有对界面张力的指标要求，以考察油的氧化衰败程度，和监测变压器油运行状况。

二、国内外主流检测方法及操作步骤

国内外常用的变压器油界面张力检测方法共4 种，其测量原理都一致：从绝缘液体和水的交界面沿绝缘液体方向拉出或移动出一定周长的圆环的最大拉力F，再由这个圆环的直径D、水和油间的密度差以及根据Zuidema和Waters得到修正系数ｆ，通过计算得到界面张力。核心差异在于界面保持时间（油- 水界面形成后的等待时长），具体操作步骤与关键参数如下：

表1 变压器油界面张力检测方法

表2.不同界面张力检测方法试验条件对比

三、检测时间对结果的关键影响

研究团队用德国 KRüSS K11 表面 / 界面张力仪（60mm 铂铱合金圆环），对新油与老化油（120℃老化 200h 或实际运行老化油）进行对比测试，结果表明：

• 新油：无论矿物油还是合成酯油，界面张力随保持时间延长略有下降，但变化幅度小。例如新矿物油 A，30s 时界面张力 49.83mN/m，300s 时降至 49.07mN/m；

• 老化油：界面张力随保持时间延长下降明显，且对时间更敏感。如矿物油 D 老化后，30s 时界面张力 16.76mN/m，300s 时降至 15.33mN/m—— 这是因为老化油中极性物质更多，在油 - 水界面的排列更易受时间影响。

K20型表面张力仪

Tensíío型表面张力仪

四、最优检测方法推荐：IEC 62961:2018

综合准确性与效率，IEC 62961:2018 是实验室检测的最优选择，原因如下：

• 准确性：相比 ASTM D971-2020（非平衡，30s 检测），其 “接近平衡” 的 180s 等待时间，能减少老化油的测量误差，结果更贴近真实值；

• 效率：相比 EN 14210:2003（平衡，≥5min 等待），180s 即可完成检测，无需长时间等待，适合日常高效检测；

• 兼容性：可覆盖矿物油与酯类油，适用范围广，且符合国际标准 IEC 60296:2020 的推荐要求。