NB/T 42140-2017.Insulating liquids Oil- impregnated paper and pressboard-Determination of water by automatic coulometric Karl Fischer titration.
1范围
NB/T 42140规定了卡尔费休自动电量滴定法测定绝缘液体和浸油纤维素绝缘材料中水分含量的方法。
直接滴定法适用于40℃时黏度小于10m㎡/s,水分含量大于2mg/kg的低黏度绝缘液体。
气体抽提法适用于40C时黏度大于100m㎡/s,水分含量大于2mg/kg的高黏度绝缘液体。
油浸纸和纸板中水含量测定方法适用于水分含量为0.1%~20%的油浸纸和油浸纸板。
2规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注8期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。
GB/T 7597-2007 电力用油 (变压器油、汽轮机油)取样方法
YY 1001.1 玻璃注射器 第1部分:全玻璃注射器(YY 1001.1- -2004，ISO 595-1-1986， ISO595-2-1987, NBQ)
3.2仪器
3.2.1操作原理
滴定池具有电解池的结构，由两个室组成，彼此经- -层多孔膜相连接。阳极室内装有试剂和试样混合液(阳极溶液),阴极室(发生器)内装有无水试剂( 阴极溶液)，隔膜的两侧装有电解电极。
注:也可使用无多孔隔膜的滴定仪。

ICS29.040.10
备案号：61515-2018
中华人民共和国能源行业标准
NB/T42140—2017
绝缘液体
油浸纸和油浸纸板
用卡尔费休自动电量滴定法测定水分Insulating liquidsOil-impregnated paper and pressboard-Determination of water by automatic coulometricKarlFischer titration(IEC60814:1997,MOD）
2017-11-15发布
国家能源局
2018-03-01实施
规范性引用文件
低黏度绝缘液体（直接滴定法）3
高黏度绝缘液体（气体抽提法）4
5浸油纸和浸油纸板中水分含量的测定目
附录A（资料性附录）油浸纸和油浸纸板的取样方法参考文献
NB/T42140—2017
NB/T42140—2017
本标准按照GB/T1.1一2009《标准化工作导则第1部分：标准的结构和编写》给出的规则起草。本标准修改采用IEC60814：1997《绝缘液体油浸纸和油浸纸板用卡尔费休自动电量滴定法测定水分》。
本标准与IEC60814：1997的技术性差异：根据我国实际需要，将IEC60814中的规范性引用文件IEC60475：1974《液体电介质取样方法》改为GB/T7597《电力用油（变压器油、汽轮机油）取样方法》；将ISO595-1：1986《可重复使用的全玻璃或金属和玻璃医用注射器第1部分：尺寸》及ISO595-2：1987《可重复使用的全玻璃或金属和玻璃注射器用于医用第2部分：设计、性能要求和试验》改为YY1001.1《玻璃注射器第1部分：全玻璃注射器》；将IEC60567：1992《从充油电气设备中取气体和油样品以及游离气体和溶解气体的分析导则》改为DL/T722《变压器油中溶解气体分析和判断导则》，并将其列入标准的参考文献。
本标准由中国电器工业协会提出。本标准由全国绝缘材料标准化技术委员会（SAC/TC51）归口本标准起草单位：中国石油天然气股份有限公司兰州润滑油研究开发中心、机械工业电工材料产品质量监督检测中心、中国电力科学研究院有限公司、河南省电力公司电力科学研究院。本标准主要起草人：王会娟、罗传勇、马书杰、于会民、张绮、王建一、寇晓适。本标准为首次制定。
1范围
绝缘液体油浸纸和油浸纸板
用卡尔费自动电量滴定法测定水分NB/T42140-2017
本标准规定了卡尔费休自动电量滴定法测定绝缘液体和浸油纤维素绝缘材料中水分含量的方法。直接滴定法适用于40℃时黏度小于100mm2/s，水分含量大于2mg/kg的低黏度绝缘液体。气体抽提法适用于40℃时黏度大于100mm2/s，水分含量大于2mg/kg的高黏度绝缘液体。油浸纸和纸板中水含量测定方法适用于水分含量为0.1%～20%的油浸纸和油浸纸板2规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T7597一2007电力用油（变压器油、汽轮机油）取样方法YY1001.1玻璃注射器第1部分：全玻璃注射器（YY1001.1—2004，ISO595-1-1986，ISO595-2-1987,NBQ)
3低黏度绝缘液体（直接滴定法）3.1化学机理
卡尔费休滴定中发生的反应较复杂，但本质上是碘、二氧化硫、有机碱和醇在有机溶液中与水起反应。早期的卡尔费休试剂使用吡啶和甲醇，其反应可表示为：HO+I+SO2+3CsH,N—2CH,N·HI+CHsNSO3C,H,NSO+CH,OH+C,H,NHSO,CH
根据不同绝缘液体的滴定需要，也可应用其他的有机碱/醇混合物。对于某些绝缘液体的滴定可以且有必要使用有机碱/醇组合。(1)
在卡尔费休电量滴定中，试样与碘化物离子和二氧化硫的有机碱/醇溶液相混合，由电解产生碘，并按式（1）和式（2）相似的方式与水起反应。根据法拉第定律，产生的碘与电量成正比，其反应式可表示为：
21--2e—→+12
按式（1），1mol碘与1mol水按化学当量反应，使之1mg的水相当于10.72C（库仑数）。根据此原理，可直接由电解所需的电量（库仑数）来计算水分含量。3.2仪器
3.2.1操作原理
滴定池具有电解池的结构，由两个室组成，彼此经一层多孔膜相连接。阳极室内装有试剂和试样混合液（阳极溶液），阴极室（发生器）内装有无水试剂（阴极溶液），隔膜的两侧装有电解电极。注：也可使用无多孔隔膜的滴定仪。1
NB/T42140—2017
如式（3）所示，电解产生的碘，按式（1）和式（2）的方式与水反应。用一对浸入阳极溶液的铂电极检测反应的终点。在滴定终点时，多余的碘使铂电极对产生去极化作用，致使电流/电压比发生变化，从而启动终点指示器，同时电流积分器停止工作。电流积分器对电解过程中消耗的电流进行积分，根据法拉第定律计算出水分当量，最后以微克（ug）为单位显示水分含量。
3.2.2仪器说明
3.2.2.1卡尔费休滴定仪
试验所用仪器为卡尔费休滴定仪。卡尔费休滴定仪采用专利电路，其连接形式如图1所示。4
说明：
1——滴定池：
2—检测电路：
3—电流调节器电路（稳流电路）：4直流电源（电解）：
5—终点指示器：
6—电流积分器：
7—电磁搅拌器。
图1卡尔费休滴定仪连接形式
3.2.2.2滴定池
图2为滴定池示例，随着技术的发展，也可能会出现符合本标准技术要求的其他新的设计。滴定池中的仪器组成包括：
玻璃滴定瓶，带有进样口和排气阀（任选）。聚四氟乙烯盖，连接到滴定瓶上，盖上面有三个孔用于插入电极和干燥管。一发生器装置（阴极室），由一根下端用隔膜封闭的玻璃管组成，在隔膜的两边都装有铂电极。注：隔膜可由离子交换膜、烧结多孔板、陶瓷过滤器或其他体系组成，用其来阻止两种溶液扩散，并能允许产生足够大的电解电流。
检测电极，用于测定电位或电流的铂电极对。涂有聚四氟乙烯的搅拌棒。
干燥管，防止滴定池和发生器受环境中湿气的影响。硅橡胶密封膜，密封进样口用。建议在使用前十字切口处理，以便可以用钝的平头针注入试样。必要时，应更换密封膜，以防漏气。如试验时仪器出现大的漂移，则说明漏气。2
说明：
滴定瓶（阳极室）：
一进样口；
一排气阀：
聚四氟乙烯盖：
发生器装置（阴极室）：
一电位测量用的铂电极对：
一涂聚四氟乙烯的搅拌棒：
干燥管。
3.2.2.3检测电路
图2滴定池示例
NB/T42140—2017
检测电路用于将直流恒定电压或交流恒定电流加到检测器铂电极对上，以使能根据极化电流或电压的变化来测定终点。
3.2.2.4电流调节器电路
电流调节器电路能按照来自检测器电路的信号控制电解过程。3.2.2.5直流电源
电解过程用直流电源进行。
3.2.2.6终点指示器
终点指示器用于显示电解过程达到终点。NB/T42140—2017
3.2.2.7电流积分器
电流积分器用于测量滴定过程中因电解而消耗的电量，然后计算并显示相应的水分含量，以微克（μg）计。
注：某些仪器已装上计算器，对测定的试样能自动显示水分含量。3.2.2.8电磁搅拌器
保持恒速的电磁搅拌器，能保证溶液充分分散（通常滴定瓶内的物质并不总是单一相，因为大多数绝缘液体与试剂液体不是完全可混溶的）。3.3试剂与辅助材料
警告：有些试剂可能危害健康，需妥善处理。3.3.1试剂
试验所用的试剂有：
可以根据所用的仪器型号和被测试绝缘液体的需要从市场上购置已配制好的试剂。一一甲醇基试剂和某些硅酮化合物会发生干扰反应。此外，某些醛类、酮类和共轭不饱和有机酸之间也会发生类似反应，这些化学物质作为降解产物或杂质存在于液体中，这时建议不要使用甲醇基的试剂。
注：某些绝缘液体可能需要使用附加的或其他替代溶剂。3.3.2辅助材料
试验所用辅助材料有：
中性溶液，含有约20mg/mL水的甲醇。一干燥剂，如无水高氯酸镁或变色硅胶。一润滑脂，聚四氟乙烯的石油烃类或氟代烃类一试样进样和测试用玻璃注射器，根据YY1001.1的规定，注射器容积为10mL和5mL，针长100mm，针孔直径为1mm。建议使用钝的平头针，以减少对橡胶片的破坏。3.4仪器准备
准备并安装仪器，装好试剂，按仪器说明书进行仪器稳定化程序操作。3.5取样
如果试样除测试水分含量外还需进行其他成分测试，则必须先进行水分测试。3.5.1常规取样方法
常规试验应按GB/T7597—2007中3.1的规定取样，取样瓶应在115℃土5℃的烘箱中加热干燥16h～24h。3.5.2推荐取样方法
为获得较高的准确度，尤其是当水分含量比较低时，应按GB/T7597一2007中3.2的方法取样。取样瓶准备按GB/T7597一2007中3.7进行。注射器和针头应拆开，并在115℃土5℃下至少干燥8h，然后将其放置在有无水硅胶的干燥器内冷却，直到使用时再取出。注：若取组合样品或平均样品，则可能会影响测定的准确度，因此不建议这样取样。4
3.5.3样品贮存
样品从取样到分析测试期间的时间不应超过7天，且应避光贮存。3.6程序
NB/T42140-2017
对于已收集在玻璃瓶中的试样：将干净的玻璃注射器和合适尺寸的注射针放于115℃土5℃、鼓a）
风良好的烘箱中干燥，然后放入干燥器中冷却。将绝缘液体吸入注射器，注意针头应在液面以下。立即盖好玻璃瓶，使注射器保持垂直且针尖朝上，排出全部气泡。将注射器内的液体排空，重新用注射器吸液并称重，准确到0.1g。对于已收集在注射器内的试样：排出约2mL试样冲洗针头，称重注射器，精确到0.1g。所需试样的量根据试样预期的水分含量确定。但对于大多数新的或已使用过的绝缘液体，当其水分含量在2mg/kg～100mg/kg时，其最佳取样量为5mL。b）按仪器说明书操作仪器开关使其开始电解，并将试样通过隔膜注入滴定瓶中，针尖不可接触到试剂表面。重新称重注射器，并记录注入试样的质量m1，以克（g）计。确保注入的试样与试剂充分混合，在仪器达到自平衡后或在滴定过程中，搅拌器的速度应保持恒定。
c）滴定至终点，从显示器上读出被测试样的水分含量（m2），以微克（μg）计。d）用样品将注射器冲洗两次，按步骤a）重新注入试样并称重，并按b）和c）步骤重复测定。e）经数次测试后可能已累积了很多试样液体，按照使用说明书，根据阳极和阴极的液位情况，弃掉多余的试样液体，并使仪器重新达到平衡。经数次抽液后，应重新将新的溶液注入滴定瓶和发生器电极，重复平衡步骤。3.7计算结果
水分含量=m2/ml
式中：
m2—滴定测得的水分含量，ug：m试样的质量，g。
3.8报告
试样的水分含量以两次测定的平均值表示，以mg/kg为单位，精确到整数。注：有些仪器注入试样的量以毫升（mL）计，则水分含量也可以mg/L为单位表示。3.9精度
3.9.1重复性
同一操作者，在同一实验室，使用同一台仪器，按相同的操作方法，对同一试样进行的两次测定结果之差在95%置信水平下不大于0.60Vx（mg/kg），其中x为两次测定的平均值。3.9.2再现性
不同操作者，在不同实验室，使用不同仪器，按相同的操作方法，对同一试样测得的两个单一、独立的测定结果之差在95%置信水平下不大于1.50x（mg/kg），其中x为两次测定的平均值。5
NB/T42140—2017
4高黏度绝缘液体（气体抽提法）4.1方法概述
将已知量的绝缘液体在卡尔费休仪中的密闭瓶内加热，借助干燥的氮气流吹扫将水分转移到滴定池中，然后进行库仑滴定。
注：用适当溶剂稀释后，也可用第3章中的方法对高黏度绝缘液体进行水分含量的测试。该方法的精确度取决于稀释度、水分含量和所选用溶剂的黏度等因素的影响。4.2仪器与试剂
图3所示为卡尔费休滴定仪和气体抽提装置示意图，包括以下部分：a）
滴定仪：自动库仑卡尔费休滴定仪（见3.2)；b)
蒸发器：100mL玻璃瓶，带氮气进气管，内径1.25mm（见图4）；加热器：清洁、透明的可通电玻璃加热器：温度控制器：自动控制，精度土2℃：d)
载气：氮气，工业级，水分含量小于10uL/L：载气干燥剂：一个硅胶柱和两个五氧化二磷柱：与3.3中所列的试剂相同。
注：当存在干扰物质时，需要选用合适的试剂并需要直接注入试样。说明：
流量计：
3、4-
硅胶干燥管：
五氧化二磷干燥管：
备有加热器的蒸发玻璃瓶：
温度控制器：
滴定室：
控制装置
图3卡尔费休滴定仪和气体抽提装置示意图6
说明：
1—氮气入口管：
2热电偶：
3——样品注入口；
4氮气和蒸发水出口管：
5加热器：
6—排液阀。
4.3程序
图4备有加热器的蒸发器玻璃瓶
a）按3.4的步骤操作卡尔费休滴定仪。NB/T42140—2017
由蒸发瓶的进样口隔膜注入足量的基础绝缘液体（约10mL）到蒸发瓶中，使其淹没氮气进口b)
管头以能使气体可以鼓泡。该基础绝缘液体可以为被测试样，或任何其他不与试样发生反应的混合液体，且在测试温度下时其黏度与待测试样相近。将蒸发器装置的温度设置为130℃土5℃，并使其温度稳定。用干燥氮气以50mL/min~c）
200mL/min的流速吹扫整个系统，直至充分地干燥绝缘液体（此时背景电流显示一个小的且稳定的读数）。
打开滴定开关，按步骤f）和g）对此绝缘液体进行两次空白试验，每次进行10min。如果两次d)
空白试验测得的水分含量相差在5ug以内，则取两次的平均值（m,）；如果两次空白试验测得的水分含量相差大于5ug，则需进一步干燥绝缘液体。用注射器【针头最小尺寸为2mm（内径）或其他取样器向蒸发器内注入适量的试样液体（m），e
注入试样前后分别称量注射器以得到准确的试样质量。当水分含量大于10mg/kg时，取10g试样：当水分含量小于10mg/kg时，则取20g土5g试样。f
关闭主机上的滴定开关，或停止滴定功能，等待10min使蒸发出的水分聚集到滴定池中。g）10min后再启动开关并使其滴定到终点。7
NB/T42140-2017
h）从卡尔费休仪上读取滴定的水分含量（mz）。注：当水分含量高于50mg/kg且（或）试样质量为10g时，水分有可能并未完全蒸发，这时应按步骤e）、f）再次进行测定，但应延长滴定时间或减少试样质量，对于某些滴定仪，可通过将滴定时间设得足够长来达到此目的。
为确保运行条件稳定，可再进行一次10min的空白试验。如果测定值与原空白值m，的差值在5ug以内，则不需要进一步滴定。重复进行一次试验。
注：在日常测定中，试验步骤d）和i）可省略，步骤f）和g）中的10min也可减小到1min。4.4计算结果
按下式计算水分含量：
水分含量（mg/kg）=（m2-m，）/m式中：
m——空白试验中测得的水分含量平均值，ug：m2——在样品分析过程中滴定测得的水分含量，ug;m—试样的质量，g。
4.5报告
试样的水分含量取两次测定结果的平均值，以mg/kg为单位，精确到整数。5浸油纸和浸油纸板中水分含量的测定5.1用甲醇萃取后测定水分含量
5.1.1试剂与材料
除3.3中所列的试剂和材料外，还需要a）甲醇，分析纯，水分含量约为0.05%：b）无氯的合适溶剂，工业级；
c）镁屑。
警告：有些试剂可能有害健康，需妥善处理。5.1.2仪器
试验仪器有：
a）卡尔费休滴定仪，见3.2。
甲醇蒸馏器。
干燥过的容器，用于收集蒸馏过的甲醇。容器装有干燥管以防止大气中水分进入。容器下部装c）
有排气阀及球形接头与萃取管相连接（见图5）。d)
带有刻度的不漏气的萃取管，容积约为50mL。e)
金属镊子。
说明：
一甲醇容器的下部：
2——真空泵：
3—三通阀：
标准19/9球形磨口接头（球凸部）：5——标准19/9球形磨口接头（球凹部）；6——上阀门：
7——萃取管，容量125mL：
8——下阀门：
一锥形磨口接头14/23。
图5甲醇容器和萃取管图示
5.1.3仪器准备
NB/T42140—2017
清洗玻璃器具和金属镊子以除去残留试样的方法：先用合适的洗涤液或肥皂水或无氯溶剂洗涤，再用温水洗涤，然后用去离子水洗涤，排干水后再用甲醇洗涤。将洁净的器具放于115℃土5℃的烘箱内干燥，然后放入干燥器中冷却至室温。5.1.4程序
通过镁屑蒸馏甲醇，使其水分含量降至200mg/kg以下。将蒸馏过的甲醇收集在容器中，容器带a
有填充高氯酸镁的干燥管以防大气中水分进入。测定已蒸馏过的甲醇中的水分含量并记录结果。b）取一个装有纸或纸板试样的萃取管或将纸或纸板试样装入萃取管。取样方法参见附录A。注1：控制试样质量，使其被测水分含量介于1mg～4mg。注2：如果纤维素材料太厚，建议将其切碎，以保证得到更好的萃取效果，在操作中应注意防止和周围环境发生任何水分交换。
将萃取管与装有干燥甲醇的容器相连接，打开萃取管上的阀门，连接真空管并抽真空（时间很c免费标准下载网bzxz
短）。用滴管加入1mL～10mL的甲醇，关闭阀门并断开真空管。9
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