Трансформаторное масло (стр. 6 )

Дисалицилиденэтилендиамин взаимодействует с солями меди по следующей реакции:

Образующийся комплекс был выделен в виде кристаллов и идентифицирован методом рентгенофазового анализа [Л. 3-49].

Интересно отметить, что, как правило, эффективные деактиваторы содержат функцииональную группу (амино, карбонил, карбоксил, окиси и др.) в ортоположении, а ингибиторы — предпочтительно в параположении.

Деактиваторы дисалицилиденэтилендиамин, 8-оксихинолин и антраниловая кислота были испытаны в лабораторных условиях и в трансформаторах на стенде ВТИ с положительным результатом.

Для примера приводим (табл. 4-2) данные испытания базового масла фенольной очистки из сернистых нефтей (серы 0,4%) в чистом виде и с присадками: ингибитором 2,6-дитретичный бутил-4-метил-фенол (ионолом) и деактиватором дисалицилиденэтилендиамином в трансформаторах на стенде [Л. 4-29, 4-42].

Деактиватор задержал образование водорастворимых (наиболее агрессивных) кислот почти в течение всего периода испытания (>650 ч). В этих же условиях применительно к тому же маслу добавление 0,3% ингибитора практически не изменило склонности его образовывать водорастворимые кислоты (45 ч для базового масла, 50 ч — для ингибированного).

Подобным же образом наличие деактиватора сказалось на росте кислотного числа масла. За 650 ч испытания кислотность базового масла выросла с 0,02 до 0,18 мг КОН, т. е. на 0,16 мг КОН, а при наличии деактиватора — с 0,02 до 0,05, т. е. всего лишь на 0,03 мг КОН.

Таблица 4-1.

Синергическое действие ингибиторов с антраниловой кислотой

[окисление по методу Международной электротехнической комиссии (МЭК), катализаторы — нафтенаты меди и железа, по 0,0005% вес] [Л. 4-34]

Характеристика масла	Результат окисления
Углерода в ароматических циклах Са, %	Серы, %	Базовое масло	Базовое масло +0,25%	Базовое масло +0,02% антраниловой кислоты + 0,25% фенил-b-нафти-ламина
Осадок, %	Кислотность, ме КОН	фенил-b-нафтиламина	2,6 дитретбутил-4-метилфенола
Осадок, %	Кислотность, ме КОН	Осадок, %	Кислотность, ме КОН	Осадок, %	Кислотность, ме КОН
11,2	<0,06	0,17	0,51	0,17	0,72	0,10	0,10	0,03	0,07
4,0	<0,05	0,14	0,62	0,03	0,06	0,01	0,04	0,01	0,00
3,0	<0,05	0,11	0,60	0,02	0,05	0,01	0,05	0,02	0,01
9,5	<0,05	0,15	0,53	0,06	0,21	0,02	0,11	0,03	0,01
8,3	<0,47	0,12	0,52	0,03	0,06	0,01	0,04	0,03	0,00
10,6	<0,05	0,11	0,43	0,12	0,02	0,02	0,16	0,01	0,02

Таблица 4-2.

Результаты испытания в трансформаторах на стенде базового масла фенольной очистки (серы 0,4%)в чистом виде и с различными присадками

Характеристика масла	Склонность к образованию водорастворимых кислот	Через 750 ч испытания
Выход кислот через 100 ч испытания, мг КОН	Срок по истечении которого водная вытяжка из масла стала явно кислой (0,014 мг КОН), ч	Кислотное число, мг КОН	Осадок, %	tg b при 20 0С, %	Потери прочности на разрыв, %	Потеря веса медной пластины, г/м2
Киперной ленты	Кабельной бумаги
Базовое масло	0,025	45	0,19	0,025	0,38	64	58	–4
То же +0,05% деактиватора дисалицилиденэтилендиамина	0,006	>650	0,09	0,009	0,10	14	15	–23
То же +0,3% ингибитора 2,6-дитретичного бутил-4-метилфегола	0,024	50	0,13	0,004	0,008	61	52	–6

Наименование присадок	Формула	Свойства присадок
ингибирующие	деактивирую-щие	пассивирую-щие
2,6-дитретичный бутил-4-метилфенол (ионол)		Очень сильные	Отсутствуют	Слабые
Антраниловая (о-амино-бензойная) кислота		Слабые	Очень сильные	Сильные (пленка не­устойчивая)
8-оксихинолин		Отсутству-ют	Очень сильные	Отсутствуют (усиливает каталити­ческое действие металлической меди)
Параоксидифениламин		Сильные	Имеются	Отсутствуют
4,4'-диаминодифенилди-сульфид		Очень сильные	Слабые	Сильные(пленка устойчивая)
Салицилиденэтилендиа-мин		—	Очень сильные	Отсутствуют
Никотиновая (метапири-дан-карбоновая кислота)		Отсутству-ют	Сильные	Сильные (пленка устойчивая)
5,7-дибром-8-оксихинолин		Отсутству-ют (потенциа-ль­ные)	Имеются	Отсутствуют (усиливает каталитическое действие металличес-кой меди)
Пирамидон (1-фенил-2,3-диметил - 4- диметиламин -5-пиразолон)		Очень слабые	Отсутствуют	Отсутствуют

По истечении 650 ч, за которые деактизатор израсходовался, масло начинает окисляться так, как будто оно не содержало никаких добавок, или даже быстрее.

Деактиватор имеет преимущество перед ингибитором (ионолом) и по способности предотвращать разрушение твердой изоляции. Так, потеря прочности киперной ленты в расчете на исходную за время испытания составила для базового масла в чистом виде 64%, с 0,3% ингибитора— 61% и с 0,05% деактиватора — всего лишь 14%. В то же время ингибитор ионол превосходит деактиватор по способности тормозить реакции конденсации и окислительной полимеризации, ведущие к образованию осадка (у масла без присадок 0,025%, а с ингибитором 0,004% и деактиватором 0,009%) Существенным недостатком деактиватора является повышенная склонность его способствовать растворению металлической меди. Так, растворяющая способность чистого масла по отношению к меди составляет 4 г/м2, в присутствии ионола 6 г/м2, при наличии 0,05% дисалицилиденэтилендиамина 23 г/м2, 8-оксихинолина 100 г/м2 однако значение этого показателя в практике не слишком велико, так как, во-первых, медь в трансформаторах почти полностью защищена лаком и, во-вторых, указанные величины коррозии малы; так, при коррозии 23 г/м2 уменьшение толщины медной пластины за весь период эксплуатации масла составляет всего лишь 0,01 мм. Полной противоположностью им в этом отношении является деактиватор-пассиватор и слабый ингибитор антраниловая кислота. Она не только не увеличивает коррозионную агрессивность масла по отношению к меди, но даже уменьшает ее.

На пути внедрения антраниловои кислоты лежит препятствие чисто психологического характера. Дело в том, что при добавлении к свежему маслу антраниловой кислоты увеличиваются его кислотность и содержание водорастворимых кислот. Эксплуатациионный персонал привык считать масло непригодным, если оно содержит водорастворимые кислоты. Мы считаем, что это препятствие будет преодолено в ближайшее время, поскольку указанная кислота не только не ухудшает эксплуатационные свойства масла, но даже в значительной степени улучшает их.

Особенно перспективно применение деактиваторов, в частности антраниловой кис-лоты, в смеси с ингибиторами— фенил-b-нафтиламином и др. [Л. 4-34].

Таким образом, хорошими антиокислителями к изоляционным маслам являются ионол, антраниловая кислота и дисалицилиденэтилендиамин. Последние, в особенности антраниловая кислота, кроме того, снижают tgb масла, обусловленного наличием мыл.

Отличительной особенностью применения трансфор­маторных масел по сравнению с другими видами масел, является воздействие на них электрического поля при относительно невысокой температуре.

Характерная для современной энергетики тенденция к росту рабочих напряжений (до 500—750 кв и выше) приводит к необходимости усиления в трансформаторах продольной и главной, катушечной и межвитковой, изоляции. Ограничения в весе и габаритах трансформаторов, накладываемые возможностями транспортировки их, приводит к уменьшению изоляционных промежутков. Последнее связано с сужением масляных каналов и, следовательно, с повышением в них напряженности электрического поля. Таким образом электрическое поле становится важным фактором старения масла, действие этого поля может проявляться в различных формах.

5-1. ВЛИЯНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ ОТНОСИТЕЛЬНО НЕВЫСОКОЙ НАПРЯЖЕННОСТИ НА СТАРЕНИЕ МАСЛА

Электрическое поле относительно невысокой напряженности (до 50 кв/см), воздействие которого проявляется в жидкой фазе, т. е. непосредственно в среде масла, особым образом направляет процесс окисления масла при рабочих температурах трансформатора. При работе трансформаторов поле такой напряженности создается в горизонтальных масляных каналах обмоток, масляных промежутках главной изоляции, а также в пространстве между токоведущими частями (обмотки, шины, вводы высокого напряжения) и баком трансформатора (рис. 5-1 и 5-2). При эксплуатации трансформаторных маслонаполненных вводов, которые применяются в аппаратах на классы напряжения 35 кв и выше, масляных выключателей и устройств для переключения трансформаторов под нагрузкой жидкий диэлектрик также находится в зоне действия электрического поля.

Долгое время существовало мнение [Л. 5-2, 5-3], что электрическое поле не является фактором, оказывающим влияние на окисляемость трансформаторных масел. Исследования, выполненные в этой области в более поздний период, позволяют сделать иные выводы.

В [Л. 5-4] на основании анализа большого статистического материала показано, что при окислении трансформаторного масла в электрическом поле напряженностью 10 кв/см в лабораторном приборе (рис. 5-3) количество образовавшегося осадка оказалось на 18—20%, а кислотное число на 6—10% больше, чем в опытах без поля. Известно еще несколько исследований, которыми установлено влияние электрического поля на старение нефтяных масел [Л. 5-5—5-11].

Для изучения характера воздействия электрического поля переменного тока на окисление трансформаторного масла авторами были разработаны лабораторный метод и соответствующая аппаратура [Л. 5-12]. Форма прибора для окисления (рис. 5-4) и размещение его в термостате обеспечивают перемешивание масла в процессе окисления за счет конвекции, как это имеет место в трансформаторах. Объем прибора позволяет размещать в нем металлические катализаторы, твердые изоляционные материалы и масло (300 мл) в количествах, достаточных для анализа их обычными методами. Метод позволяет оценить и кинетику поглощения маслом кислорода.

Окисление осуществляется непрерывно в течение 44 ч в присутствии катализаторов — листовой электролитической меди (0,2 см2 на 1 г масла) и спирали из низкоуглеродистой стальной проволоки (0,3 см2 на 1 г мас­ла); температура окисления 100°С; напряженность электрического поля в масле 49 кв/см. Во избежание ионизации газа, находящегося в приборе, над поверхностью масла на крышке термостата установлен круговой заземленный экран.

Рис. 5-1. Схема расположения масляных каналов в обмотке и магнитопроводе трансформатора.

а — в случае многослойной цилиндрической обмотки; б — в случае дисковой петлевой обмотки; 1 —магнитопровод; 2 — обмотка регулировочная; 3 — обмотка 220 кв; 4 — обмотка 380 кв; 5 — охладитель.

Рис. 5-2. Схема распределения напряженностей электрического поля в изоляции [Л. 5-1] (напряженности в изоляции дисковой обмотки).

1 — межвитковые напря­жения; 2 — напряжения между катушками; 3 — градиенты напряжения вдоль обмотки; воздействия на главную изоляцию; 4 — на концевую изоляцию; 5 — на изоляцию в каналах рассеяния; 6 — на изоляцию относительно соседних обмоток, отводов, бака и т. д.; h —диаметр обмотки; L — высота обмотки; U — напряжение; 3 — земля.

Рис. 5-3. Прибор для окисления трансформаторного масла в электрическом поле (ASEA — Anderson) [Л. 5-4].

1—стеклянный сосуд; 2 — уровень испытуемого масла; 3 — электрод высокого напряжения; 4 — заземленный электрод; (из меди и мало-углеродистой стали); 5—уровень теплоносителя в термостате; 6 — крышка прибора.

В первом приближении можно считать, что прибор представляет собой модель высоковольтной обмотки трансформатора, окруженную масляной изоляцией.

Кроме кинетики поглощения кислорода, определяют изменения основных химических и электрофизических показателей масла (количества кислот, осадка, воды, тангенса угла диэлектрических потерь и др.). В необходимых случаях имеется возможность производить определение состава газа, находящеегося в приборе, а также изучать взаимное влияние масла и твердых изоляционных материалов при их старении и оценивать коррозию металлов.

В общих чертах методика проведения окисления заключается в следующем.

В химически чистые приборы помещают катализаторы и заливают по 300 мл сухого профильтрованного трансформаторного масла. Приборы размещают в гнездах жидкостного термостата, предварительно нагретого до 60—70° С. В течение 1 ч температура теплоносителя повышается так, чтобы температура верхнего слоя масла в приборах при подаче высокого напряжения на электроды составляла точно + 100° С. Необходимая температура теплоносителя устанавливается предварительно для каждого испытуемого масла. При установившейся температуре масла приборы проверяют на герметичность, после чего свободное пространство каждого из них сначала эвакуируют, а затем заполняют сухим кислородом (так же как и бюретки для замера количества поглощенного кислорода). Включают высокое напряжение, и этот момент принимают за начало окисления. Методика обеспечивает удовлетворительную воспроизводимость результатов.

Рис. 5-4. Прибор для окисления трансформаторного масла в электрическом поле.

1 — нижняя рабочая часть прибора (стекло); 2 — верхняя часть прибора (стекло); 3 — крышка термостата: 4 — уровень теплоносителя в термостате; 5 — наружный электрод (медь); 6 — внутренний электрод (медь); 7 —уровень испытуемого масла при окислении его в электрическом поле; 8 — уровень испытуемого масла в случае опытов по оценке воздействия на масло ионизированной газовой среды; 9 — место размещения катализатора.

Сравнительное изучение характера окислительных процессов в присутствии электрического поля и без него, проведенное по описанной выше методике на образцах типичных товарных трансформаторных масел, позволило обнаружить ряд интересных особенностей. Основные показатели этих масел приводятся в табл. 5-1.

При воздействии на окисляющееся масло электрического поля наблюдается не только ускорение процесса, но и изменение характера и соотношения конечных продуктов окисления (рис. 5-5 и табл. 5-2). В частности, обнаружено более интенсивное образование воды, пре­вышающее в 4—5 раз соответствующие значения, полученные в опытах без поля.

По современным представлениям образование воды может происходить в результате превращений первоначально образующихся одно - и двуосновных гидроперекисей (так называемые процессы интрамолекулярной перегруппировки) и при их распаде [Л. 5-13], а также в реакциях конденсации и окислительной полимеризации ряда продуктов окисления [Л. 5-14].

По-видимому, оба названные направления реакций интенсифицируются электрическим полем, однако какие из них приобретают в этих условиях превалирующее значение, пока не выяснено.

Образование воды в результате окисления углеводородов масла, ускоряемое в присутствии электрического поля, является одной из причин увлажнения масла при эксплуатации трансформаторов. Это, конечно, не исключает других источников увлажнения масла, находящегося в работающем трансформаторе: из окружающего воздуха (при соответствующих колебаниях температуры) или целлюлозной изоляции за счет ее подсушки.

Таблица 5-1

Физико-химические показатели трансформаторных масел

Наименование показателей	Происхождение масла
Из смеси Бакинских нефтей, выпуск	Из смеси эмбенских нефтей, выпуск	Импортное
1954 г.	1958 г.	1958 г.
Кислотное число, мг КОН/г	0,01	0,01	0,01	0,01
Вязкость кинематическая при 20° С. ест	26,6	26,6	26,8	27,6
tg 8 масла при 70° С, %	3,90	2,23	2,77	0,15
Плотность r204	0,8861	0,8846	0,8761	0,8793
Коэффициент преломления п20D	1,4891	1,4865	1,4790	1,4810
Структурно-групповой анализ, %:
Са	13,8	10,0	2,6	8,0
Сн	37,9	46,0	51,0	50,0

При окислении масла в электрическом поле заметна тенденция к изменению состава осадка в сторону уменьшения относительного содержания оксикислот и увеличения количества асфальтенов (табл. 5-3).

Таблица 5-2

Окисляемость трансформаторных масел в электрическому поле

Наименование показателей масла	Показатели после окисления трансформаторных масел
Из смеси бакинских нефтей, выпуск	Из смеси эмбенских нефтей, выпуск 1958 г.	Импортное
1954 г.	1958 г.
Напряженность поля, кв/см
0	49	0	49	0	49	0	49
кислотное число, мг КОН/е	0,10	0,13	0,04	0,08	0,20	0,25	0,04	0,05
Содержание водорастворимых кислот, мг КОН/е	0,032	0,049	0,018	0,028	0,025	0,048	0,008	0,006
Эсадок, % вес	0,02	0,04	0,04	0,05	0,06	0,07	0,02	0,01
Содержание воды, % вес.	0,003	0,017	0,004	0,009	0,004	—	0,003	0,005
tg b при 70°С, %	5,5	10,7	2,9	6,0	7,2	9,0	0,8	1,2
Поглощение кислорода, мл/100 г масла	28,5	48,5	21,0	25,0	38,0	45,0	19	25

В масле, которое подвергалось воздействию поля, видимые частицы осадка имеют значительно большие размеры (рис. 5-6).

Таблица 5-3

Характеристика осадка, образовавшегося при окислении трансформаторного масла

Фракции осадка	Содержание отдельных фракций в осадке, % (вес.) при напряженности электрического поля,, кв/см
0	49
Оксикислоты	54,0	37,0
Асфальтены	27,0	41,0
Карбены и карбоиды	28,0	30,0
Минеральная часть	3,6	1,3

Характерно накопление осадка в зоне максимальной напряженности поля (рис. 5-7). При этом осадок не располагается равномерным слоем, а образует отдельные участки продолговатой формы, которые близко отстоят друг от друга и ориентированы в направлении силовых линий поля. При окислении без электрического поля этого не наблюдалось.*

Это объясняется наличием определенных видов механического движения в жидких диэлектриках при воздействии неоднородного электрического поля [Л. 5-9, 5-15—5-17, 5-18, 5-19].

Укрупнение частиц осадка можно связать с тем, что они, будучи заряженными, как и всякие коллоидные частицы, под действием поля приобретают индуцированный дипольный момент. Другие подобные им частицы, а также дипольные молекулы поворачиваются к частице осадка полюсом обратного с ней знака, постепенно образуя вокруг нее оболочку. Таким образом, возникают сравнительно крупные сольватированные комплексы.

Явления, подобные описанным, наблюдаются при эксплуатации трансформаторов [Л. 5-20] и являются нежелательными. Так, например, осадок, накопившийся на поверхности обмоток, отводах, шинах, в масляных каналах трансформатора, ухудшает процессы теплоотдачи и, соприкасаясь с целлюлозной изоляцией, интенсифицирует ее старение. Вполне реальна опасность образования из частиц осадка проводящих мостиков в изоляции трансформаторов, что связано с уменьшением ее электрической прочности.

Заслуживает внимания то обстоятельство, что в газообразных продуктах окисления были обнаружены в относительно значительных количествах водород и метан (табл. 5-4).

Рис. 5-6. Микрофотография трансформаторного масла из бакинских нефтей 1954 г. после его окисления (в поле зрения видны частицы осадка).

а —в электрическом поле напряженностью 49 кв/см; б — без электрического поля.

До настоящего времени считалось, что выделение водорода и легких углеводородов типа C1—С4 из трансформаторных масел возможно лишь под влиянием дуги [Л. 5-21] сильных полей с напряженностью в масле порядка 150—200 кв/см [Л. 5-22] или же в случаях воздействия на масло ионизированного газа [Л. 5-23]. Конечно, при номинальных значениях напряженности поля в трансформаторе процессы газообразования в масле протекают менее интенсивно, чем в описанных в [Л. 5-21—5-23] случаях; тем не менее игнорировать их нельзя. Вообще говоря, образование газа в масле при определенных неблагоприятных условиях приводит к снижению электрической прочности всей изоляции трансформатора, а наличие газовых включений в среде масла создает благоприятные условия для развития в них ионизационных процессов [Л. 5-24—5-25], которые активно воздействуют на старение твердой и жидкой изоляции. 104

Рис. 5-7. Внешний вид приборов после окисления в них трансформаторного масла из бакинских нефтей 1954 г. (масло из приборов слито).

а — в электрическом поле напряженностью 49 кв/см; б — без электрического поля.

Таблица 5-4

Состав газа, взятого из прибора после окисления в нем трансформаторного масла

Газы	Содержание газа в смеси,(% объемн.) при напряженности электрического поля, кв/см
0	49
Водород	0	0,38
Метан	0	0,22
Непредельные углеводороды	Не обнаружены
Окись углерода	0,80	1,06
Углекислый газ и летучие продукты окисления	0,57	1,13

В качестве одного из вероятных объяснений газовыделения можно предложить следующее. В масле трансформатора всегда содержится некоторое количество растворенного воздуха, который при наложении поля (явление электрострикции) переходит в нерастворимое состояние и находится в масле в виде микроскопических пузырьков ионизированного газа. В результате бомбардировки ионами молекул углеводородов на границе поверхности пузырек—масло может происходить разрыв связей С-Н и С-С с образованием водородного и алкильного свободных радикалов. Расчеты [Л. 5-26] свидетельствуют об энергетической возможности подобных реакций при наличии электрического поля напряженностью 40 кв/см. Образовавшиеся при разложении углеводородов свободные радикалы в свою очередь интенсифицируют окислительный процесс.

Молекулярный водород и углеводородные газы, образующиеся в результате рекомбинации радикалов водорода между собой и с углеводородными радикалами, в дальнейшем можно рассматривать как вторичный источник образования микроскопических пузырьков газа, в которых протекают описанные процессы ионизации и разложения масла.

Данные (Л. 5-27, 5-28], относящиеся к исследованию кавитации жидкостей и образованию в них газовых пузырьков, свидетельствуют, что частицы газа в качестве первичных центров развития ионизационных процессов могут находиться в масле еще до того, как в нем обнаруживаются явления газовыделения. Могут быть и другие центры, стимулирующие газообразование, например пузырьки воды [Л. 5-29].

В трансформаторах, где, кроме жидкого диэлектрика, используются твердые изоляционные материалы на основе целлюлозы, первичное образование газа под воздействием высокого напряжения может происходить также за счет воды, содержащейся в целлюлозе [Л. 5-29].

К числу характерных особенностей процесса окисления трансформаторных масел в присутствии электрического поля относится более быстрый рост tgb масла по сравнению с аналогичными условиями, но без поля (см. табл. 5-2). В наибольшей степени это выявилось при окислении высокоароматизированных масел (увеличение tgb в 2 раза и более). Это явление связано с увеличением концентрации в масле продуктов окисления, носящих коллоидный характер, которые ответственны за рост tgb масла. Методика подготовки пробы масла перед измерением tgb исключала влияние на эту величину влаги и нерастворимого осадка.

Увеличение tgb трансформаторных масел после испытаний в условиях воздействия электрического поля отмечается и другими авторами [Л. 5-30]. Это позволяет заключить, что оценка склонности масел к увеличению tgb в процессе окисления без учета воздействия электрического поля не может быть признана достаточно полной и надежной.

Сказанное свидетельствует, что электрическое поле напряженностью, характерной для трансформаторов (до 49 кв/см), ускоряет окисление трансформаторных масел. При этом изменяется соотношение конечных продуктов окисления: образуется много воды и в заметных количествах выделяются водород и метан. Одновременно происходит коагуляция осадка и накопление его в зоне максимальной напряженности поля, что ухудшает условия охлаждения трансформатора и снижает электрическую (и механическую) прочность изоляции. Эти особенности окисления масла в присутствии электрического поля заставляют принимать во внимание действие его при проведении лабораторных испытаний масел с целью более близкого моделирования основных условий их работы в трансформаторе. В последнее время такая точка зрения поддерживается рядом исследователей, которые считают, что при оценке срока службы изоляционных материалов и конструкций следует учитывать эффект длительного воздействия напряжения [Л. 5-31—5-33].

5-2. ВЛИЯНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ НА ОКИСЛЯЕМОСТЬ ТРАНСФОРМАТОРНОГО МАСЛА ПРИ НАЛИЧИИ В НЕМ ИЗОЛЯЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ

Волокнистые материалы на основе целлюлозы (электротехнический картон, кабельная и телефонная бумаги) в комплексе с маслом образуют в трансформаторе единую изоляционную систему. В связи с этим важно оценить влияние целлюлозной изоляции на процесс окисления масла при одновременном воздействии на них электрического поля. К сожалению, известные литературные данные по этому вопросу весьма скудны. Эксперименты, проведенные в приборе, описанном выше (см. рис. 5-3), свидетельствуют, что окисление масла в контакте с целлюлозными материалами протекает более интенсивно, чем без них (табл. 5-5). Электрическое поле заметно ускоряет этот процесс. Особенно четко это можно проследить по кривым поглощения кислорода маслом. Обращает на себя внимание несоответствие между количеством поглощенного кислорода и содержанием в масле продуктов окисления, которое проявляется в большей степени, чем в аналогичных условиях без изоляции. Последнее связано с адсорбцией ряда продуктов окисления бумагой и картоном.

Таблица 5-5

Окисляемость трансформаторного масла в электрическом поле в присутствии электроизоляционных материалов

Наименование показателей	Показатели масла после
Окисления без поля	Окисления в электрическом поле 49 кв/см
Масло	Масло + бумага	Масло + картон	масло	Масло + бумага	Масло + картон
Количество кислорода, поглощенного маслом, мл/100 г масла	28,5	33,2	54,3	48,5	54,0	64,0
Кислотное число масла, мг/КОН	0,10	0,11	0,13	0,13	0,13	0,16
Содержание водорастворимых кислот, мг КОН/г	0,032	0,027	0,015	0,049	0,030	0,024
Содержание воды в масле, г	0,008	0,008	0,008	0,045	0,012	0,012
Содержание воды в твердой изоляции, г		0,024	0,075		0,028	0,100
Суммарное содержание воды в масле и в твердой изоляции, г	0,008	0,032	0,083	0,045	0,040	0,112
Теоретическое количество воды, которое могло образоваться при окислении масла за счет избыточного (по сравнению с опытами без изоляции) количества поглощенного им кислорода, г		0,008	0,037		0,008	0,040

Примечания: 1 Перед началом опытов влага в изоляции отсутствовала. 2. Температура масла при окислении 100° С; продолжительность окисления 44 ч.

Наиболее интенсивно целлюлозой поглощаются низкомолекулярные кислоты [Л. 5-34] и вода [Л. 5-35].

Интересно отметить, что количество воды, накопившееся в бумаге и картоне в продолжение опыта, оказалось значительно большим, чем ее могло образоваться при окислении масла за счет повышенного расхода кислорода в опытах с материалами. Это можно объяснить тем, что часть воды, несомненно, высвободилась при разложении целлюлозы в процессе ее старения [Л. 5-35].

Более интенсивное окисление масла в присутствии картона (судя по кривым поглощения кислорода), который в данной серии опытов (табл. 5-5) имел равновеликую с образцами бумаги поверхность, связано с большим весом картона (толщина его в 4 раза превосходит толщину бумаги).

При окислении масла в электрическом поле в «присутствии материалов проявляются те же закономерности, которые были описаны выше для случаев окисления масла без изоляции: укрупнение частиц осадка, накопление последнего в зоне максимальной напряженности поля и др. Следует упомянуть, что на образцах изоляции, которые подвергались воздействию электрического поля, образовались темные пятна неправильной круглой формы диаметром около 5 мм. Это связано с осаждением на изоляции движущихся в электрическом поле частиц осадка. Подобного рода явления, очевидно, имеют место и в реальных трансформаторах.

Характерно, что в электрическом поле старение твердой изоляции (например, бумаги) ускоряется. Это можно связать с накоплением осадка на образцах изоляции, который агрессивно воздействует на нее [Л. 5-34], а также влиянием ионизационных процессов на разложение целлюлозы. Дополнительные сведения о старении целлюлозной изоляции можно найти в [Л. 5-36]. Приведенные выше данные свидетельствуют, что при совместном воздействии целлюлозных материалов и электрического поля на процесс старения масла ускоряющее действие этих факторов суммируется. Это обстоятельство имеет важное значение и должно приниматься во внимание при создании методов оценки стабильности масел.

5-3. ГАЗОСТОЙКОСТЬ МАСЕЛ В ЭЛЕКТРИЧЕСКОМ ПОЛЕ

Еще в начале нашего столетия было замечено, что в кабелях в процессе эксплуатации заметно ухудшается сопротивление изоляции и в масле появляются нерастворимые воскообразные продукты (Х-воск) [Л. 5-37—5-39]. Было установлено, что эти процессы связаны с возникновением в масле разрядов.