Трансформаторное масло (стр. 23 )

Рис. 5-14. Влияние напряжения на газостойкость масел.

С целью лучшей дифференциации масел по газостойкости выбрано напряжение 10 кв, при котором масла в наибольшей степени отличаются одно от другого.

Влияние температуры проверялось на деароматизированном белом масле в среде водорода при напряжении 10 кв. С увеличением температуры пропорционально повышается способность масла выделять газы (рис. 5-15). В [Л. 5-65, 5-66] показано, что для каждого масла имеется критическая температура, выше которой при заданном напряжении оно из газопоглощающего становится газовыделяющим.

Еще одним фактором, влияющим на газостойкость масла в ионизированной среде, является частота изменений знака электрического поля.

Рис. 5-15. Влияние температуры на газостойкость белого масла.

Имеются данные [Л. 5-62, 5-67], свидетельствующие о том, что с повышением частоты газостойкость масел падает. Например, в атмосфере воздуха при частоте 500 гц газовыделение маслом ускоряется в 4—6 раз по сравнению с опытами при частоте 50 гц. Это обстоятельство предлагают использозать для сокращения продолжительности испытаний масел на газостойкость.

Однако следует указать, что как большинство исследований, так и стандартные испытания масел на газостойкость в ряде стран проводятся при 50 гц.

Влияние газовой среды. В работе [Л. 5-65] влияние газовой среды на газостойкость масел изучалось в приборе типа Беннета. Опыты проводились как в среде чистых газов — водорода или азота, так и в воздухе, в течение 100 мин при напряжении 10 кв и 30 мин без электрического поля (рис. 5-16).

В среде водорода деароматизированные масла (белое— медицинское вазелиновое и трансформаторное из эмбенских нефтей, очищенное серным ангидридом) (выделяли, а высокоароматизированные (трансформаторные масла из анастасиевской нефти и гидроочищенное из сернистых нефтей) поглощали газ.

В атмосфере чистого азота (в отличие от водорода) обе группы масел независимо от состава выделяли газ, причем деароматизированные масла в большей степени [Л. 5-62, 5-64, 5-65].

В [Л. 5-68, 5-69] указывается на возможность реакций ионизированного азота с углеводородами с образованием аминов. Установлено [Л. 5-70], что скорость взаимодействия «активного» азота с углеводородами зависит от строения последних: нефтяное масло слабее реагирует с ионизированным азотом, чем полибутилены. Обильное образование аминов при этих процессах подтверждается анализом газа в газовом пространстве трансформаторов, работающих с азотной подушкой [Л. 5-62].

В [Л. 5-62] есть указания, что нафталин в концентрации 0,06 и 0,15 мол. % и тетралин при содержании 0,15 мол. % так сильно повысили газостойкость масла, что оно стало поглощать газы даже в среде ионизированного азота. Предполагают, что эти углеводороды взаимодействуют с «активным» азотом.

При воздействии ионизированного воздуха [Л. 5-62, 5-65] в начале опыта все масла поглощали газ, а потом выделяли его, причем у деароматизированных масел скорость поглощения была меньшей, а скорость выделения большей, чем у ароматизированных.

В атмосфере воздуха одновременно протекают реакции окисления масла кислородом и процессы, характерные для азотной среды.

Скорость реакций окисления в этих условиях велика, и поэтому вначале масла поглощают кислород, а затем то мере израсходования его протекают процессы в среде азота. Однако скорость поглощения в этом случае (в окисленном масле) существенно больше, чем скорость поглощения в чистом азоте. В [Л. 5-62] это объясняется большей неустойчивостью к разложению окисленного масла или способностью окисленного масла развивать процессы разложения в незатронутых молекулах углеводородов масла.

Рис. 5-16. Газостойкость масел в атмосфере различных газов.

а — в атмосфере водорода; б — то же азота; в — то же воздуха. 1 — белое масло; 2 — деаро-матизированное масло из эмбенских нефтей+0,2% присадки ионола; 3 — масло из сернистых нефтей гидроочищенное; 4 — масло из анастасиевской нефти кислотно-щелочной очистки.

По ряду соображений большинство исследователей в качестве газовой среды чаще всего использует чистый водород (99,95%).

5-4. СОСТАВ ПРОДУКТОВ, ОБРАЗУЮЩИХСЯ ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ РАЗРЯДОВ НА МАСЛА

При воздействии разрядов на масла различного происхождения независимо от газовой атмосферы (водород, азот, воздух) основным образующимся газом является водород [Л. 5-55, 5-71]. Кроме того, в атмосфере водорода образуются метан, этан, этилен, ацетилен, пропан, пропилен и другие углеводородные газы [Л. 5-23, 5-56, 5-71]. В среде азота, помимо этих газов, возможно присутствие аминов [Л. 5-62] и аммиака [Л. 5-72]. Состав соединений, содержащих азот в газовой и жидкой фазах, изучен слабо. В атмосфере кислорода, кроме водорода и углеводородных газов, могут присутствовать летучие продукты окисления (пары воды, низкомолекулярные перекиси, альдегиды, спирты, кислоты, СО2, СО) и озон.

Наконец, при опытах в воздушной среде газ будет содержать, очевидно, всю гамму названных выше продуктов. Все эти сведения носят, однако, отрывочный, не всегда связанный с составом жидкой фазы, а иногда предположительный характер, что объясняется методическими трудностями в анализе газов и жидкой фазы.

В работе [Л. 5-56] установлено, что в приборе типа Пирелли в атмосфере водорода при напряженности поля 70 кв/см и температуре 90° С после испытания в течение 32 я масла различных вязкости и происхождения, а также фракций нафтено-парафиновые и ароматические, выделенные из этих масел, претерпевают необратимые превращения, проявляющиеся в увеличении молекулярного веса, вязкости, йодного числа и tgb (табл. 5-8).

Характерно, что изменения указанных показателей, в том числе йодного числа, происходят независимо от того, с газовыделением или газопоглощением работает масло. Авторы настоящей работы предполагают, что образование непредельных углеводородов при поглощении водорода может идти по схеме

Ряд исследователей [Л. 5-23, 5-56, 5-73] указывает, что в среде ионизированного водорода образуется «Х-воск».

Влияние химического состава масел на их газостойкость. В [Л. 5-56] в приборе типа Пирелли (70 кв/см, 90° С) изучалась в течение 32 ч газостойкость масел различного происхождения и различающихся по углеводородному составу. В результате показано:

Нафтено-парафиновые фракции углеводородов склонны к газовыделению в большей степени, чем масла, из которых они выделены. Углубление очистки приводит к увеличению газовыделения. Добавление ароматических углеводородов к нафтено-парафиновым уменьшает склонность последних к газовыделению. Склонность масел и их нафтено-парафиновых фракций к газовыделению увеличивается при снижении вязкости. Нафтено-парафиновые фракции, выделенные из масел разных нефтей, но близких по вязкости, оказываются близкими по газовыделению.

По данным [Л. 5-56] имеется прямая зависимость между газостойкостью масел и содержанием в них ароматических углеводородов; когда содержание ароматических достигает 20%, масло становится газопоглощающим. Однако по другим данным [Л. 5-64] такой простой зависимости между содержанием ароматических углеводородов и газостойкостью масел как в среде водорода, так и в атмосферах азота и воздуха нет.

В [Л. 5-62] исследовалась газостойкость углеводородов, деароматизированных и товарных масел, а также смесей масла с ароматизированным экстрактом по методу фирмы BICC в атмосферах водорода, азота и воздуха.

В среде водорода цетан и декалин в одинаковой степени выделяют газ. Деароматизированные масла с различным соотношением парафиновых цепей и нафтеновых циклов в атмосфере азота обладают одинаковой газостойкостью.

Таблица 5-8

Свойства трансформаторного масла до и после испытания в среде ионизированного водорода [Л. 5-74]

Происхождение трансформаторного масла, фракции.	Молекуляр-ный вес	Вязкость при 50 0С,	Кислотное число мг КОН/г	Йодное число, г	tg b при 100 0С, %
до	после	до	после	до	после	до	после	до	после
Масло из бакинской нефти (сураханская отборная)	279	290	8,7	14,2	0,004	0,05	0	0,77	0,99	Более 100
Нафтено-парафиновая фракция этого масла.	300	300	8,0	9,27	0	0,01	0	0,31	0,95	100
Ароматическая фракция этого масла	—	—	16,8	17,6	0	0,02	0,06	0,60	2,24	100
Масло из бакинской нефти (балаханская масляная)	275	284	9	10	0,005	0,02	0	0,95	0,76	1,92
Нафтено-парафиновая фракция этого масла	275	291	8,1	9,1	0	0,06	0	0,27	0,72	72,0
Ароматическая фракция этого масла	241	258	15,6	16,8	0,01	0,04	0,03	0,93	3,6	4,1

Для масел различного происхождения не обнаружено соответствия между содержанием ароматических углеводородов в них и их газостойкостью. Хорошая корреляция между газостойкостью и содержанием ароматических углеводородов наблюдается у смесей, содержащих различное количество ароматизированного экстракта.