Трансформаторное масло (стр. 27 )

При оценке состава газа из реле трансформатора следует учитывать растворимость газа при прохождении его через слой масла.

Сопоставление большого числа наблюдений за составом газа, взятого из газовых реле, поврежденных при эксплуатации трансформаторов, с данными по составу газа, выделяющегося в моделях с искусственно созданными повреждениями (табл. 5-12), позволило установить определенные закономерности.

Так, в [Л. 5-89, 5-90] показано, что при повреждениях, связанных только с разложением масла (перегревы магнитопровода, контактов), содержание водорода в газе доходит до 50—65%. Если процесс распространяется на твердую изоляцию (при перегревах обмотки или витковых замыканиях), содержание водорода в газе уменьшается. По мере развития повреждения количество кислорода в газе все время падает.

В [Л. 5-87, 5-91, 5-92] приводятся данные о том, что преобладание в составе газа водорода и ацетилена при относительно низком содержании метана, этана и других углеводородных газов свидетельствует о горении дуги в масле без разложения твердой изоляции. Значительная концентрация этилена и других углеводородов при умеренном количестве водорода указывает и а перегрев голых шин и контактов магнитопровода под действием больших токов. Наличие в смеси газов напряду с водородом и углеводородами углекислого газа и окиси углерода указывает на то, что (Повреждение сопровождается разложением целлюлозных материалов.

Приведенные данные - свидетельствуют о том, что всякое повреждение токоведущих частей трансформатора, а также возникновение сильных местных перегревов вызывают выделение газа определенного состава. На основании анализа газа повреждения трансформатора могут быть выявлены задолго до момента возникновения серьезных аварий (табл. 5-13). Для этого важно в полевых условиях быстро оценить степень горючести газов из реле. Широко применяемые в лабораторной практике установки для газового анализа сложны и ими можно пользоваться лишь в стационарных условиях.

Таблица 5-12

Состав газа, выделяющегося из масла в моделях герметичных трансформаторов при искусственно созданных повреждениях[Л. 5-93]

Наименование газа	Состав газа при различных видах аварий
Дуга в масле или разряд с остроконечного электрода на границе масло-газ	Образование местных перегревов, перегрев проводов и соединений	Тепловое или электрическое разрушение
Фенольных смол	Пропитанного маслом прессшпана	Прессшпана из сульфатной целлюлозы	Изоляции проводов из манильских волокон	Изоляции проводов из сульфатной целлюлозы
Водород	100	89	33	19	11	42	45
Метан	2	100	77	21	17	37	19
Ацетилен	23	2	2	4	4		1
Этилен	3	100	4	4	4	—	—
Окись углерода	—	—	83	59	48	—	64
Этан	—	12	9	9	13	26	8
Кислород	27	42	34	9	15	42	—
Метанол	—	—	3	—	—	—	—
Аргон	8	8	3	7	9	21	5
Пропилен	—	13	2	6	7	И	4
Пропан	—	—	—	20	22	—	3
Углекислый газ	4	2	100	100	100	100	100
Бутилен	—	—	2	3	4	—	—

Примечание. Наибольшее содержание того или иного газа в пробе принято за 100 (азот не учитывался).

Таблица 5-13

Состав проб газа из герметичных трансформаторов при различных повреждениях [Л. 5-91]

Наименование газа	Состав газа, выделяющегося при работе силовых трансформаторов мощностью ( в % от общего объема).
	125 Мва	50 Мва	9 Мва	15 Мва
Метан	0,14	0,12	0,69	0,84
Этан	—	0,06	0,15	0,09
Этилен	0,05	0,02	0,47	0,30
Ацетилен	0,41	0,09	0,01	0,01
Пропан	—	—	—	0,01
Пропилен	—	—	0,10	0,09
Бутан	—	0,06	0,04	—
Водород	4,60	1,36	0,17	0,65
Окись углерода	—	0,08	—	0,09
Кислород	0,05	—	—	0,07
Углекислый газ	0,22	0,05	0,06	0,33
Аргон	0,19	0,50	0,10	0,12
Азот	94,33	89,27	96,20	97,40
Характер повреждений, выявленных при осмотре	Искрение между зажимом катушки и заземленной деталью. В промежутке между деталями горела дуга	В камере переключающего устройства обгорание деталей из гетинакса	Перегрев шпилек	Местный нагрев, затрагивающий твердую изоляцию

В [Л. 5-86] описан полевой метод качественного определения ненасыщенных углеводородов в газе из реле. Для этого газ пропускают через стеклянную трубку, наполненную силикагелем, предварительно обработанную марганцовокислым калием (рис. 5-23). Изменение цвета индикатора от пурпурного к коричневому указывает на присутствие ненасыщенных углеводородов. Для этого испытания достаточно 60 мл газа. Метод довольно чувствителен. Положительный результат получается уже через 1 мин при содержании в газовой смеси 0,1% ненасыщенных компонентов.

Для определения наличия горючих газов в смеси можно использовать приборы, действие которых основано на принципе уравновешенного моста сопротивления, реагирующего на изменения количества тепла, выделяемого при сгорании газов различного состава [Л. 5-86, 5-92, 5-94, 5-95].

Как уже упоминалось, выделение газа из масла происходит и при нормальной Ра-боте некоторых высоковольтных аппаратов, таких, как масляные выключатели и контакторы устройств для регулирования напряжения под нагрузкой (РПН). При конструировании этой аппаратуры, так же как и при ее эксплуатации, важно знать закономерность разложения масла.

Объем газа, образующегося при горении дуги в масле, зависит от ее энергии [Л. 5-88]. Эта величина не связана с химическим составом масла. Например, объем газа, выделяющегося из ароматической фракции трансформаторного масла, практически не отличался от объема газа из нафтеновой фракции (рис. 5-24). Расчет энергии дуги производят на основании снятия осциллограммы дугового разряда (рис. 5-25).

Рис. 5-23. Полевой прибор для определения горючести газа из реле трансформатора [Л. 5-86].

1 — стеклянная труба, заплавленная с концов; 2 — уплотнение из стеклоткани; 3 — силикагель; 4 — силикагель, обработанный марганцовокислым калием (индикатор).

Рис. 5-24. Зависимость объема газа, выделяющегося при горении дуги из различных фракций трансформаторного масла, от энергии дуги (Л. 5-88].

— нафтеновая фракция; — ароматическая фракция

(среднее значение объема газа равно 55 мл/кдж; среднее отклонение 7,2 мл/кдж максимальное отклонение 15 мл/кдж; среднеквадратичное отклонение 9,4 мл/кдж).

Под влиянием дуги происходят глубокие структурные изменения масла, обусловливающие выделение газа и одновременно увеличение молекулярного веса и вязкости (табл. 5-14) масла. В большей степени эти изменения затрагивают ароматическую часть масла, а в меньшей — нафтеновую.

Рис. 5-25. Осциллограммы дугового разряда в нафтеновой фракции трансформаторного масла [Л. 5-88].

1 - мощность дуги, вт; 2 — ток; 3 — мгновенные значения напряжения дуги.

Характерно, что под действием дуги в ароматической фракции масла образуется примерно в 3 раза больше углерода в расчете на 1 кдж, чем в нафтеновой фракции. Точно оценить количественное соотношение между энергией дуги и количеством твердых продуктов разложения довольно сложно.

Для расчетных целей в [Л. 5-96] рекомендуется весьма приближенная квадратичная зависимость количества продуктов разложения масла от тока дуги (с введением коэффициента надежности 1,5). В предложенной формуле не учитывается влияние напряжения. Интересно, что не удалось обнаружить разницы в поведении ингибированных и неингибированных масел под действием дуги. Отмечается, что в таких условиях сам ингибитор подвергается разложению [Л. 5-88].