Трансформаторное масло (стр. 30 )

При соответствующем расположении электродов разряд, осуществляемый даже в открытых сосудах, может вызвать разрушение их стенок. В закрытых сосудах действие разряда будет еще более разрушительным [Л. 5-110].

Очевидно, с существованием гидродинамического эффекта при разряде необходимо считаться в случае оценки опасности тех импульсных воздействий высокого напряжения на изоляцию трансформаторов, которые бывают при их эксплуатации.

5-9. ВЛИЯНИЕ ПРОНИКАЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ НА СТАРЕНИЕ ТРАНСФОРМАТОРНОГО МАСЛА.

В связи с развитием ядерной энергетики значительный интерес представляет освещение вопросов о характере влияния реакторного и других видов проникающего излучения на изменение химических и электрических показателей трансформаторного масла. К сожалению, об этом опубликовано очень немного. Проникающее излучение отличается более высоким энергетическим уровнем по сравнению с воздействием электрического поля. Однако имеется много общего в характере воздействия на углеводородные жидкости проникающего излучения и электрического поля. Изучение окислительных процессов основных групп углеводородов в условиях воздействия излучения показывает, что, например, при нормальной температуре образуются такие же первичные продукты окисления (перекиси, альдегиды, кислоты), как и под влиянием повышенной температуры, ультрафиолетового света или электрического поля [Л. 5-111]. В зависимости от мощности дозы облучения изменяют соотношение между отдельными продуктами окисления, а также скорости самих окислительных процессов [Л. 5-112, 5-113].

Установлено [Л. 5-114], что при радиолизе индивидуальных углеводородов протекают реакции, подобные тем, которые имеют место при воздействии на эти соединения электрических разрядов. Основными в том и другом случаях являются реакции, связанные с образованием водорода при разрыве С-Н связей, и в меньшей степени реакции образования легких углеводородных газов при разрыве С-С связей. Характерно, что в обоих случаях скорости газовыделения из углеводородов и их смесей подчиняются одним и тем же кинетическим зависимостям. Однако энергия активации для радиолитических. реакций углеводородов (газовыделение) в несколько раз меньше, чем энергия активации для сходных реакций в электрическом поле.

Помимо эффекта газовыделения из углеводородных сред, отмечаемого в ряде работ [Л. 5-114—5-117], под воздействием радиации происходит некоторое изменение их химического состава в сторону образования соединений с большим коэффициентом преломления (рис. 5-31).

При радиационном окислении углеводородных масел наблюдаются увеличение их вязкости и быстрый рост кислотного числа. Так, например, если без воздействия радиации кислотное число масла за 800 ч окисления достигло 1,0 мг КОН/г, то при дозе нейтронов 1,4•1017/см2 (но медленным нейтронам в суммарном потоке реактора) за 50 ч кислотность того же масла возросла до 3 мг КОН/г. Увеличение вязкости масла в последнем случае составило 22% [Л. 5-116]. Увеличение содержания в масле углеводородов с ароматическим радикалом повышает устойчивость его к воздействию ионизирующего излучения. Наличие в составе масла сернистых соединений делает его радиоактивным после облучения; очевидно, это связано с образованием радиоактивных изотопов серы. Под действием излучений существенно ухудшаются диэлектрические свойства нефтяных трансформаторных масел (табл. 5-19).

Рис. 5-31. Влияние радиации на изменения коэффициента преломления индивидуальных углеводородов и масел [Л. 5-120].

1— циклогексан; 2 — н-декан; 3 — масло, преимущественно на основе парафиновых углеводородов; 4 — то же, но на основе нафтеновых углеводородов;

При облучении углеводородных масел в реакторе (суммарным потоком нейтроны +g-излучение) характер их изменений и образующиеся продукты радиолиза оказываются примерно такими же, как при облучении в g-канале реактора (только g-лучами).

Изучение соотношения между разрешающими способностями g-лучей и нейтронов на примере влияния их на вязкость углеводородной жидкости [Л. 5-117] показало, что поток нейтронов 1016 нейтронов/см2 соответствует уровню g-излучения около 10×108 р/см2.

В заключение заметим, что в последнее время появились описания установок для исследования влияния реакторного излучения на электрические свойства (пробивное напряжение, удельное объемное сопротивление, диэлектрическую проницаемость и тангенс угла диэлектрических потерь) жидких диэлектриков [Л. 5-118].

Таблица 5-19

Влияние g-облучения на диэлектрические свойства жидких диэлектриков [Л. 5-118]

Наименование образцов и частоты, при которых определялись и	Доза х106рад		>> %
до облучения	после облучения	до облучения	после облучения
Трансформаторное масло:
1 кгц	41	2,23	2,59	0,006	6,150
10 кгц	41	2,23	2,84	0,006	1,420
Кремнийорганическая жидкость:
1 кгц	23	2,73	2,77	0,008	0,033
10 кгц	23	2,73	2,74	0,008	0,016
Трихлорбензол:
1 кгц	4	4,11	4,15	0,450	1,722
10 кгц	4	3,94	3,96	0,047	0,181
Пентахлорди фенил:
1 кгц	7	5,04	5,10	0,025	0,132
10 кгц	7	5,00	5,04	0,045	0,121

Глава шестая

ЭЛЕКТРОИЗОЛЯЦИОННЫЕ СВОЙСТВА ТРАНСФОРМАТОРНЫХ МАСЕЛ

Основными показателями, характеризующими электроизоляционные свойства жидких диэлектриков, являются диэлектрическая проницаемость е, проводимость s, тангенс угла диэлектрических потерь tg d, пробивное напряжение и и газостойкость в электрическом поле.

6-1. ДИЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ПРОНИЦАЕМОСТЬ

Диэлектрическая проницаемость является основной макроскопической постоянной, характеризующей свойства диэлектрика [Л. 6-1, 6-2]. Значение этой величины определяется равенством

,

где с — емкость конденсатора;

e—диэлектрическая проницаемость (постоянная); Со — емкость конденсатора в вакууме. Для газов e равно немногим более 1, для нефтяного трансформаторного масла 2,0—2,5, для воды до 79,5.

Увеличение емкости конденсатора, когда диэлектрик находится между его пластинами, объясняется поляризацией диэлектрика.

Молекулярная поляризация

где М — молекулярный вес;

r — плотность;

NA — число Авогадро (6,02•1023);

а — поляризуемость.

Отсюда следует, что молекулярная поляризация Р зависит только от молекулярной постоянной — поляризуемости молекулы а и не зависит от температуры и давления.

e для неполярных веществ с повышением температуры уменьшается (для масла приблизительно на 0,1 при повышении температуры с 20 до 100° С) за счет уменьшения числа молекул в 1 см3 масла.

Поведение молекул в электростатическом поле характеризуется e, а в переменном иоле, в частности в поле световой волны, — показателем преломления п.

Для неполярных веществ, какими могут считаться трансформаторные масла, , Справедливость этого равенства иллюстрируется данными табл. 6-1 [Л. 6-1]. Так как молекулярная рефракция то для неполярных веществ поляризуемость P = R.

Это выражение справедливо для неполярных молекул, к которым в первом приближении можно отнести углеводороды, составляющие основу трансформаторных масел, и непригодно для полярных веществ.

В трансформаторе жидкий диэлектрик — масло пропитывает твердую изоляцию — бумагу, картон и др. Известно, что в такой сложной изоляции напряженность поля обратно пропорциональна диэлектрической проницаемости. У твердой изоляции e~7, а у жидкой ~2,3. При таком соотношении твердая изоляция работает при большей напряженности поля, в более жестких условиях.

Таблица 6-1

Влияние исходного сырья на электрические характеристики трансформаторных масел

Нефть	tg d %	e					Плот-ность	Содержание углерода в ароматических кольцах, %
При 200С	При 700С	При 200С	При 700С
Сураханская отборная	0,11	1,0	2,18	2,13	1,4837	1,4610	2,192	2,134	0,8672	13,22
Балаханская масляная	0,07	0,8	2,21	2,15	1,4852	1,4660	2,236	2,149	0,8798	9,66
Смесь балаханской масляной и романинской	0,08	0,7	2,22	2,16	1,4889	1,4689	2,217	2,157	0,8855	11,65
Бузовнинская	0,08	0,8	2,23	2,17	1,4910	1,4713	2,223	2,164	0,8872	14,75
Бибиэйбатская легкая	0,09	0,85	2,25	2,18	1,4948	1,4758	2,234	2,178	0,8928	15,92
Сиазанская	0,11	0,9	2,28	2,22	1.5040	1,4843	2,262	2,233	0,9011	23,91

6-2. ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ПОТЕРИ И ПРОВОДИМОСТЬ

Диэлектрические потери в жидких диэлектриках могут вызываться проводимостью и дипольными потерями.