Трансформаторное масло (стр. 32 )

С другой стороны, в работе [Л. 6-9] приводятся экспериментальные данные, из которых следует, что муравьиная, уксусная и пропионовая кислоты в концентрациях от 0,5 до 4,0% резко повышают потери в масле, особенно при повышенных температурах. Эти расхождения между экспериментальными данными в работах [Л. 6-5, 6-9] объясняются тем, что в. работе[Л. 6-9] не использовались обычные, не обезвоженные специально муравьиная и уксусная кислоты, которые в концентрации 0,5% резко повышают tgd масла.

Влияние кислородсодержащих веществ, содержащихся в эксплуатационном масле, на его tgd изучалось в работе [Л. 6-17].

Оксикислоты и фенолы, выделенные из эксплуатационного масла по схеме [Л. 6-19], будучи добавлены в свежее масло в количестве, в 10 раз превышающем содержание их в работавшем масле, не увеличивают диэлектрические потери в нем, хотя кислотность масла при добавлении оксикислот повышается до 0,15 мг КОН. Прямой противоположностью им являются карбоновые кислоты (реагирующие с содой). Уже при добавлении их в свежее масло в количестве 0,013% (что соответст­вует содержанию их в работавшем масле) tgd его стал большим, чем у состарившегося масла, из которого кислоты были выделены. Эти кислые продукты (возможно, асфальтогеновые кислоты) являются, по-видимому, источником повышенных потерь. На коллоидный характер этих веществ указывают видимое помутнение масла и выпадение из него осадка после длительного хранения. Азотистые основания не повышают заметно tgd. Соли их в концентрации, превышающей содержание азотистых соединений в технических изоляционных маслах, вызывают значительное повышение потерь [Л. 6-14]. Из всех исследованных веществ, растворимых в масле, по данным [Л. 6-45], только сульфокислоты могут вызывать высокую проводимость (например, лауриловая сульфокислота). Однако проводимость, вызываемая сульфокислотами, намного ниже обусловленной веществами, образующими в масле коллоидный раствор.

Таблица 6-3

Влияние некоторых кислородсодершащих веществ на диэлектрические потери в масле [Л. 6-5]

Наименование и концентрация добавляемого вещества	tgd (%) при температурах, 0С
20	50	75
Трансформаторное масло завода имени Менделеева (специально очищенное)	<0,01	0,04	0,08
То же масло плюс:
0,5% уксусной кислоты	0,02	0,03	0,09
0,5% муравьиной кислоты,	<0,01	0,02	0,04
0,5% олеиновой кислоты	<0,01	0,02	0,04
0,5% бензойной кислоты	0,02	—	—
4,0% пальмитиновой кислоты	0,03	0,05	—
0,5% нафтеновых кислот	<0,01	—	—
0,5% бензойного альдегида	<0,01	0,02	0,03
0,5% цетилового спирта	<0,01	—	—
0,5% циклогексанола	<0,01	—	—
0,5% карболовой кислоты	0,03	0,04	0,05
0,5% трикрезола.	<0,01	—	—
0,5% алексола1	<0,01	0,03	0,09
0,5% гидроперекиси изопропилбензола	<0,01	0,02	0,04
0,5% фенилизопропилэтилпероксида	<0,01	—	—

Рис. 6-3. Зависимость tgd трансформаторного масла из эмбенских нефтей от концентрации уксусной кислоты.

К таким веществам относятся асфальто-смолистые нейтральные и кислые продукты, «растворимый» осадок, мыла и другие вещества, содержащиеся в свежем масле и образующиеся в процессе его старения [Л. 6-3]. Согласно [Л. 6-42] к таким веществам относят соединения с одновалентной медью и продукты конденсации, возникающие в результате реакций, сопутствующих электрическому разряду и проходящих с участием кислорода, азота, сернистых соединений и углеводородов.

Наибольшее влияние на tgd масла оказывает наличие смолистых нейтральных и кислых веществ, а также мыл [Л. 6-17].

Смолистые вещества нейтрального или кислого характера могут оставаться в масслах при недостаточно тщательной очистке или образовываться при старении масла в результате реакций окислительной конденсации и полимеризации. И те, и другие смолистые продукты плохо растворяются в масле, образуют коллоиды и являются одной из основных причин возникновения электрофоретической проводимости. На рис. 6-4 [Л. 6-17] приведена зависимость tgd масла от концентрации смол различного происхождения. Присутствие0,5% смол повышает tgd в 20 раз. Влияние мыл на диэлектрические потери в масле изучалось многими исследователями.

Показано, что мыла жирных и нафтеновых кислот в масле являются причиной проводимости [Л. 6-1, 6-21]. В работах [Л. 6-1, 6-22] высказывается предположение, что мыла в масле способны диссоциировать на ионы, вызывая тем самым ионную проводимость; однако по другим данным [Л. 6-23, 6-24] электропроводность бензольных растворов олеатов меди, никеля и кобальта и разбавленных толуольных растворов олеатов цинка, свинца, меди, магния и кальция практически не отличается от электропроводности чистого бензола и толуола.

По нашим данным [Л. 6-25], нафтенат и пальмитат меди и ацетат железа в малых концентрациях (~ 0,001% вес. металла в масле) также практически не изменяют tgd масла (табл. 6-4).

Рис. 6-4. Зависимость tgd масла от концентрации смол.

1— масло из эмбенских нефтей; 2 — масло из анастасиевской нефти.

Таблица 6-4

Влияние мыл на диэлектрические потери в масле [Л. 6-33]

Наименование испытуемых продуктов	Определено металла, % вес.	tgd при 20°C, %
Масло из эмбенских нефтей, дочищенное 3% зикеевской земли	0,0001	<0,01
То же+ацетат Си	0,0013	0,50
То же+нафтенат Си	0,0013	<0,01
То же+пальмитат Си	0,0012	<0,01
То же+ацетат Fe	0,0012	<0,01
То же+нафтенат Fe	0,0009	0,98
То же+пальмитат Fe	0,0009	0,32

Это дает основание предполагать, что в углеводородном растворе мыла не диссо-циируют на ионы. В то же время результаты определения tgd растворов мыл в масле, приведенные в [Л. 6-25], показывают, что большинство исследованных нафтенатов при существенной их концентрации вызывает катастрофический рост потерь. Способность мыл повышать tgd в зависимости от природы металла может быть выражена следующим нисходящим рядом: Со, Fe, Na, Pb, Ba, Zn, Cu.

Интересно отметить, что после нагрева масел с мылами до 100° С tgd резко изменялся как в сторону повышения, так и в сторону понижения. Такое своеобразное отношение масел к термической обработке указывает на коллоидный характер раствора; это иллюстрируется ходом кривых изменений tgd в зависимости от температуры у растворов нафтенатов Си, Ва, Na и РЬ в трансформаторном масле (рис. 6-5) и особенно у раствора пальмитата Мn (0,05%) в белом вазелиновом масле (рис. 6-6).

Рис. 6-5. Влияние нафтенатов различных металлов на значение tgd масла в интервале температур 20—140° С.

1 — нафтенат меди (0,1% вес); 2 — нафтенат натрия (0,05%); 3— нафтенат свинца (0,1%); 4 — нафтенат бария (0,025%); 5 — масло, в котором растворялись нафтенаты металлов.

Рис. 6-6. Зависимости значений tgd и вязкости белого масла, содержащего 0,05% по весу пальмитата марганца, от температуры.

1 — изменение tgd масла с пальмитатом при нагревании; 2 — то же при охлаждении; 3 — изменение вязкости масла без мыла; 4 — то же для масла с пальмитатом до определения tgd; 5 — то же после определения tgd.

Наиболее интересна кривая 4 (см. рис. 6-5) для раствора в масле нафтената Ва: она проходит через максимум при 80° С, далее при повышении температуры от 80 до 115° С tgd уменьшается с 40 до 3%, а затем закономерно увеличивается с ростом температуры.

Еще более ярко выражен максимум кривой указанной зависимости на рис. 6-6. При охлаждении масла в электроде кривая не воспроизводится, что указывает на необратимый характер изменений коллоидного раствора. Аномальный ход кривой изменений tgd в зависимости от температуры не связан с вязкостью масла (кривые 1 и 3 на рис. 6-6).

Таким образом, диэлектрические потери при частоте 50 гц в изоляционных маслах, связанные с присутствием в них мыл, смол и других продуктов, образующих коллоиды или микроэмульсию, при температуре от 10 до 150° С обусловливаются практически только электрофоретической проводимостью.

6-3. ПРИЧИНЫ ПОВЫШЕННЫХ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПОТЕРЬ В СВЕЖИХ МАСЛАХ.

По данным [Л. 6-6], фракции ароматических углеводородов, выделенных из масел, обладают большей проводимостью, чем метано-нафтеновые. Позднее были опубликованы данные [Л. 6-26, 6-27], по которым tgd при частоте 50 гц у фракций ароматических углеводородов, выделенных из трансформаторных масел, существенно выше, чем у метано-нафтеновых. Однако в дальнейшем было показано, что при тщательном отделении примесей можно получить фракции ароматических углеводородов с весьма низким tgd (менее 0,01% при 70° С).