Трансформаторное масло (стр. 40 )

В трансформаторостроении применяются углеродистая и кремнистая стали, медь, алюминий, бронза, медно-фосфористый и оловянно-свинцовый сплавы. Для покрытий черных и цветных металлов используют цинк, олово, кадмий, никель и хром.

Коррозия металлов в среде трансформаторного масла прежде всего приводит к образованию мыл органических кислот, которые ускоряют окисление масла и обусловливают рост диэлектрических потерь.

В ряде конструкций коррозия металлов подвижных контактов переключающих устройств приводит к увеличению переходного сопротивления между контактами, что в свою очередь может вызвать их разогрев. Это особенно опасно для таких подвижных контактов, которые работают периодически, поскольку за отрезок времени между последовательными переключениями коррозия может быть существенной.

К сожалению, до сих пор нет стандартизованного метода оценки коррозионной агрессивности трансформаторных масел по отношению к металлам. Наиболее пригодны для этого (с точки зрения воспроизводимости реальных условий) статические методы, в которых окисление масла осуществляется достаточно продолжительное время (до 1000 ч) при температуре +95° С в присутствии того или иного металла. Изучение коррозии металлов в этих условиях показало

(табл. 9-1), что сталь, кадмий, цинк, никель, хром мало разрушаются в среде окисляющегося масла. Наиболее интенсивно протекает коррозия меди. Можно считать, что медь является наиболее чувствительным индикатором коррозионной агрессивности трансформаторных масел. Интересно, что вес пластинок из олова, его сплавов и большинства других изученных металлов в процессе испытания возрастает, что также обусловлено коррозией. Однако образующиеся при этом соли мало растворимы в масле и при отсутствии механического воздействия сохраняются на поверхности пластинок.

Таблица 9-1. Коррозия различных металлов в трансформаторных маслах

Металл	Коррозия металлов в трансформаторных маслах за 1 000 ч при 95° С, г/м2) в ч при 95° С, г/м2:
из смеси Бакинских нефтей	из сернистых нефтей (S = 0,5%) фенольной очистки с 0,2% ионола
Медь	- 1,6	-3,0
Олово	+0,27	+0,52
Оловянно-свинцовый припой	+0,25	+0,12
Сталь 2	+0,20	+0,14
Кадмий	+0,10	+0,13
Цинк	+0,05	+0,10
Никель	+0,05	+0,10
Хром	+0,05	+0,20

Примечание. ( + ) — увеличение веса пластин; (—) — потеря веса пластин.

В результате воздействия окисляющегося трансформаторного масла на медь на ее поверхности образуются пленки, обладающие электроизоляционными свойствами. Это удалось установить, изменяя с помощью чувствительного микроомметра (тип М-246) величину переходного сопротивления между двумя медными пластинами, находившимися различное время в среде окисляющегося трансформаторного масла. Перед измерением пластины отмывались в спиртобензольной смеси от осевшего на них осадка. Измерения производили в строго идентичных условиях (рис. 9-1).

Рис. 9-1. Измерение переходного сопротивления между двумя медными пластинами. 1 — медные пластины; 2 — пластины из изоляционного материала; 3 — постоянный груз; 4 — щупы микроомметра.

Установлено, что величина переходного сопротивления возрастает с увеличением продолжительности нахождения пластин в кислом масле. В маслах различного происхождения рост переходного сопротивления неодинаков (рис. 9-2). В маслах, полученных фенольной очисткой из восточных сернистых нефтей и не содержащих антиокислительных присадок, переходное сопротивление довольно быстро начинает превосходить величин 30 000 мком. В присутствии ионола в этом же масле процесс несколько замедляется. В масле из сернистых нефтей, подвергшемся гидроочистке, переходное сопротивление пластин возрастает медленно. Остальные масла (из бакинских и анастасиевской нефтей) занимают промежуточное положение. Введение в гидроочищенное масло ионола приводит к парадоксальному явлению — росту переходного сопротивления, причем тем большему, чем выше концентрация присадки (рис. 9-3). Это «аблюдается и у масла из бакинских нефтей, но только при достаточно большой концентрации ионола (0,5%). В этих случаях, как и в большинстве других, рост переходного сопротивления сопровождается увеличением коррозии меди.

Рис. 9-2. Зависимость коррозии медных пластин и переходного сопротивления между ними от продолжительности окисления в различных трансформаторных маслах (окисление в статических условиях при температуре +95° С). 1— масло из сернистых нефтей (очистка 100% фенола; S = l,0%); 2 — масло из сернистых нефтей (очистка 135% Фенола; S = 1,0%); 3 — масло из сернистых нефтей (очистка 200% фенола; S = 0,58%) с 0,2% ионола; 4 — масло из сернистых нефтей (гидроочистка); 5 — масло из бакинских нефтей, I960 г.; 6 —масло из эмбенских нефтей, 1961 г.; 7 — импортное масло (английское).

Рис. 9-3. Зависимость коррозии медных пластин и величины переходного сопротив-ления между ними от продолжительности окисления в трансформаторном масле из сернистой нефти (гидроочищенном) и концентрации в «нем ионола (окисление в статических условиях при температуре +95° С). 1 — масло чистое; 2 — масло+0,2%ионола; 3 — масло+0,3% ионола; 4—масло+0,5% ионола.

По мере увеличения продолжительности окисления масла коррозия меди возрастает (рис. 9-2 и 9-3). Однако наступает момент, когда изменение веса медной пластины замедляется; это связано, очевидно, с оседанием на поверхности меди продуктов взаимодействия ее с кислыми компонентами масла, в результате чего увеличивается вес пластин. Интересно, что при данной температуре коррозия меди мало зависит от соотношения между величиной поверхности металла и объемом масла, в связи с чем в лабораторных опытах в небольших сосудах (140 г масла) и при стендовых испытаниях в трансформаторах емкостью 10 и 25 л масла получены величины одного порядка (табл. 9-2).

Таблица 9-2. Коррозия меди при различных соотношениях между величиной ее поверхности S и весом окисляющегося масла Р

Условия окисления	S/P, см2/г	Коррозия меди в трансформаторных маслах, г/м2
из сернистых нефтей фенольной очистки 1960г. с 0,2% ионола	из бакинских нефтей,1962 г.	из анастасиевской нефти,1962 г.
В трансформаторе на стенде при 95° С;750 ч; Р=10*103 г; S = 10 см2	1*103	—3,9	—0,6	+0,2
В трансформаторе на стенде при 95 °С,2 500 ч; Р = 25*103 г; S = 300 см2	12*10-3	—4,4	—1,6	—
В стеклянном сосуде при 95° С;1000 ч; Р = 140 г; S = 200 см2	1 400*10-3	—3,0	—1,1	+0,2
В стеклянном сосуде при 95°С;1 000 ч; Р = 140 г; S= 100 см2	700*10-3	—3,1	—	—

Как правило, с повышением температуры, при которой осуществляется контакт металла с маслом, коррозия возрастает. Это обусловлено влиянием температуры на скорость коррозионного процесса, а также на скорость окисления масла и накопления коррозионна агрессивных продуктов окисления (рис. 9-4).

Интенсивность коррозии меди зависит от особенностей химического состава масла.

Рис. 9-4. Зависимость коррозии медно-свинцовых пластин от температуры в маслах различной кислотности [Л. 8-21]. 1 — кислотное число масла 1,09 мг КОН/г; 2 — то же 1,5 мг КОН/г; 3 — то же 2,7 мг КОН/г.

В одних маслах, например сернистом фенольной очистки, эмбенском, коррозия меди весьма значительна, в других (масло гидроочистки, импортное) мало заметна. Обращает на себя внимание, что масла, обладающие повышенной коррозионной агрессивностью по отношению к меди, содержат значительное количество парафиновых цепей. Такие данные вполне согласуются с результатами оценки коррозионности других сортов масел, на пример автомобильных [Л. 8-11, 9-1].

При наличии в масле воды корродирующее действие таких кислот, как муравьиная, уксусная, масляная, повышается [Л. 8-11].

Характерно, что в трансформаторных маслах, которые обладают повышенной коррозионной агрессивностью по отношению к меди, наблюдается резкое увеличение тангенса угла диэлектрических потерь tgδ масла (табл. 9-3).

Таблица 9-3. Коррозия меди в трансформаторных маслах различного происхождения

Происхождение масла	Показатели после 1000 ч окисления при +95° С
Коррозия меди, г/м2	tgδ масла при 70° С, %
1. Из сернистых нефтей фенольной очистки (S — 1,0%), без присадки 1957 г	-6,9	Более 100
2. Из сернистых нефтей фенольной очистки (S — 0,4%) с 0,2% ионола	—3,0	Более 100
3. Импортное (французское) фирмы „Esso"	—4,2	94,7
4. Из смеси бакинских нефтей кислотно-контактной очистки, (S = 0,13%), 1960 г	—1,6	19,0
5. Из сернистых нефтей; получено методом гидроочистки (S = 0,14%), 1960 г.	+0,20	9,8
6. Импортное (английское) фирмы “Shell”	+0,40	5,2

По современным представлениям коррозия металлов в масле обусловлена воздействием на них перекисей и кислот. Роль перекисей сводится к окислению металла, а кислоты, взаимодействуя с окислами металлов, образуют мыла, растворимые в масле или же выпадающие в осадок. Присутствие таких мыл является причиной высоких диэлектрических потерь в масле. В образовании окислов металлов может принимать участие также растворенный в масле молекулярный кислород.