Трансформаторное масло (стр. 45 )

2 После испытания пленка потемнела и стала очень хрупкой.

Таблица 10-14. Влияние химического состава масла МК-8 на изменение веса резины. Опыты производились при температурах 100 и 120° С [Л. Ю-36]

Образцы масла	вязкость кинематическая при 50° С	структурно-групповой состав масла	содержание ароматических углеводородов	анилиновая точка, %	изменение веса резины, %
Са, %	Сн, %	Сп, %	Ка, %	Кн, %
А	6,0	21	33	46	0,65	1,28	35	64	+7,2
в	8,6	13	33	54	0,46	1,39	20	80	+0,4
с	6,1	5	28	67	0,18	1,31	15	88	—4,2

Кремнийорганическая резина марки 5р-129, предварительно подвергнутая термообработке по специальному режиму, оказалась вполне индифферентной по отношению к маслу, причем ее набухаемость не превышает 13%. Очевидно, на основе таких резин могут быть получены высокостойкие уплотняющие материалы для работы в масле.

Магнезиальная замазка и портландский цемент не влияют на кислотность и tgδ масла. Однако в масле происходит частичное механическое разрушение цемента.

Практический интерес представляют данные о влиянии пластмасс на масло, поскольку они являются перспективным материалом для изготовления широкого ассортимента деталей трансформатора.

По нашим данным (табл. 10-15) некоторые пластмассы фенольного типа не увеличивают кислотности и диэлектрических потерь в масле.

Таблица 10-15. Влияние пластмасс на старение трансформаторного масла.

Основа пластмассы	Марка	Показатели масла после 1 000 ч старения при +95° С в запаянных сосудах
Кислотное число, мг КОН/г	Содержание водорастворимых кислот, мг КОН/г	tgδ при 70° С, %
На кремнийорганической основе	КМС*	0,63	Отсутствуют	1,6
То же	КПЖ-9	0,04	Отсутствуют	3,6
То же	КМК-9	0,04	Отсутствуют	2,8
На основе меламиновых смол	МФК-20	0,04	Отсутствуют	1,7
То же	К-77-51	0,05	Отсутствуют	0,5
На основе фенолформальдегидных смол резольного типа без дополнительной термообработки	K-6*	0,26	Отсутствуют	15,1
Волокнит	0,30	Отсутствуют	3,5
То же после дополнительной термообработки	К-6	0,01	Отсутствуют	8,5
Волокнит	0,03	Отсутствуют	6,9
На основе фенолформальдегидных смол (новолачного типа)	К-18-2	0,03	0,004	1,6
ФКПМ-15	0,09	Отсутствуют	0,6

*В масле наблюдается белый осадок.

Фенолформальдегидные смолы новолачного типа, дающие пресс-материалы с большей скоростью отверждения по сравнению со смолами резольного типа, как правило, за время нахождения в пресс-форме успевают полностью полимеризоваться. Однако для применения в масле эти пластмассы также следует подвергать дополнительной термообработке.

Материалы из аминопластов, изготовленных на основе меламиноформальдегидной или меламиновой смолы с теми или иными наполнителями, не оказывают влияния на масло.

Пресс-материалы на основе некоторых кремнийорга-нических смол с неорганическими наполнителями, такие, как КПЖ-9, КМК-9, не ухудшают показателей трансформаторного масла. Из пластмассы на кремнийорганическом связующем марки КМС после 720 ч пребывания в горячем масле выделяется белый осадок; одновременно наблюдается рост кислотного числа масла до величины 0,63 мг КОН/г, что делает этот материал непригодным для применения в масле.

В воздушной среде в условиях, моделирующих трансформаторы обычного типа, изоляционные материалы на основе целлюлозы незначительно увеличивают кислотность масла. Следует отметить, что в таких условиях эксперимента картина изменения масла несколько искажается, поскольку продукты его окисления в значительной степени поглощаются изоляционными материалами. Чем большей плотностью обладает тот или иной материал из целлюлозы, тем меньше его адсорбционная способность. По этой причине в присутствии, например, более плотной конденсаторной бумаги показатели масла изменяются в большей степени [Л. 10-29], чем в случае кабельной бумаги, обладающей меньшей плотностью.

При оценке глубины окисления масла по количеству поглощенного кислорода удается достаточно отчетливо выявить ускоряющее действие целлюлозных материалов на процесс окисления масла.

При окислении масла в присутствия лакоткани ЛХМ увеличивается кислотность масла, а в присутствии резины наряду с этим наблюдается рост диэлектрических потерь в масле. По абсолютным значениям полученные результаты близки к данным опытов, проводившихся при отсутствии кислорода. Это позволяет считать, что резина и лакоткань не является активными катализаторами окисления масла. Выделение из этих материалов некоторых ингредиентов в масло является основной причилой изменений последнего.

Дерево применяется в трансформаторах в основном как конструкционный и отчасти электроизоляционный материал. Наиболее широко используется бук. По нашим данным, клен и береза практически не оказывают влияния на старение масла (см. табл. 10-14). Некоторая разница в степени воздействия на масло этих пород дерева, по всей вероятности, обусловлена неодинаковой пористостью их [Л. 10-32].

Деревопластики, в частности дельта-древесина, — весьма перспективный материал для замены дерева. Отсутствие вредного воздействия на масло позволяет применять ее без ограничений. Механические характеристики дельта-древесины в 2—3 раза выше, чем у бука. В связи с этим при тех же запасах прочности можно уменьшить сечение деталей. Технология изготовления, деталей из дельта-древесины более экономична, чем из деревянных. При выборе сорта дельта-древесины следует обращать внимание на то, чтобы она не расслаивалась при нагревании в среде масла.

На диаграмме (рис. 10-4), в которой в качестве критерия действия на масло данного материала принято содержание в масле водорастворимых кислот, образовавшихся при старении, приведены сводные данные по основным материалам, применяемым в трансформаторах.

Рис. 10-4. Влияние изоляционных и конструкционных материалов на появление водорастворимых кислот в трансформаторном масле.

Глава одиннадцатая

ВЛИЯНИЕ ПРОДУКТОВ ОКИСЛЕНИЯ ТРАНСФОРМАТОРНОГО МАСЛА НА СТАРЕНИЕ ТВЕРДЫХ ИЗОЛЯЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ

Окисление масла в трансформаторе сопровождается разрушением твердой изоляции, основную массу которой составляют материалы, изготовленные на основе целлюлозы. Опыт показывает, что быстрее всего разрушаются электроизоляционная бумага и хлопчатобумажная ткань. Срок службы трансформатора в основном определяется разрушением твердой изоляции, так как жидкий диэлектрик в течение периода эксплуатации трансформатора меняется неоднократно. К концу эксплуатации бумага приобретает коричневый цвет и становится хрупкой.

Возникающие в трансформаторе в режимах коротких замыканий продольные электродинамические усилия вызывают повышенное смятие изношенной бумажной изоляции в местах прилегания ее к межкатушечным прокладкам. В конечном счете изменения механических свойств и химической структуры бумаги способствуют развитию электрического пробоя; увеличивается опасность возникновения межвитковых замыканий в обмотке трансформатора, приводящих к аварии.

Для нахождения путей повышения долговечности целлюлозных материалов важно правильно оценивать роль отдельных факторов, таких, как температура, электрическое поле, кислород, продукты окисления масла, в том числе вода, действие которых в совокупности определяет скорость старения изоляции при работе в среде масла.

Одним из решающих факторов старения изоляции является температура [Л. 11-1, 11-2, 11-3].

Теоретически скорость старения целлюлозной изоляции трансформаторов можно оценить, используя известное уравнение Аррениуса, описывающее зависимость скорости химических реакций от температуры. Типичные кривые, построенные на основе этого уравнения, показаны на рис. 11-1. Однако в реальных условиях разложение целлюлозы протекает при одновременном воздействии ряда факторов, действующих синергически. Это приводит к значительным отклонениям экспериментальных данных от тех результатов, которые получают экстраполяцией на основании закона Аррениуса. В связи с этим при оценочных испытаниях новых сортов целлюлозной изоляции для трансформаторов температура испытания не должна значительно отличаться от рабочей, хотя и следует учитывать, что продолжительность старения в лабораторных условиях должна быть ограничена разумными пределами.

Рис. 11-1. Кривые старения электроизоляционных бумаг [Л. 11-4]. В качестве критерия срока службы бумаги принято время, необходимое для достижения остаточной механической прочности 20, 50 и 75% при данной температуре. 1— бумага с повышенной теплостойкостью при остаточной механической прочности 20%; 2— то же, но при остаточной механической прочности 50%; 3 — обычная бумага при остаточной механической прочности 20%; 4 — бумага с повышенной теплостойкостью при остаточной механической прочности 75%; 5—-обычная бумага при остаточной механической прочности 50%; 6 — то же при 75%