Трансформаторное масло (стр. 50 )

Следует заметить, что степень воздействия сернистых соединений на старение изоляции связана с их относительной активностью в процессе окисления масла. Обращает на себя внимание, что при наличии ароматического радикала в составе молекулы сераорганического соединения происходит более глубокое старение целлюлозных материалов. Можно предполагать, что это связано с увеличением выхода продуктов глубокого окисления (осадка). В дальнейшем целесообразно выявить, какое влияние на старение изоляции оказывают природные сернистые соединения, присутствующие в трансформаторных маслах, концентрация этих соединений, а также продукты их окислительного превращения. Это позволит решить вопрос о допустимых количествах тех или иных сераорганических соединений в маслах.

Электрическое поле следует считать одним из факторов, ускоряющих старение целлюлозы изоляции в среде жидкого диэлектрика.

Уайтхед [Л. 11-39] высказывает мнение, что химическое разрушение в ряде органических диэлектриков определенно возникает от действия продуктов газового разряда in status nascendi. Как известно, газовые включения в маслопропитанной изоляции могут сохраняться даже при вакуумной пропитке. Кроме того, газообразование под влиянием электрического поля происходит за счет разложения углеводородов масла, а также при потере целлюлозной изоляцией влаги. Интенсивность электрического поля, которая имеет место в сложной изоляции трансформатора, достаточна, чтобы вызвать ионизацию газовых включений. Считается [Л. 11-39], что разряды в газовом пузырьке, заключенном в изолирующем материале, происходят при потенциале такого же порядка, который требуется при контакте газа с металлическими электродами.

Изучение строения пропитанных маслом бумажных конденсаторов показало [Л. 11-40], что с увеличением интенсивности электрического поля продолжительность их жизни снижается (табл. 11-8).

Таблица 11-8. Продолжительность жизни бумажных конденсаторов, пропитанных нефтяным лаком или хлорированными жидкими диэлектриками, в электрическом поле [Л. 11-40] (емкость конденсатора 1—5 мкф, испытание при температуре + 70°С)

Число слоёв бумаги в конденсаторе	Напряженность электрического поля, кв/мм	Средняя продолжительность жизни бумаги, ч, пропитанной	Число слоёв бумаги в конденсаторе	Напряженность электрического поля, кв/мм	Средняя продолжительность жизни бумаги, ч, пропитанной
нефтяным маслом	хлорированными углеводородами	нефтяным маслом	хлорированными углеводородами
2	25	5 000	1650	3	55	850	350
30	2 100	800	60	200	150
35	700	200	75	100	70
40	450	100	85	50	30
45	100	20	95	20	10

Аналогичное явление наблюдается в случае использования в качестве пропитывающего состава хлорированных углеводородов. Последние, как известно, химически устойчивы к воздействию кислорода и не образуют подобно нефтяным маслам агрессивных продуктов старения. Такое сравнение свидетельствует о том, что в данных опытах только электрическое поле обусловливает старение бумажной изоляции.

В работе [Л. 11-41] показано, что в условиях длительного старения электроизоляционной бумаги в масле при температуре +100° С по мере роста напряженности электрического поля возрастает скорость изменения tgδ бумаги, пропитанной маслом, что является показателем ухудшения ее электроизоляционных свойств (рис. 11-16).

В разное время [Л. 11-42—11-44] были сделаны выводы, что старение маслопропитанной целлюлозной изоляции в присутствии электрического поля ускоряется. Наши эксперименты подтверждают это. В связи с этим представляется, что испытания целлюлозной изоляции для трансформаторов целесообразно проводить в условиях одновременного воздействия тепла и электрического напряжения в течение всего периода испытаний. При этом величина такого испытательного напряжения должна составлять определенный процент величины пробивного напряжения данного образца в исходном состоянии. К такому заключению приходит ряд исследователей [Л. 11-45, 11-46].

Рис. 11-16. Влияние электрического поля различимой напряженности Е на старение при +100° С трансформаторного масла и (пропитанной им электроизоляционной бумаги [Л. 11-41]. 1 — масло при Е=3 кв/мм; 2, 3, 4 и 5 — бумага, пропитанная маслом соответственно при Е =10; 6; 3 и 0 кв/мм.

В заключение следует отметить, что в последние годы повышение срока службы электроизоляционных бумаг для трансформаторов достигается за счет обработки бумаги в процессе ее производства стабилизирующими компонентами, которые повышают нагревостойкость бумаги (рис. 11-17 и табл. 11-9).

Рис. 11-17. Старение обычных и стабилизированных крафт-бумаги и картона [Л. 11-32]. 1—крафт-бумага, обработанная при +60° С смесью меламин + дициандиамид + полиакриламид; 2 — обычная крафт-бумага; 3 — обычный картон; 4 — стабилизированный картон

Таблица 11-9. Старение обычной и стабилизированной бумаг [Л. 11-32]*

Наименование образцов	Сохранение первоначальной прочности на разрыв, %
Крафт-бумага необработанная (контрольный опыт)	38,9
Бумага, обработанная 3% дициандиамида	76,7
Бумага, обработанная 3% меламина	84,0
Бумага, обработанная смесью:1 часть меламина + 2 части дициандиамида +0,1 части полиакриламида	94,4

* Образцы бумаги наматывались на провод и помещались в трансформаторное масло; нагрев до +140° С осуществлялся путем пропуска через проводник электрического тока в течение 7 суток.

При использовании стабилизированной бумаги рабочую температуру трансформатора можно повысить по крайней мере на 10° С; при этом непрерывная нагрузка трансформатора может быть повышена на 15%; [Л. 11-47, 11-48, 11-49].

При одновременном введении стабилизирующих добавок в бумагу и ингибиторов в масло срок службы целлюлозной изоляции и масла возрастает в еще большей степени [Л. 11-23]. Это перспективное направление получает с каждым годом все более широкое применение в трансформаторостроении.

В последние годы установлено [Л. 11-50], что добавка к маслу некоторых органических соединений (фурфурола, -метилнафталина, изопропилбензола и др.) приводит к увеличению электрической прочности и короностойкости кабельной бумаги, пропитанной таким маслом. Такой способ улучшения электроизоляционных свойств бумаги представляет несомненный интерес, в первую очередь применительно к сверхвысоковольтным (500 — 750 кв и выше) трансформаторам.

Глава двенадцатая

ОЦЕНКА КАЧЕСТВА ТОВАРНЫХ ТРАНСФОРМАТОРНЫХ МАСЕЛ

Все трансформаторные масла, выпускаемые в СССР, удовлетворяют требованиям

ГОСТ 982-56 и 10121-62. Тем не менее в зависимости от их происхождения и способа очистки, иными словами в зависимости от особенностей химического состава масел, их физико-химические показатели существенно различаются (табл. 12-1). В связи с этим при получении трансформаторных масел из новых сортов нефтей или же использовании новых способов очистки каждый раз необходимо заранее оценить основные эксплуатационные свойства масел, определяющие их поведение в реальных условиях. Разработка и внедрение различного рода присадок, улучшающих химическую стабильность и другие свойства трансформаторных масел, также немыслимы без предварительной оценки их эффективности. В связи с этим в практике широко используются различные лабораторные методы, с помощью которых удается в сравнительно короткий срок составить себе представление о возможном поведении трансформаторного масла в эксплуатационных условиях.

Все известные методы подобного рода основаны на принципе форсирования в искусственных условиях окисления трансформаторного масла, что достигается воздействием факторов, известных в качестве ускорителей этого процесса: температуры, электрического поля и других, уже упоминавшихся. От того, насколько удачно выбраны эти факторы, как близко удалось воспроизвести основные условия работы масла в трансформаторе, зависит степень сходимости результатов оценки масла лабораторным методом с тем, что будет иметь место в эксплуатации.

Таблица 12-1. Основные физико-химические показатели товарных и некоторых опытных трансформаторных масел

Происхождение масла и способ очистки его	Плотность	Коэффициент преломления	кислотное число, мг КОН/г	Темпера-тура вспышки, ° С*	Натровая проба, баллы	Вязкость кинетиче-ская при +20° С, сст	Тангенс угла диэлектричес-ких потерь при 50 гц, %	Структурно–групповой анализ
при 20° С	При 50° С	Са	Сн	Сп	Ка	Кн
1. Масла из сернистых нефтей
Фенольной очистки, 1957 г. (100% фенола), опытно-промышленная партия	0,8721	1,4822	0,01	154	2	27,6	0,40	3,33	10,5	36,3	53,2	0,36	1,54
Фенольной очистки, 1959 г. (200% фенола)	0,8610	1,4750	0,01	147	1	25,3	0,02	0,24	5,1	34,6	60,3	0,14	1,65
Гидроочистки, 1960 г	0,8865	1,4975	0,01	147	2	21,8	0,23	2,50	23,7	25,3	51,0	0,73	0,83
2. Масла из малосернистых нефтей
Из смеси бакинских нефтей (балаханской, бузовнинской и др.) I960 г.,сернокислотной очистки	0,8832	1,4869	0,01	143	2	27,2	0,20	1,10	11,3	42,7	46,0	0,34	1,72
Из бакинской (бузовнинской нефти) опытное, адсорбционной очистки	0,8839	1,4893	0,02	136	2	28,9	0,06	0,4	14,2	38,3	47,5	0,44	1,55
Из смеси эмбенских нефтей, 1961 г. (сернокислотной очистки)	0,8933	1,4950	0,04	135	2	22,7	0,30	2,20	13,2	45,4	41,4	0,38	1,77
Из эм5енских нефтей опытное с 0,2% ионола (очистка серным ангидридом)	0,8559	1,4702	0,005	133	1	18,9	0,02	0,17	0	39,5	50,5	0	1,70
Из анастасиевской нефти, 1961 г. (сернокислотной очистки)	0,9000	1,4998	0,01	147	2	22,0	0,30	2,50	20,8	39,8	39,4	0,52	1,47
3. Импортные масла
Английское фирмы „Shell”	0,8793	1,4810	0,01	148	1	27,6	0,01	0,15	8,0	45,0	47,0	0,24	1,85
Французское фирмы „Esso”	0,8756	1,4833	0,01	161	1	36,0	0,10	0,93	9,2	38,5	52,3	0,3	1,67

*В закрытом сосуде.