Трансформаторное масло (стр. 1 )

Р. А. ЛИПШТЕЙН и М. И. ШАХНОВИЧ

ТРАНСФОРМАТОРНОЕ МАСЛО

Издание второе, переработанное и дополненное

«Энергия»

Москва 1968

ОГЛАВЛЕНИЕ

Предисловие к первому изданию…………………………………………………. 6

Предисловие ко второму изданию……………………………………………… 8

Глава первая. О химической структуре трансформаторных масел ……….. 9

1-1. Углеводородная часть масла…………………………………………….. ..9

1-2. Неуглеводородные компоненты трансформаторных масел……………… 34

Глава вторая. Производство трансформаторных масел ………………… 41

2-1. Способы очистки масел……………………………………………………. 41

2-2. Современные тенденции в совершенствовании технологии производства масел………………………………………………………………………………. 46

Глава третья. Окисляемость трансформаторных масел ……………… 48

Глава четвертая. Присадки, повышающие долговеч­ность трансформаторных масел……………………………………………………… 69

Глава пятая. Устойчивость трансформаторных масел в

электрическом поле……………………………………………………………. 95

5-1. Влияние электрического поля относительно невысо­кой напряженности на старение масла………………………………………………………….............. 96

5-2. Влияние электрического поля на окисляемость трансформаторного масла при наличии в нем изоляционных материалов……………………………..106

5-3. Газостойкость масел в электрическом поле………………………. 108

5-4. Состав продуктов, образующихся при воздействии

разрядов на масла………………………………………………………………. 122

5-5. Присадки, повышающие газостойкость масел в

электрическом поле…………………………………………………………….. 128

5-6.Воздействие на трансформаторное масло разрядов высокого напряжения……………………………………………………………………… 136

5-7. Изменения теплопроводящих свойств трансформаторных масел в электрическом поле……………………………………………………………. 146

5-8. Гидродинамический эффект при разряде в жидком диэлектрике……151

5-9. Влияние проникающего излучения на старение транформаторного

масла…………………………………………………………………………….. 152

Глава шестая. Электроизоляционные свойства трансформаторных

Масел…………………………………………………………………………….. 154

6-1. Диэлектрическая проницаемость………………………………………. 155

6-2. Диэлектрические потери и проводимость……………………………….156
6-3. Причины повышенных диэлектрических потерь в

свежих маслах…………………………………………………………………… 167

6-4. Влияние присадок на диэлектрические свойства ма­сел…………….. 169

6-5. Причины повышения tg δ в маслах при старении

их в эксплуатации……………………………………………………………….. 174

6-6. Электрическая прочность………………………………………………. 176

Глава седьмая. Растворимость воды и газов в трансформаторном масле …. 182

7-1. Гигроскопичность масел…………………………………………………. 183

7-2. Растворимость газов в трансформаторном масле…………………….. 190

Глава восьмая. Теплопередача в трансформаторах и вязкостные свойства масел……………………………………………………………………………… 193

Глава девятая. Коррозионные свойства трансформаторных масел …………. 203

Глава десятая. Влияние материалов, применяемых в трансформаторостроении, на старение масла…………………………………………………………… 210

10-1. Влияние металлов……………………………………………………….. 211

10-2. Влияние лаков……………………………………………………………… 216

10-3. Влияние твердой изоляции и конструкционных материалов…….. 224

Глава одиннадцатая. Влияние продуктов окисления трансформаторного масла на старение твердых изоляционных материалов………………………… 231

Глава двенадцатая. Оценка качества товарных трансформаторных масел ….. .258

Глава тринадцатая. Методы защиты масла в транс­форматорах от окисления и увлажнения………………………………………………………………………. 278

13-1. Герметизация трансформаторов……………………………………… 278

13-2. Применение термосифонных фильтров и эффективного охлаждения трансформаторов………………………………………………………………… 292

Глава четырнадцатая. Подготовка свежих и восстановление эксплуатационных трансформаторных масел……………………………………………………………….295

14-1. Удаление влаги……………………………………………………………….296

14-2. Очистка масла от механических примесей……………………………….302

14-3. Регенерация отработанных трансформаторных масел………………312

Приложение. Метод оценки влияния изоляционных и конструкционных материалов на трансформаторное масло……………………………………………………327

Литература……………………………………………………………………………… 329

ПРЕДИСЛОВИЕ К ПЕРВОМУ ИЗДАНИЮ

Предусмотренное программой КПСС развитие советской энергетики связано с увеличением количества и единичной мощности трансформаторов, используемых в электросетях высокого и сверхвысокого напряжений.

До сих пор для подавляющего большинства трансформаторов охлаждающей и электроизоляционной жидкостью служит нефтяное масло. Характерные для современных трансформаторов жесткие условия работы - высокая напряженность электрического поля, высокая рабочая температура масла-наряду с требованиями надежности и долговечности аппаратуры обусловливают повышение требований к качеству масел. В то же время в связи с увеличением спроса на трансформаторные масла в последние годы в качестве сырья для их производства начали использовать нефти, отличающиеся повышенным содержанием серы, смолистых продуктов И твердых углеводородов. Получение масел из этого сырья стало возможным благодаря применению более совершенных технологических процессов.

Следует отметить, что масла, получаемые из различного сырья по различной технологии, существенно отличаются друг от друга по своему химическому составу и эксплуатационным свойствам. Более того, опыт показывает, что для оценки работоспособности масел в аппаратуре обычные физико-химические показатели, указанные в действующем стандарте на трансформаторное масло, недостаточны. В связи с этим в последние годы в СССР и за рубежом большое внимание уделяется изучению так называемых «эксплуатационных» свойств масел, которые характеризуют масло как рабочую жидкость для трансформаторов. Это понятие включает электроизоляционные свойства масел (проводимость, диэлектрическая проницаемость, tg δ, электрическая прочность, растворимость в них воды и газов, теплопроводность, теплоемкость и др.). Наконец, в понятие эксплуатационных свойств входит оценка допустимого срока бессменной работы масла в аппаратуре, чему служат данные об окисляемости масла, его устойчивости в электрическом поле, взаимном влиянии масла и твердых материалов при старении и др.

К сожалению, сведения, относящиеся к перечисленным вопросам, распылены в многочисленных публикациях периодических изданий, не систематизированы и зачастую противоречат друг другу. Все это затрудняет использование их для практических целей.

В предлагаемой вниманию читателя работе предпринята попытка систематизировать данные этих исследований, с тем чтобы ознакомить с ними специалистов электриков и химиков, работающих в соответствующей области техники.

Чтобы сделать доступными для широкого круга читателей, не имеющих специальной химической подготовки, главы по эксплуатационным свойствам масел, последним предпосланы разделы о химическом составе трансформаторных масел и современных методах их производства.

Выражаем глубокую признательность проф. за ценные советы, данные им при редактировании рукописи.

Авторы будут благодарны читателям за замечания по книге.

Письма и отзывы просим направлять по адресу: Москва, Шлюзовая наб., 10, Изд-во «Энергия».

Авторы

ПРЕДИСЛОВИЕ КО ВТОРОМУ ИЗДАНИЮ

Со времени подготовки первого издания книги Трансформаторное масло» прошло 5 лет. За этот период было опубликовано большое количество работ, относящихся к данной области, рассмотрение которых наряду с результатами новых исследований авторов дополнили книгу.

В связи с ограниченными возможностями в отношении объема нового издания из него пришлось исключить часть материалов, которые были помещены в первом издании, несмотря на их актуальность.

Авторы благодарят читателей за замечания, присланные по первому изданию книги, и выражают надежду, что новое издание будет полезно специалистам, связанным с изучением химии и физики нефтяных электроизоляционных масел, а также с вопросами применения последних.

С большим удовлетворением приносим сердечную благодарность редактору проф. , который внес в рукопись книги ряд исправлений и улучшений.

Авторы

Глава первая

О ХИМИЧЕСКОЙ СТРУКТУРЕ ТРАНСФОРМАТОРНЫХ МАСЕЛ

Трансформаторное масло является продуктом переработки нефти. Нефти разных месторождений различаются по химическому составу. Эта же особенность присуща продуктам, получаемым из нефтей, в частности трансформаторным маслам. Химический состав масел обусловлен их происхождением и способом очистки. Практикой отмечено, что эксплуатационные качества масел, различающихся происхождением и технологией получения, неодинаковы. Установлено, что между химическим составом трансформаторных масел и их поведением в эксплуатации существует определенная зависимость.

Вопросы химии нефти и продуктов ее переработки в последнее время нашли отражение в ряде фундаментальных монографий, таких, как: «Углеводороды нефти» Ф. Россини, Б. Дж. Мэйра и А. Дж. Стрейфа, «Химия минеральных масел» , и , «Химия углеводородов нефти» под ред. В. Брукса, С. Бурда, С. Куртца и Л. Шмерлинга, «Состав масляных фракций и их анализ» К. Ван-Неса и X. Ван-Вестена. Материалы этих монографий использованы нами наряду с другими источниками и оригинальными экспериментальными данными.

1-1. УГЛЕВОДОРОДНАЯ ЧАСТЬ МАСЛА

Углеводородные компоненты, составляющие основную часть масла, можно разделить на три основные структурные группы: парафиновые, нафтеновые и ароматические [Л. 1-1].

1. Парафины - насыщенные углеводороды с прямой (нормальные парафины) (I) или разветвленной (изо-парафины) цепью (II) без кольчатых структур.

Например:

2. Нафтены (или циклопарафины)-насыщенные углеводороды, содержащие одно или более колец (пяти - или шестичленных), каждое из которых может иметь одну или несколько прямых или разветвленных алкильных боковых цепей. В зависимости от числа колец в молекуле различают моноциклические (I), бициклические (II), трициклические нафтены и т. д.