Нефтяные электроизоляционные масла Трансформаторное масло
Трансформаторное масло — это жидкость от почти бесцветной до темно-желтого цвета, по химическому составу представляющая собой смесь различных углеводородов. Нефти разных месторождений отличаются по своим параметрам и зависимостям этих параметров от температуры.
Трансформаторное масло, которым заливают силовые трансформаторы, из всех жидких электроизоляционных материалов находит наибольшее применение в электротехнике, Его назначение двояко: во-первых, масло, заполняя поры в волокнистой изоляции, а также промежутки между проводами обмоток и между обмотками и баком трансформатора, значительно повышает электрическую прочность изоляции; во-вторых, оно улучшает отвод тепла, выделяемого за счет потерь в обмотках и сердечнике трансформатора. Лишь некоторые силовые и измерительные трансформаторы выполняются без заливки маслом («сухие» трансформаторы). Еще одна важная область применения трансформаторного масла — масляные выключатели высокого напряжения. В этих аппаратах разрыв электрической дуги между расходящимися контактами выключателя происходит в масле или в находящихся под повышенным давлением газах, выделяемых маслом под действием высокой температуры дуги; это способствует охлаждению канала дуги и быстрому ее гашению. Трансформаторное масло применяется также для заливки маслонаполненных вводов, некоторых типов реакторов, реостатов и других электрических аппаратов.
Трансформаторные, а также другие нефтяные («минеральные») электроизоляционные масла получают из нефти посредством ее ступенчатой перегонки с выделением на каждой ступени определенной (по температуре кипения) фракции и последующей тщательной очистки от химически нестойких примесей путем обработки серной кислотой, затем щелочью, промывки водой и сушки. Часто электроизоляционные масла дополнительно обрабатываются адсорбентами, т. е. веществами (особые типы глин или же получаемые искусственным путем материалы), которые обладают сильно развитой поверхностью и при соприкосновении с маслом поглощают воду и различные полярные примеси. Такая обработка производится или перемешиванием нагретого масла с измельченным адсорбентом с последующим отстаиванием, или же фильтрованием масла сквозь слой адсорбента (перколяция). Применяются и другие способы очистки масла.
Ограничение вязкости весьма важно, так как слишком вязкое масло хуже отводило бы тепло потерь от обмоток и магнитопровода трансформатора.
Старение.
При старении увеличиваются вязкость и кислотное число масла, ухудшаются его электроизоляционные свойства. Обычно температура вспышки паров масла в эксплуатации постепенно повышается вследствие испарения углеводородов с малой молекулярной массой, однако при местных перегревах масла в транформаторах (а также после разрыва электрической дуги в масляном выключателе) может произойти крекинг (разрыв молекул с образованием углеводородов пониженной молекулярной массы), что приводит к понижению температуры вспышки.
Скорость старения масла возрастает а) при доступе воздуха, так как старение масла в значительной степени связано с его окислением кислородом воздуха; особенно интенсивно идет старение при соприкосновении масла с озоном; б) при повышении температуры (обычно наивысшей рабочей температурой масла считают 95° С); в) при соприкосновении масла с некоторыми металлами (медь, железо,, свинец и т. п.) и другими веществами — катализаторами старения; г) при воздействии света; д) при воздействии электрического поля.
При старении в электрическом поле некоторые сорта масел выделяют газы; это очень вредно, так как пузырьки газов могут стать очагами ионизации. Способность не выделять газов при старении в электрическом поле или даже поглощать ранее выделившиеся газы называется газостойкостью масла.
Масла различного происхождения обладают различной стойкостью к старению, поэтому перед введением в эксплуатацию трансформаторное масло подвергают испытанию на ускоренное старение в особо жестких условиях; результаты этого испытания дают возможность судить о стойкости данного масла к старению.
Регенерация начавшего стареть масла, т. е. удаление из него продуктов старения и восстановление исходных свойств, достигается обработкой масла.
Помимо регенерации определенного количества масла с последующей заливкой его в трансформатор возможно ввести непрерывный процесс регенерации масла в работающем трансформаторе. Для этой цели трансформатор снабжают термосифонным фильтром (рис. 3). Масло, нагреваясь во время работы трансформатора и уменьшая при этом свою плотность, поднимается в верхнюю часть бака, попадает в трубопровод термосифона, проходит сверху вниз сквозь фильтр со слоем адсорбента и поступает в нижнюю часть бака трансформатора. Фильтр при помощи вентилей можно отключать для смены адсорбента.
Рис. 3. Схема непрерывной термосифонной регенерации масла в работающем трансформаторе: 1 – трансформатор, 2 – масло в баке, 3 – бак, 4 – вентили, 5 – фильтр с адсорбентом.
Применяют и другие мероприятия для замедления старения масла. Так, сообщение воздуха над уровнем масла в трансформаторах (а также в баках, в которых хранится запас масла) с наружным воздухом производится сквозь воздухоочистительные фильтры; эти фильтры заполняются силикагелем, хлористым кальцием и тому подобными веществами и поглощают из воздуха влагу, пыль и химически активные загрязнения. Часто заполняют промежуток над маслом в герметизированном баке трансформатора вместо воздуха азотом, чтобы исключить доступ кислорода к маслу (азотная защита).
Рекомендуется добавление к трансформаторному маслу ингибиторов (антиокислительных присадок), которые в противоположность катализаторам замедляют старение масла; таковы ионол, амидопирин и некоторые другие вещества. Для каждого типа масла необходим подбор соответствующего ингибитора. Применение правильно выбранных ингибиторов позволяет увеличить срок эксплуатации масла и дает большой экономический эффект.
В стеклянных консерваторах маслонаполненных вводов рекомендуется покрывать наружную поверхность стекла темной краской, чтобы предохранить масло от действия света.
Помимо трансформаторного масла в электротехнической промышленности широко применяются и другие виды нефтяных электроизоляционных масел.