Стабильность, показатели после окисления, не более
осадок, % (маc. доля)
0,01
Отсутствие
0,015
0,015
Отсутствие
легучие низкомолекулярные кислоты мг КОН/г
0,005
0,005
0,05
0,04
0,04
0,04
0,04
Кислотное число, мг КОН/г
0,1
0,1
0,2
0,1
0,1
0,1
0,1
Стабильность по методу МЭК, индукционный период,ч, не менее
-
-
-
150
120
150
150
Прозрачность
-
Прозрачно при 5°С
Прозрачно при 20°С
-
-
-
-
Тангенс угла диэлектрических потерь при 90°С, %, не более
2,2
1,7
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
Цвет, ед. ЦНТ, не более
1
1
1,5
1
1
1
-
Коррозия на медной пластинке
Выдерживает
-
Выдерживает
Показатель преломления, не более
1,505
-
-
-
-
-
-
Плотность при 20 °С, кг/м3, не более
895
-
885
895
895
895
-
Перед заполнением электроаппаратов масло подвергают глубокой термовакуумной обработке. Согласно действующему РД 34.45-51.300-97 "Объем и нормы испытаний электрооборудования" концентрация воздуха в масле, заливаемом в трансформаторы с пленочной или азотной защитой, герметичные вводы и герметичные измерительные трансформаторы не должна превышать 0,5% (при определении методом газовой хроматографии), а содержание воды 0,001% (маc. доля). В силовые трансформаторы без пленочной защиты и негерметичные вводы допускается заливать трансформаторное масло с содержанием воды 0,0025% (маc. доля). Содержание механических примесей, определяемое как класс чистоты, не должно быть хуже 11-го для оборудования напряжением до 220кВ и хуже 9-го для оборудования напряжением выше 220 кВ. При этом показатели пробивного напряжения в зависимости от рабочего напряжения оборудования должны быть равны (кВ).
Рабочее напряжение оборудования
Пробивное напряжение масла
До 15 (вкл.)
30
Св. 15 до 35 (вкл.)
35
От 60 до 150 (вкл.)
55
От 220 до 500 (вкл.)
60
750
65
Непосредственно после заливки трансформаторного масла в оборудование допустимые значения пробивного напряжения масла на 5кВ ниже, чем у масла до заливки. Допускается ухудшение класса чистоты трансформаторного масла на единицу и увеличение содержания воздуха на 0,5%.
Примечание. Условия окисления при определении стабильности по методу ГОСТ 981-7
Масло
Температура, °С
Длительность, ч
Расход кислорода, мл/мин
ТКп и масло селективной очистки
120
14
200
Т-1500У
135
30
50
ГК и АГК
155
14
50
ВГ
155
12
50
Температурой застывания называется температура, при которой масло загустевает настолько, что при наклонении пробирки с охлажденным маслом под углом 45° его уровень останется неизменным в течение 1 мин. В масляных выключателях температура застывания имеет решающее значение. Свежее масло не должно застывать при температуре -45°С; в южных районах страны разрешается применять масло с температурой застывания -35°С. Для эксплуатационных масел допускается ряд отступлений от нормированной температуры застывания в зависимости от того, находится ли масло в трансформаторе или выключателе, работает в закрытом помещении или же на открытом воздухе. Для специальных арктических сортов масла температура застывания уменьшается до -(60-65) °С, однако при этом понижается и температура вспышки до 90-100°С.
Температурой вспышки называется температура нагреваемого в тигле масла, при котором его пары образуют с воздухом смесь, воспламеняющуюся при поднесении к ней пламени. Вспышка происходит настолько быстро, что масло не успевает прогреться и загореться. Температура вспышки трансформаторного масла не должна быть ниже 135°С. Если нагреть масло выше температуры вспышки, то наступает такой момент, когда при поднесении пламени к маслу оно загорается.
Температура, при которой масло загорается и горит не менее 5 сек., называется температурой воспламенения масла.
Температура, при которой происходит возгорание в закрытом тигле, в присутствии воздуха, без поднесения пламени, называется температурой самовоспламенения. Для трансформаторного масла она составляет 350-400 °С.
Из других теплофизических характеристик отметим сравнительно небольшую теплопроводность l от 0.09 до 0.14 Вт/(м×К), уменьшающуюся в зависимости от температуры. Теплоемкость, наоборот, увеличивается с ростом температуры от 1.5 кДж/(кГ×К) до 2.5 кДж/(кГ×К). Коэффициент теплового расширения масла определяет требования к размерам расширительного бака трансформатора и составляет примерно 6.5×10-4 1/К.
Удельное сопротивление масла нормируется при температуре 90°С и напряженности поля 0.5 МВ/м, и оно не должно превышать 5×1010 Ом×м для любых сортов масел. Отметим, что удельное сопротивление, как и вязкость, сильно падают с ростом температуры (более чем на порядок при уменьшении температуры на 50 °С). Диэлектрическая проницаемость масла невелика и колеблется в пределах 2.1-2.4. Тангенс угла диэлектрических потерь определяется наличием примесей в масле. В чистом масле он не должен превышать 2×10-2 при температуре 90°С и рабочей частоте 50 Гц. В окисленном загрязненном и увлажненном масле tgdвозрастает и может достигать более чем 0.2. Электрическая прочность масла определяется в стандартном разряднике с полусферическими электродами диаметром 25.4 мм и межэлектродным расстоянием 2.5 мм. Пробивное напряжение должно составлять не менее 70 кВ, при этом в разряднике электрическая прочность масла будет не менее 280 кВ/см.
Поглощение и выделение газов маслом. Масло способно поглощать и растворять весьма значительные количества воздуха и других газов. По имеющимся данным в 1 см3 масла при комнатной температуре растворяется: азота 0.086 см3; кислорода 0.16 см3; углекислоты 1.2 см3. При этом кислород, не только растворяется, но и химически соединяется с маслом, образуя продукты окисления. Выделение газов из масла очень часто является признаком зарождающегося дефекта в обмотке трансформатора. В настоящее время разработан и используется способ определения дефектов в трансформаторе по наличию растворенных в масле газов, т.н. хроматографический анализ.
Существует большой разрыв между сроком службы трансформатора и сроком службы масла. Трансформатор может работать без ремонта 10-15 лет, а масло уже через год требует очистки, а через 4-5 лет - регенерации. Мерами, позволяющими продлить срок эксплуатации масла, являются:
1) защита масла от соприкосновения с наружным воздухом путем установки расширителей с фильтрами, поглощающими кислород и воду, а также вытеснение из масла воздуха;
2) снижение перегрева масла в условиях эксплуатации;
3) регулярные очистки от воды и шлама;
4) применение для снижения кислотности непрерывной фильтрации масла;
5) повышение стабильности масла путем введения антиокислителей.
Антиокислительная присадка специально вводится в масло для предотвращения его окисления под действием локальных высоких температур и реакций с проводниковыми и диэлектрическими материалами. Обычно в качестве присадки используют ионол, реже применяются и другие добавки.
Очистка, сушка и регенерация масла. Очисткой масла называется такая операция, с помощью которой загрязненное или окисленное масло приводится в пригодное для эксплуатации состояние. После хорошей очистки масло должно полностью восстановить свои начальные свойства, т.е. должно быть совершенно прозрачно, не должно содержать кислот, осадков, воды, угля и других загрязнений. Причины изъятия масла из эксплуатации могут быть двух родов. Если масло во время эксплуатации оказалось лишь загрязненным различными постоянными веществами и не претерпело глубоких изменений, то для его восстановления достаточно прибегнуть к одному из описываемых ниже методов механической очистки.
Для восстановления отработанных трансформаторных масел применяются разнообразные технологические операции, основанные на физических, физико-химических и химических процессах и заключаются в обработке масла с целью удаления из него продуктов старения и загрязнения. В качестве технологических процессов обычно соблюдается следующая последовательность методов:
механический - для удаления из масла свободной воды и твердых загрязнений;
Очистка масла непосредственно в трансформаторах и выключателях может производиться периодически или после аварии при резком снижении пробивного напряжения, появления угля и прочих ненормальных явлениях или в результате данных хроматографического анализа. Как правило, трансформаторы и выключатели в этих случаях выводятся из работы и отключаются от сети.
В зависимости от процесса регенерации (очистки) трансформаторного масла получают 2-3 фракции базовых масел, из которых компаундированием и введением присадок могут быть приготовлены товарные масла (моторные, трансмиссионные, гидравлические, СОЖ, пластичные смазки). Средний выход регенерированного масла из отработанного, содержащего около 2-4% твердых загрязняющих примесей и воду, до 10% топлива, составляет 70-85% в зависимости от применяемого способа регенерации (очистки) масла.
Если их недостаточно, используются химические способы регенерации (очистки) масел, связанные с применением более сложного оборудования и большими затратами.
Для регенерации (очистки) отработанных трансформаторных масел применяются разнообразные аппараты и установки, действие которых основано, как правило, на использовании сочетания методов (физических, физико-химических и химических), что дает возможность регенерировать (очищать) отработанные масла разных марок и с различной степенью снижения показателей качества.
Необходимо отметить, что при регенерации (очистке) масел, возможно, получать базовые масла, по качеству идентичные «свежим», причем выход масла в зависимости от качества сырья составляет 80-90%, таким образом, базовые масла можно регенерировать (очищать) еще по крайней мере два раза, но это возможно реализовать при условии применения современных технологических процессов.
В последнее время получили известное развитие передвижные трансформаторы, сухие трансформаторы сравнительно большой мощности, трансформаторы с негорючим маслом, с намотанным сердечником и т.
шие размеры сердечников и обмоток, вес сухих трансформаторов из-за отсутствия бака и масла получается значительно меньше веса таких же трансформаторов масляных.
Обычное трансформаторное масло горюче, а его пары в смеси с воздухом могут образовать взрывчатые смеси.
Одним из них является заполнение бака негорючим и невзрывающимся маслом.
Третье возможное решение вопроса о пожаро- и взрывобезопас-ном трансформаторе — трансформаторы с заполнением бака поверх масла инертным газом при обычном давлении.
Исследования показали, что для предохранения масла и изоляции трансформатора от окисления под действием кислорода, содержащегося в масле в растворенном виде, достаточно применять азот.
После соответствующей обработки содержание кислорода в масле падает до нескольких долей процента, а в эксплуатационных условиях, при наличии достаточно надежных уплотнений и влаго- и кислородпоглощающих фильтров, не превышает 1%.
Масло трансформаторное 61, 376
Трансформатор с намотанным сердечником 532 — •— плавным регулированием напряжения 517 — с принудительной циркуляцией масла 375 — сварочный 530 — силовой 354 — стержневой 366 — сухой 354 — трехобмоточный 353, 507 — трехфазный 356, 405
Светлые лаки на льняном и тунго- вом маслах: а) пропиточные.
Для изоляции обмоток трансформаторов и для лучшего их охлаждения применяется так называемое трансформаторное масло.
Основное требование к этому маслу — высокая диэлектрическая прочность.
Температура вспышки масла 140° С, вязкость по Энглеру при 50° С 1,8, минимальный пробивной градиент 22 кв/мм.
Основным недостатком масла является его горючесть, приводящая иногда к тяжелым повреждениям при авариях.
Поэтому за последние годы появились полноценные негорючие заменители трансформаторного масла, обладающие даже несколько лучшей теплопроводностью.
Частицы грязи или угольной пыли, пропитанные маслом, забивают изоляцию между пластинами.
Для смазки подшипника применяется масло.
В состоянии покоя масло между трущимися частями выдавливается, и металл цапфы вступает в непосредственное соприкосновение с металлом вкладыша.
При вращении вала масло увлекается цапфой и создает в клиновидном пространстве между поверхностью вала и вкладыша повышенное давление, которое и поддерживает вал во взвешенном состоянии, так что между трущимися поверхностями появляется тонкая пленка масла.
Аварии, которые происходили сначала из-за неумения изолировать масло от окисляющего действия воздуха, были практически устранены посредством маслорасширителей, вошедших ^всеобщее употребление примерно с середины 10-х годов текущее ^чмгетия.
Чтобы предотвратить вредное влияние воздуха на изоляцию обмоток и улучшить условия охлаждения трансформатора, его сердечник с находящимися на нем обмотками помещают в бак, заполненный трансформаторным маслом.
Трансформаторы, не погружаемые в масло, называются сухими.
Трансформатор состоит из следующих главных частей: а) сердечника, б) обмотки, в) бака с маслом, если трансформатор масляный и г) выводных изоляторов.
Если в стержне имеются каналы, то с этими каналами должны совпадать каналы в ярме, чтобы обеспечить свободную циркуляцию масла.
/ — шихтованный магнитопровод; 2 — швеллер, прессующий ярмо; 3 — обмотка низшего напряжения (НН); 4 — пбмотка высшего напряжения (ВН); 5 — отводы ВН; 6 — отводы НН; 7 — строенный переключатель регулировочных ответвлений обгиотки ВН; S — привод переключателя; 9 — г,вод (изолятор) ВН; 10 — ввод (изолятор) НН; )/ — трубчатый бак; Г2 — кран дли заливки масла; 13 — кольцо для подъема выемной части; 14 — патрубок для присоединения вакуумного насоса; 15 — выхлопная труба; /6" — газовое реле; 17 — расширитель; IS — упорный угольник на дне бака; 19 — вертикальная шпилька, стягивающая швеллеры, прессующие ярма; 20 — транспортный ролик; 21 — кран для спуска масла.
сердечник с расположенными на нем обмотками, помещается в бак с маслом.
Нагреваясь, масло начинает циркулировать внутри бака и этим обеспечивает естественное охлаждение трансформатора.
В этом случае осуществляют принудительную циркуляцию масла с помощью специального насосного агрегата.
Уровень масла в расширителе должен быть таким, чтобы при всех обстоятельствах бак был целиком заполнен маслом.
Так как поверхность масла в расширителе гораздо меньше, чем в баке, а температура масла в расширителе значительно ниже, чем в верхней части бака, то процесс окисления масла при соприкосновении с воздухом идет медленнее; этим достигается достаточно надежная защита масла и изоляции трансформатора.
Она представляет собой стальной, обычно наклонный цилиндр, сообщающийся с баком и закрытый сверху стеклянным диском; при определенном давлении диск выдавливается, и газы вместе с маслом выбрасываются из бака наружу.
Трансформаторное масло.
В целях лучшей изоляции и лучшего охлаждения активной части трансформатора последнюю помещают в бак, заполняемый минеральным трансформаторным маслом.
Применяемое в СССР нефтяное масло имеет следующие основные характеристики (предполагается эксплуатационное масло): удельный вес (при +20°С по отношению к воде при +4° С) не более 0,895; электрическая прочность 20—35 кв/мм; теплоемкость 1790—1870 вт/кг • град; температура вспышки не ниже 135°С; температура застывания —35° С; объемный коэффициент расширения 0,069% на 1°С.
Наряду с указанными выше ценными свойствами, трансформаторное масло имеет два основных недостатка: 1) оно горюче и 2) его пары при некоторых условиях образуют с воздухом взрывчатые смеси.
Из числа последних в США получил широкое распространение пиранол, а в СССР была разработана жидкость, названная совтолом, по своим изоляционным свойствам и охлаждающей способности близкая к минеральному трансформаторному маслу, но не окисляющаяся и химически устойчивая.
Но все же основным типом силового трансформатора продолжает оставаться масляный трансформатор, заполненный обычным минеральным трансформаторным маслом.
Все трансформаторы имеют охлаждение с принудительной циркуляцией масла.
Так как потоки рассеяния распределяются, главным образом, в немагнитной среде, имеющей постоянную магнитную проницаемость (масло, воздух, медь и т.
Эти трансформаторы показали, что масло является не только агентом, охлаждающим обмотки, но также и изолирующим материалом.
