Справочник масел
Трансформаторные масла
Выдержки из справочника:
Топлива, смазочные материаллы, технические жидкости. Ассортимент и применение: Справочник / И.Г. Анисимов, К.М. Бадыштова, С.А. Бнатов и др.; под ред. В.М. Школьникова. Изд. 2-е перераб. и доп. - М.: Издательский центр "Техинформ", 1999. - 596с.: ил.
© И.Г. Анисимов, К.М. Бадыштова, С.А. Бнатов и др., 1999
Общие требования и свойства Электроизоляционные свойства масел определяются в основном тангенсом угла диэлектрических потерь. Диэлектрическая прочность трансформаторных масел в основном определяется наличием волокон и воды, поэтому механические примеси и вода в маслах должны полностью отсутствовать. Низкая температура застывания масел (-45 °С и ниже) необходима для сохранения их подвижности в условиях низких температур. Для обеспечения эффективного отвода тепла трансформаторные масла должны обладать наименьшей вязкостью при температуре вспышки не ниже 95, 125, 135 и 150 °С для разных марок.
Наиболее важное свойство трансформаторных масел - стабильность против окисления, т. е. способность масла сохранять параметры при длительной работе. В России все сорта применяемых трансформаторных масел ингибированы антиокислительной присадкой - 2,6-дитретичным бутилпаракрезолом (известным также под названиями ионол, агидол-1 и др.). Эффективность присадки основана на ее способности взаимодействовать с активными пероксидными радикалами, которые образуются при цепной реакции окисления углеводородов и являются основными ее носителями. Трансформаторные масла, ингибированные ионолом, окисляются, как правило, с ярко выраженным индукционным периодом.
В первый период масла, восприимчивые к присадкам, окисляются крайне медленно, так как все зарождающиеся в объеме масла цепи окисления обрываются ингибитором окисления. После истощения присадки масло окисляется со скоростью, близкой к скорости окисления базового масла. Действие присадки тем эффективнее, чем длительнее индукционный период окисления масла, и эта эффективность зависит от углеводородного состава масла и наличия примесей неуглеводородных соединений, промотирующих окисление масла (азотистых оснований, нафтеновых кислот, кислородсодержащих продуктов окисления масла).
На рисунке показана зависимость длительности индукционного периода окисления трансформаторного масла при одной и той же концентрации присадки от содержания в нем ароматических углеводородов. Окисление проводилось в аппарате, регистрирующем количество поглощаемого маслом кислорода при 130 °С в присутствии катализатора (медной проволоки) в количестве 1 см2 поверхности на 1 г масла с окисляющим газом (кислородом) в статических условиях. Происходящее при очистке нефтяных дистиллятов снижение содержания ароматических углеводородов, как и удаление неуглеводородных включений, повышает стабильность ингибированного ионолом трансформаторного масла.
Международная электротехническая комиссия разработала стандарт (Публикация 296) "Спецификация на свежие нефтяные изоляционные масла для трансформаторов и выключателей". Стандарт предусматривает три класса трансформаторных масел:
I - для южных районов (с температурой застывания не выше -30 °С), II - для северных районов (с температурой застывания не выше -45 °С) и III - для арктических районов (с температурой застывания -60 °С). Буква А в обозначении класса указывает на то, что масло содержит ингибитор окисления, отсутствие буквы означает, что масло не ингибировано.
В таблице приведены заимствованные из стандарта МЭК 296 требования к маслам классов II, II А, III, III А. Масла классов I и IA в России не производят и не применяют.
Требования Международной электротехнической комиссии к трансформаторным маслам классов II, НА, III, IIIA (Публикация 296)
| Показатели |
Метод испытаний |
Требования к классам |
| II и IIA |
III и IIIA |
| Кинематическая вязкость, мм2/с, при температуре: 40°С |
ISO 3104 |
11,0 |
3,5 |
| -30 °С |
1800 |
- |
| -40 °С |
- |
150 |
| Температура, °С: вспышки в открытом тигле, не ниже |
ISO 2719 |
130 |
95 |
| застывания, не выше |
ISO 3016 |
-45 |
-60 |
| Внешний вид |
Определяется визуально в проходящем свете при комнатной температуре и толщине 10 см |
Прозрачная жидкость, не содержащая осадка и взвешенных частиц |
| Плотность, кг/дм3 |
ISO 3675 |
<=0,895 |
| Поверхностное натяжение, Н/м, при 25 °С |
ISO 6295 |
См.прим.1 |
| Кислотное число, мг КОН/г |
Поп.7.7 МЭК 296 |
<=0,03 |
| Коррозионная сера |
ISO 5662 |
Не коррозионно |
| Содержание воды, мг/кг |
МЭК 733 |
См. прим. 2 |
| Содержание антиокислительных присадок |
МЭК 666 |
Для классов II и III - отсутствие, для классов IIА и IIIA - см. прим. 3 |
| Окислительная стабильность: кислотное число, мг КОН/г |
МЭК 1125А для классов II и III; |
<= 4 |
| массовая доля осадка, % |
МЭК 1125 В для классов IIА и IIIA |
<= 0,1См.прим.4 |
| Пробивное напряжение, кВ: в состоянии поставки |
МЭК 156 |
>= 30 |
| после обработки |
>= 50 * |
| Тангес угла диэлектрических потерь при 90 °С и 40-60 Гц |
МЭК 247 |
<= 0,005 |
| * Результат показывает, что загрязнения могут быть легко удалены обычными средствами обработки. |
| Примечания.1. Спецификация не нормирует этот показатель, хотя некоторые национальные стандарты включают требование не менее 40-Ю'3 Н/м. 2. Спецификация не нормирует этот показатель, хотя в некоторых странах существуют нормы 30 мг/кг при отгрузке партией и 40 мг/кг при отгрузке в бочках. 3. Тип и содержание антиокислителя согласовываются между поставщиком и потребителем. 4. Спецификация не нормирует этот показатель. Известно, что хорошие масла имеют индукционный пеоиод более 120 ч. |
Трансформаторные масла работают в сравнительно "мягких" условиях. Температура верхних слоев масла в трансформаторах при кратковременных перегрузках не должна превышать 95 °С. Многие трансформаторы оборудованы пленочными диафрагмами или азотной защитой, изолирующими масло от кислорода воздуха. Образующиеся при окислении некоторые продукты (например, гидроперекиси, мыла металлов) являются сильными промоторами окисления масла. При удалении продуктов окисления срок службы масла увеличивается во много раз. Этой цели служат адсорберы, заполненные силикагелем, подключаемые к трансформаторам при эксплуатации. Срок службы трансформаторных масел в значительной мере зависит также от использования в оборудовании материалов, совместимых с маслом, т. е. не ускоряющих его старение и не содержащих нежелательных примесей. Для высококачественных сортов трансформаторных масел срок службы без замены может составлять 20-25 лет и более.
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 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 220 кВ 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 масла в оборудование допустимые значения пробивного напряжения на 5 кВ ниже, чем у масла до заливки. Допускается ухудшение класса чистоты на единицу и увеличение содержания воздуха на 0,5 %.
В этом же РД указаны значения показателей масла, по которым состояние эксплуатационного масла оценивается как нормальное. При превышении этих значений должны быть приняты меры по восстановлению масла или устранению причины ухудшения показателя. Помимо этого даны значения показателей, при которых масло подлежит замене. В таблице ниже приведены требования к эксплуатационным маслам. Сорбенты в термосифонных и адсорбционных фильтрах трансформаторов согласно РД 34.20.501-95 "Правила технической эксплуатации электрических станций и сетей Российской Федерации" следует заменять в трансформаторах мощностью свыше 630 кВ-А при кислотном числе масла более 0,1 мг КОН/г, а также при появлении в масле растворенного шлама, водорастворимых кислот и (или) повышении тангенса угла диэлектрических потерь выше эксплуатационной нормы. В трансформаторах мощностью до 630 кВ-А адсорбенты в фильтрах заменяют во время ремонта или при эксплуатации при ухудшении характеристик твердой изоляции. Содержание влаги в сорбенте перед загрузкой в фильтры не должно превышать 0,5 %.
Требования к качеству эксплуатационных трансформаторных масел
| Показатели |
Метод испытаний |
Категория электро-оборудования |
Значение, ограни-чивающее область нормального состояния масла |
Предельно допустимые значения |
| Пробивное напряжение, кВ,не менее |
ГОСТ 6581-75 |
Электрообо-рудование: до 15 кВ (вкл.) |
- |
20 |
| до 35 кВ (вкл.) |
- |
25 |
| от60до150кВ (вкл.) |
40 |
35 |
| от 220 до 500 кВ (вкл.) |
50 |
45 |
| 750 кВ |
60 |
55 |
| Кислотное число, мг КОН/г, не более |
ГОСТ 5985-79 |
Силовые и измерительные трансформаторы и негерме тичные вводы |
0,10 |
0,25 |
| Температура вспышки в закрытом тигле, °С, не ниже |
ГОСТ 63-56-75 |
То же |
5 °С ниже предыдущего анализа |
125 |
| Содержание воды, %, не более |
ГОСТ 7822-75 |
Трансформаторы с пленочной или азотной защитой, герметичные вводы и герметичные измерительные трасформаторы |
0,0015 |
0,0025 |
| Силовые и измерительные трансформаторы без защиты масла, негерметичные вводы |
- |
0,003 |
| Класс чистоты |
ГОСТ 17216-71 |
Электрообо-рудование: до 220 кВ (вкл.) |
13 |
13 |
| св. 220кВдо750кВ (вкл.) |
11 |
12 |
| Тангенс угла диэлектрических потерь при 70/90 °С, % |
ГОСТ 6591-73 |
Электрообо-рудование: 110-150 кВ (вкл.) |
8/12 |
10/15 |
| 220-500 кВ (вкл.) |
5/8 |
7/10 |
| 750 кВ |
2/3 |
3/5 |
| Содержание водорастворимых кислот, мг КОН/г, не более |
- |
Силовые трансформаторы, герметичные вводы, герметичные трансформаторы, напряжение до 750 кВ (вкл.) |
0,014 |
- |
| Негерметичные вводы и измерительные трансформаторы, напряжение до 500 кВ (вкл.) |
0,030 |
- |
| Массовая доля, %: антиокислительной присадки 2,6-дитрет- бутил-4- метилфенол, не менее |
- |
Трансформаторы без специальной защиты масла, негерметичные вводы, напряжение свыше 110 кВ |
0,1 |
- |
| растворенного шлама, не более |
- |
Силовые и измерительные трансформаторы, негерметичные вводы, напряжение свыше 110кВ |
- |
0,05 |
| фурановых производных (фурфурола), не более * |
- |
Трансформаторы и вводы, напряжение свыше 110 кВ |
0,0015(0,001) |
- |
| Газосодержание, % (об.), не более |
- |
Трансформаторы с пленочной защитой, герметичные вводы |
2 |
4 |
| * Фурановые соединения рекомендуется определять в случае обнаружения в трансформаторном масле значительных количеств характерных газов (СО и СО 2 ) хроматографическим анализом растворенных газов, которые свидетельствуют о возможных дефектах и процессах разрушения твердой изоляции. |
|
