3.3.2. Основні фізико-хімічні властивості трансформаторного масла.

З основних характеристик масла відзначимо, що воно пальне, біорозкладуване, практично не токсичне, що не порушує озоновий шар. Щільність масла звичайно перебуває в діапазоні (0.84-0.89)×10³ кг/м3. В'язкість є одним з найважливіших властивостей масла. З позицій високої електричної міцності бажане мати масло більш високої в'язкості. Для того, щоб добре виконувати свої додаткові функції в трансформаторах ( як охолодне середовище) і вимикачах ( як середовище, де рухаються елементи привода), масло повинне мати невисоку в'язкість, а якщо ні, то трансформатори не будуть належним чином прохолоджуватися, а вимикачі - розривати електричну дугу у встановлене для них час.

Тому вибирають компромісне значення в'язкості для різних масел. Кінематична в'язкість для більшості масел при температурі 20 °С становить 28^-30×10^-6 м²/с.

Температурою застигання називається температура, при якій масло загущується настільки, що при нахиленні пробірки з охолодженим маслом під кутом 45° його рівень залишиться незмінним протягом 1 хв. У масляних вимикачах температура застигання має вирішальне значення. Свіже масло не повинне застигати при температурі -45°С; у південних районах країни дозволяється застосовувати масло з температурою застигання -35°С. Для експлуатаційних масел допускається ряд відступів від нормованої температури застигання залежно від того, чи перебуває масло в трансформаторі або вимикачі, працює в закритім приміщенні або ж на відкритім повітрі. Для спеціальних арктичних сортів масла температура застигання зменшується до -(60-65) °С, однак при цьому знижується й температура спалаху до 90-100°С.

Температурою спалаху називається температура масла, що нагрівається в тиглі, при якім його пари утворюють із повітрям суміш, що запалюється при піднесенні до неї полум'я. Спалах відбувається настільки швидко, що масло не встигає прогрітися й загорітися. Температура спалаху трансформаторного масла не повинна бути нижче 135°С. Якщо нагріти масло вище температури спалаху, то наступає такий момент, коли при піднесенні полум'я до масла воно загоряється.

Температура, при якій масло загоряється й горить не менш 5 сек., називається температурою запалення масла.

Температура, при якій відбувається загоряння в закритому тиглі, у присутності повітря, без піднесення полум'я, називається температурою самозапалювання. Для трансформаторного масла вона становить 350-400 °С.

З інших теплофізичних характеристик відзначимо порівняно невелику теплопровідність l від 0.09 до 0.14 Вт/(м×к), що зменшується залежно від температури. Теплоємність, навпаки, збільшується з ростом температури від 1.5 кДж/(кг×к) до 2.5 кДж/(кг×к). Коефіцієнт теплового розширення масла визначає вимоги до розмірів розширювального бака трансформатора й становить приблизно 6.5×10^-4 1/К.

Питомий опір масла нормується при температурі 90°С и напруженості поля 0.5 МВ/м, і воно не повинне перевищувати 5×10¹⁰ Ом×м для будь-яких сортів масел. Відзначимо, що питомий опір, як і в'язкість, сильно падають із ростом температури ( більш ніж на порядок при зменшенні температури на 50 °С). Діелектрична проникність масла невелика й коливається в межах 2.1-2.4. Тангенс кута діелектричних втрат визначається наявністю домішок у маслі. У чистім маслі він не повинен перевищувати 2×10-2 при температурі 90°С и робочій частоті 50 Гц. В окисненім забрудненім і зволоженім маслі tgδ зростає й може досягати більш ніж 0.2. Електрична міцність масла визначається в стандартному розряднику з напівсферичними електродами діаметром 25.4 мм і міжелектродною відстанню 2.5 мм. Пробивна напруга повинна становити не менш 70 кВ, при цьому в розряднику електрична міцність масла буде не менш 280 кВ/см.

Існує великий розрив між терміном служби трансформатора й терміном служби масла. Трансформатор може працювати без ремонту 10-15 років, а масло вже через рік вимагає очищення, а через 4-5 років - регенерації. Заходами, що дозволяють продовжити строк експлуатації масла, є:

1) захист масла від зіткнення із зовнішнім повітрям шляхом установки розширників з фільтрами, що поглинають кисень і воду, а також витиснення з масла повітря;

2) зниження перегріву масла в умовах експлуатації;

3) регулярні очищення від води й шламу;

4) застосування для зниження кислотності безперервної фільтрації масла;

5) підвищення стабільності масла шляхом уведення антиокислювачів.

Антиокислювальна присадка спеціально вводиться в масло для запобігання його окиснення під дією локальних високих температур і реакцій із провідниковими й діелектричними матеріалами. Звичайно в якості присадки використовують іонол, рідше застосовуються й інші добавки.

Очищення, сушіння й регенерація масла. Очищенням масла називається така операція, за допомогою якої забруднене або окиснене масло приводиться в придатний для експлуатації стан. Після гарного очищення масло повинне повністю відновити свої початкові властивості, тобто повинне бути зовсім прозоро, не повинне містити кислот, опадів, води, вугілля й інших забруднень. Причини вилучення масла з експлуатації можуть бути двох пологів. Якщо масло під час експлуатації виявилося лише забрудненим різними постійними речовинами й не перетерпіло глибоких змін, то для його відновлення досить удатися до одному з описуваних нижче методів механічного очищення.

До механічних методів очищення ставляться:

1) відстоювання;

2) центрифугування;

3) фільтрування;

4) промивання.

Усі ці методи мають на меті вилучити з масла головним чином воду, механічні забруднення, нерозчинний шлаки й вугілля. Іншою причиною вилучення масла з експлуатації служить його старіння під дією високої температури, кисню повітря, потужних часткових розрядів. Таке масло перетерплює настільки глибокі зміни, що для відновлення його властивостей необхідно застосувати один з наступних методів хімічного очищення (регенерації):

1) сірчанокислотний метод;

2) лужноземельний метод;

3) обробку адсорбентами.

Очищення масла безпосередньо в трансформаторах і вимикачах може проводитися періодично або після аварії при різкім зниженні пробивної напруги, появи вугілля й інших ненормальних явищах або в результаті даних хроматографічного аналізу. Як правило, трансформатори й вимикачі в цих випадках виводяться з роботи й відключаються від мережі.