1. Испытания изоляционных масел

Испытания изоляционных масел подразделяются на 3 катего­рии:

1. испытания на электрическую прочность, которые включают в себя: определение пробивного напряжения, механических примесей, взвешенного угля, осадка и цвета масел.

2. сокращенный анализ, включающий определение температуры вспышки, кислотного числа, реакции водяной вытяжки и показателей, перечисленных в п.1.

3. полный анализ, включающий: определение таких показателей, как удельный вес, вязкость, содержание золы, серы, натровая проба, температура застывания, стабильность против окисления, величина тангенса диэлектрических потерь, а также показателей, приведенных в п. 2.

Все масла, поступающие на станцию, можно разделить на следующие группы:

- свежие масла, т.е. не бывшие в работе;

- чистые сухие масла, т.е. бывшие в работе, но прошедшие цикл осушки и фильтрации;

• эксплуатационные масла, залитые в действующее оборудова­ние;

• отработанные масла, т.е. масла, изъятые из обращения ввиду несоответствия одного или нескольких параметров на чистое сухое масло; такое масло может быть улучшено только путем генерации.

Допускается смешение масел или его доливка в оборудование в количестве, не превышающем 5% объема масла, залитого в аппарат, причем эта смесь должна быть подвергнута испытаниям по нормам свежего масла.

2. Физико-химические свойства трансформаторного масла

Температура застывания для выключателей - не выше - 45°С.

Температура застывания для трансформаторов не нормируется.

Цвет масла - светло-желтый, что должно соответствовать 1 или 2 номеру по цветной таблице (в процессе эксплуатации может быть темно-коричневым). Цвет свежих масел нормируется, а для находящихся в эксплуатации не является браковочным показателем. Определение цвета выполняется путем сравнения цвета масла в испытуемой пробирке с цветом масла 9 пробирок, заполненных маслами различного цвета (шкала Освальда).

Механические примеси могут появляться в маслах за счет:

- загрязнений и примесей, попавших в масло в результате разрушения материалов изоляции (угля, который образуется в масляных выключателях в результате горения электрической дуги);

- осадка (шлама, образующего при старении масла, в состав шлама входят компоненты как растворимые, так и нерастворимые, часть которых при понижении температуры могут выпадать в осадок).

Метод проверки: пробу масла, налитую в стандартную 0,5-литровую банку с притертой пробкой, встряхивают и просматривают на свет. При обнаружении большего количества мелких загрязнений, которые трудно сосчитать, масло направляется на центрифугирование.

Присутствие в масле взвешенного угля определяется следующим образом: стандартную четырехугольную банку, типа донорской, с нанесенными на одной стороне черной тушью линиями, толщиной 1, 0,5 и 0,1 мм, помещают в прибор и рассматривают эти линии при освещении через щель, толщиной в 4 мм; причем глаз наблюдателя находится на расстоянии 50 см от линий, нанесенных на стекле банки. Если через слой масла видны все 3 линии, то углерод в масле отсутствует, что соответствует 1 баллу. Если линия 0,5 мм видна не четко, а линия 1 мм четко, то содержание углерода - 2 балла. если же линия 0,5 мм не видна, то содержание углерода - 3 балла. Отбраковка производится следующим образом: масло, с содержанием углерода 1 балл, оставляется в эксплуатации; 2 балла - направляется на очистку с помощью фильтр-пресса; 3 балла - масло должно быть заменено или восстановлено.

Наличие воды в масле. вода в масле может находиться в 3-х состояниях:

- растворенная или поглощенная изоляцией;

- в виде эмульсии (мельчайших капель);

- растворенная в масле, которая при изменении температуры переходит во взвешенное состояние.

Проверку на влагу выполняют при нагреве пробирки с маслом и термометром на масляной бане. При этом наблюдают за маслом до температуры 150°С. Если в масле есть влага, то масло потрескивает, пенится, слой масла на стенках пробирки мутнеет.

Электрическая прочность масла. Если к диэлектрику приложить напряжение и начать его повышать, то при определенном напряжении сопротивление его падает до нуля и через него проходит ток большой величины в виде искры или дуги. Эта величина напряжения и называется пробивным напряжением. На величину пробивного напряжения наибольшее влияние оказывает наличие в масле воды. Опыт показал, что скорость подъема напряжения должна быть постоянной и заданной. Испытания на пробой производятся по стандартным требованиям с помощью определенной формы электродов в ванночке, которая перед испытаниями промывается чистым сухим маслом. Проба на пробой должна находиться в помещении, пока температура масла не сравняется с температурой помещения. Потом масло заливается в ванночку. После 10-минутной выдержки (чтобы всплыли на поверхность пузырьки масла) включают аппарат для пробоя и поднимают напряжение со скоростью 2 кВ/сек до пробоя (искры). Опыт повторяют 5 раз с тем, чтобы определить величину пробивного напряжения, как среднюю величину из 5 величин. Если хотя бы одна величина резко отличается от остальных, то выполняется 6-й пробой. Напряжение пробоя должно быть не менее 45 кВ.

Температура вспышки масла - это температура, при которой пары масла, нагретого в закрытом сосуде, образуют с воздухом смесь, вспыхивающую при поднесении пламени. Чем ниже температура вспышки, тем больше в масле летучих компонентов. При нормальной работе аппаратов и трансформаторов температура вспышки медленно растет из-за испарения легких фракций, однако, если она резко уменьшается, то это сигнализирует о том, что в масле слишком много растворенных газов легких фракций. Проверку выполняют следующим способом: масло наливают в сосуд прибора, закрывают крышкой, вставляют термометр и помещают его в нагревательную ванну, которая находится в таком месте лаборатории, где нет движения воздуха. для лучшей защиты прибора от движения воздуха его окружают щитками или помещают в ящик. Прибор с маслом медленно нагревают со скоростью (5 – 8) °С/мин, периодически помешивая. При температуре на 30°С ниже предполагаемой температуры вспышки, скорость нагревания уменьшают до 2°С/мин; при температуре на 10 С ниже ожидаемой, испытания начинают проводить через 2°С, перемешивая при этом масло мешалкой. За температуру вспышки принимается температура термометра, при которой на поверхности масла появляется синее пламя.

Кислотным числом - называется количество миллиграммов едкого калия КОН в миллиграммах, необходимого для нейтрализации всех свободных кислот в 1 г масла. Испытание проводится следующим образом: в колбу, емкостью (150 - 250)мл, берут навеску испытуемого масла с точностью до 0,01 г. В другую такую же колбу наливают спирто–бензольную смесь в количестве 50 мл, состоящую из 1 части (95 - 96)° спирта-ректификата и 4-х частей чистого бензола, и нейтрализуют эту смесь несколькими каплями (из микробюретки) 0,05% нормального раствора едкого натра (на нейтрализацию 50 мл смеси должно расходоваться не более 0,01 мл раствора КОН) до появления слабого фиолетового цвета. Затем этот нейтрализованный раствор вливают в колбу с навешенным испытуемым маслом, размешивают и титруют 0,05% нормальным спиртовым раствором едкого калия до изменения исходной окраски раствора. Кислотное число испытуемого масла в мг КОН на 1 г масла высчитывают по формуле:

К = V Т/g,

где К - кислотное число, мг КОН/г;

V - объем 0,05% н.раствора КОН, употребленного на титрирование навески масла;

Т - титр 0,05% н.раствора КОН;

g - навеска масла, г.

Проводится два испытания и кислотное число определяется как среднее арифметическое двух параллельных определений; при этом расхождение не должно превышать:

• при кислотном числе масла до 0,1 мг - не более 0,01 мг/г;

• при кислотном числе масла до 1,0 мг - не более 0,05 мг/г;

• при кислотном числе масла более 1,0 мг - не более 0,1 мг/г.

Определение содержания водорастворимых

кислот и щелочей

Они могут попадать в масло 2-мя путями: при производстве масла и в результате окисления масла при эксплуатации. Водорастворимые кислоты являются агрессивными соединениями, которые вызывают коррозию металла и старение изоляции. Содержание в масле водорастворимых (низкомолекулярных) кислот КОН на 1 г масла определяется по формуле:

K_b = (V₁-V₂)  T/25,

где К_в - содержание водорастворимых кислот, мг;

V_I - объем раствора КОН, израсходованный на титрирование 25 мл водной вытяжки масла, мл;

V₂ - объем 0,025 нормального раствора КОН, пошедшего на нейтрализацию 25 мл дистиллированной воды, мл;

Т - титр, 0,025 раствора КОН, мг КОН/ мл.

Измерения проводятся следующим образом: в колбу 250 мл берут навеску масла 75 г, взвешенную с точностью до 0,01 г, затем добавляют 75 мл дистиллированной воды и нагревают до температуры (70 - 80) °С, после чего взбалтывают в течение 5 минут и дают отстояться. после отстаивания пипеткой берут 25 мл водной вытяжки и заливают в колбу 100 мл, куда добавляют 3 капли индикатора фенолфталеина и титрируют из микробюретки 0,025 нормальным раствором КОН до появления бледно-розового окрашивания, который не должен исчезать (2 - 3) минуты. Параллельно с этим проводится титрирование 25 мл дистиллированной воды, нагретой до (70-80)°С тем же 0,025 нормальным раствором КОН в присутствии индикатора фенолфталеина. Число мг 0,025 раствора, израсходованного на нейтрализацию дистиллированной воды, вычитается из количества 0,025 н.раствора КОН, которое было израсходовано при нейтрализации вытяжки из масла.

Плотность - это плотность масла при температуре 20°С по отношению к плотности воды при температуре 4°С. При эксплуатации желательно, чтобы плотность масла была как можно меньше: так как в масле образуются осадки, уголь и вода, то они быстрее осядут на дно, если плотность масла невелика. Плотность масла при температуре 20°С принимается равной (0,856-0,890). Плотность масла определяется с помощью ареометра (нефтеденсиметра), для чего прибор опускают в масло и берутся показания по верхнему краю мениска. Затем высчитывается поправка на нужную температуру.

Вязкость масла определяет способность масла к отводу тепла из трансформатора, поэтому она должна быть как можно меньше, что и определяет подвижность масла. Этот параметр важен для коммутационных аппаратов, чтобы масло оказывало меньшее сопротивление движущимся частям выключателя. Вязкость определяется с помощью вискозиметра, т.е. прибора с калиброванным отверстием, через которое истекает дистиллированная вода объемом 200 см³ при 20°С за (50-52) сек.

Зольность определяется только в свежих маслах.

Сернистость - это содержание серы в масле, которое отрицательно влияет на коррозию металлов и сильно увеличивает переходное сопротивление контактных соединений выключателей. Определяется она качественно, путем наблюдения за изменением цвета пластинки из чистой электротехнической меди, которая находится в испытуемом масле и нагревается до температуры 85°С в течение 12 часов.

Устойчивость масла против окисления и шламообразования – наиболее важная характеристика, которая определяет срок службы масла в эксплуатации. Основной показатель - способность масла образовывать водорастворимые кислоты в начале старения. Это определяется путем нагрева масла в течение 6 часов при 120 °С и непрерывном пропускании через него воздуха со скоростью 50 мл/мин. Если масло не выдерживает это испытание, то определение общей стабильности можно не проводить. Общая стабильность определяется при нагреве масла в течение 14 часов при температуре 120 °С и непрерывном пропускании через него кислорода со скоростью 200 мл/мин.

Тангенс угла диэлектрических потерь определяет степень загрязнения масла и его старения. Присутствие в масле воды повышает тангенс угла диэлектрических потерь, что приводит к ухудшению изоляционных характеристик. Измерение тангенса потерь выполняется с помощью сосуда с цилиндрическими электродами, куда наливается проба масла. Затем производится замер тангенса потерь при напряженности электрического поля не менее 1 кв/мм при 20 °С и 70 °С с помощью моста переменного тока (при расстоянии между электродами 2 мм напряжение должно быть 5 кВ), после чего полученные измерения сравниваются с допустимыми нормами при этих температурах. Если масло не проходит по нормам, оно должно быть подвергнуто восстановлению - обработке его в емкостях, наполненных специальной отбеливающей землей в виде крупки с зернами (3-6) мм.