Трансформаторные масла применяются для заполнения высоковольтной аппаратуры (трансформаторов, масляных выклю­чателей и т. д.) в качестве электроизолирующей среды. Кроме того, при работе трансформаторов масло выполняет функцию теплоно­сителя, отводя тепло от нагретых частей аппаратуры в окружаю­щую среду.           

В выключателях и контакторах масло служит также средой, в которой происходит гашение электрического разряда.

Трансформаторные масла должны обладать высокой химиче­ской стабильностью, т. е. способностью длительное время в про­цессе эксплуатации не изменять своих свойств, малым тангенсом угла диэлектрических потерь (tgδ), высокой электрической проч­ностью, низкой электропроводностью и т. д. и не должны разру­шать твердую изоляцию.

Вода, образующая с маслом истинный раствор, практически не влияет на tgδ масла; если же она не растворяется в масле, то вы­зывает возрастание tgδ.

Повышению tgδ свежих и работавших масел способствуют и асфальто-смолистые вещества, образующие в масле коллоидный раствор. С повышением содержания мыл (нафтеновых кислот, сульфокислот) tgδ и электропроводность масла резко возрастают. Образующиеся в процессе окисления масла вода, нейтральные и кислые продукты и мыла обладают большой полярностью и при­водят к повышению tgδ.

Возрастание tgδ происходит не только под влиянием продук­тов, находящихся в масле в виде коллоидных растворов и поляр­ных веществ, но и под действием компонентов лака обмоток и ста­рого шлама масла.

Снижение tgδ свежих и эксплуатационных масел может быть осуществлено путем их адсорбционной очистки силикагелем КСК, крошкой алюмосиликатного катализатора и отбеливающими гли­нами. Отбеливающие глины, в частности зикеевская опока, более эффективно снижают tgδ трансформаторных масел, чем силика­гель.

На электрическую прочность трансформаторных масел наиболь­шее влияние оказывает вода, которая может содержаться в них как в эмульгированном, так и в молекулярно-растворенном состоя­нии. Основным фактором, снижающим электрическую прочность масел, является эмульсионная вода.

Увлажнение масел зависит от их химического состава и нали­чия полярных примесей — нафтеновых кислот, смол, мыл и других веществ, способствующих растворению воды в масле. Электриче­ская прочность резко снижается в присутствии следов воды, воло­кон, пыли и других загрязнений. В стандарты на трансформатор­ные масла показатель электрической прочности не включен, так как величина его определяется в основном тщательностью очистки (сушки и фильтрации), проводимых на месте потребления. Сушка, особенно вакуумная, и фильтрация резко повышают электрическую прочность масла.

В трансформаторах масло подвергается действию кислорода, высокой температуры, электрического поля в присутствии твердых изоляционных и конструкционных материалов. В этих условиях происходит старение масла и твердой изоляции трансформатора, в основном состоящей из целлюлозы.

Температура работающего в трансформаторе масла достигает 65—70, а иногда 90° С. В таких условиях происходит окисление углеводородов масла и образуются нерастворимые продукты и низ­комолекулярные водорастворимые кислоты. Повышается общая кислотность и число омыления, вязкость и зольность масла. Появ­ляются взвеси мелкодисперсных мыл и примесей, волокна изоляции и нерастворимый осадок. Взвешенные частицы мыл и других осад­ков в значительной степени понижают изолирующие свойства масла (tgδ и электрическую прочность). Вследствие негерметич­ности аппаратуры в масло постепенно проникают извне в незначи­тельном количестве вода и пыль. Вода образуется и при окисле­нии масла.

С ростом кислотности повышается коррозионная активность масла; оседающие на активной части трансформатора осадки и другие продукты окисления понижают прочность изоляции и ухуд­шают теплопередачу от сердечника трансформатора. Поэтому ка­чество трансформаторного масла должно быть достаточно высоким независимо от того, по какой технологии оно вырабатывается и из каких нефтей (несернистых или сернистых).

До 1957 г. в СССР трансформаторные масла получали из мало-сернистых нефтей по ГОСТ 982—56, в последние годы их стали вырабатывать и из сернистых нефтей. В табл. 17 приведены свой­ства трансформаторных масел, выпускаемых нефтяной промышленностью.

ТАБЛИЦА 17Физико-химические свойства трансформаторных масел

* Кислотно-щелочноземельной очистки, ГОСТ 982—56.

** С присадкой ионол (не менее 0,2%), ГОСТ 10126—62.

*** МРТУ 12 Н 95—64.

В трансформаторах, оборудованных термосифонными фильт­рами, средний срок службы масел до смены адсорбента или до кислой реакции водной вытяжки равен от 1 до 6 лет.

Увеличение срока службы масел и поддержание высокого ка­чества их в трансформаторах достигается установкой термосифон­ных фильтров, введением в масло антиокислительных присадок, подключением воздухоосушительных устройств, азотной защиты и т. п. Но все эти мероприятия в конечном счете, полностью не исключают ухудшения качества масла до предельных значений, указанных в нормах на эксплуатационное масло (эксплуатацион­ными называют масла, залитые в высоковольтное оборудование, показатели качества которых соответствуют определенным нормам на весь период их эксплуатации до момента слива на регенера­цию). Это приводит к необходимости смены масла с последующей его регенерацией.

Смена трансформаторного масла и его очистка проводятся при достижении следующих предельных норм на эксплуатационное масло:

Регенерация отработанных трансформаторных масел является одним из лучших способов сохранения масляных ресурсов. Не­прерывная очистка масел непосредственно в трансформаторах при помощи термосифонных фильтров и адсорберов — наиболее легко осуществимый способ их регенерации, дающий значительный тех­нико-экономический эффект.

Расход масла при его смене и регенерации даже по занижен­ным нормам [5] составляет 3% в год от количества залитого в вы­соковольтное оборудование (из расчета 5—7 лет работы масла в трансформаторах). Сюда не входят масла, сливаемые при ремонте высоковольтного оборудования; как правило, их подвергают реге­нерации и вновь заливают (чаще в смеси со свежими) в отремон­тированное оборудование.