Сертифицированное трансформаторное масло: диэлектрические свойства и подбор марок ТКП и ГК

Что определяет диэлектрические свойства трансформаторного масла

В маслонаполненном оборудовании масло трансформаторное выполняет две задачи: изолирует токоведущие части и отводит тепло от обмоток. Его диэлектрические свойства задаются углеводородным составом, глубиной очистки и текущим состоянием — влажностью, газосодержанием, примесями. Выбор между марками ТКп и ГК опирается именно на эти признаки вместе с условиями работы аппарата.

Пробивное напряжение и тангенс угла диэлектрических потерь

Пробивное напряжение измеряют в стандартной ячейке с зазором 2,5 мм: у свежего очищенного масла оно достигает 60 кВ и выше, при увлажнении падает до 25–30 кВ. Тангенс угла диэлектрических потерь (tg δ) определяют при 90 °C — он отражает потери энергии в изоляции и реагирует на полярные примеси раньше, чем пробивное напряжение.

Влага, газы и механические примеси как источники снижения изоляции

Растворимость воды растёт с температурой: при 20 °C это десятки миллиграммов на килограмм, при 80 °C — сотни, поэтому при остывании вода переходит в эмульсию и образует проводящие цепочки. Изоляцию снижают:

• эмульсионная вода;
• волокнистые частицы и шлам;
• растворённые газы, появляющиеся при внутренних дефектах.

Контролируемые показатели качества и методы их проверки

Кислотное число, термоокислительная стабильность и цвет

Кислотное число свежего масла не превышает 0,02 мг КОН/г и растёт по мере накопления продуктов окисления; значения выше 0,1 мг КОН/г сопровождаются шламообразованием. Термоокислительную стабильность оценивают по осадку и приросту кислотного числа после выдержки при 120–135 °C с доступом кислорода, а цвет — визуально по шкале от светло-жёлтого до коричневого.

Класс чистоты и условия отбора проб

Класс чистоты по ISO 4406 ограничивает число частиц в условном объёме; для высоковольтного оборудования перед заливкой требуется 7–9 класс. Пробу отбирают в сухую посуду, промытую испытуемым маслом, из нижней части бака — контакт с воздухом искажает влагосодержание и газовый состав.

Различия марок ТКп и ГК

Сырьё, технология получения и присадки

ТКп вырабатывают из сернистых нефтей селективной очисткой, для замедления старения вводят антиокислительную присадку (ионол) в количестве 0,2–0,3 % масс. ГК получают гидрокаталитической переработкой, при которой сера и смолы удаляются глубоко, поэтому присадка обычно не требуется.

Диэлектрические и эксплуатационные отличия

Подбор марки под оборудование и условия работы

Класс напряжения, мощность и режим нагрузки

Для трансформаторов 110 кВ и выше критичны стабильный tg δ и низкое влагосодержание, для аппаратов с интенсивным охлаждением и частыми перегрузками — стойкость к окислению, которую даёт ингибитор. При температуре верхних слоёв выше 90 °C скорость старения возрастает.

Совместимость с конструкционными материалами и ранее залитым маслом

Масло контактирует с бумажной изоляцией, лаками и резиновыми уплотнениями, поэтому смена марки требует проверки. Смешивание проводят в таком порядке:

1. определяют марку и состояние залитого масла;
2. готовят смесь в реальной пропорции;
3. выдерживают её при 90 °C;
4. измеряют пробивное напряжение, tg δ и стабильность;
5. сравнивают с нормами для свежего масла.

Подготовка масла перед заливкой и контроль в эксплуатации

Сушка, фильтрация и вакуумная дегазация

Фильтрация удаляет частицы, нагрев и вакуумная дегазация — воду и растворённые газы. Обработка при остаточном давлении 1–5 кПа и температуре 50–70 °C снижает влагосодержание до 10 мг/кг и ниже и повышает пробивное напряжение.

Периодичность отбора проб и признаки старения

Для работающего силового трансформатора пробу берут не реже раза в год, а также после перегрузок и ремонтов. О старении судят по росту кислотного числа и tg δ, падению пробивного напряжения, потемнению и данным хроматографии растворённых газов: ацетилен указывает на электрический разряд, этилен — на перегрев.