Методы определения характеристик трансформаторного масла
электрическая прочность (пробивное напряжение)
Снижение пробивного напряжения может указывать на увлажнение масла и/или загрязнение твердыми частицами.
Во время эксплуатации благодаря циркуляции масла дополнительное количество частиц попадает в масло, отрываясь главным образом от краев изоляции. Фрезерование краев картонных прокладок, листов картона главной изоляции и других деталей может значительно уменьшать количество волокон в масле.
Испытание образца масла для определения электрической прочности — наиболее часто применяемое испытание.
Метод измерения стандартизирован ГОСТ-6581-75 и МЭК 60156. Для испытания применяется специальная камера, к которой прикладывается переменное напряжение между двумя сферическими электродами диаметром 12,5 мм. Расстояние между электродами 2,5 мм. Напряжение поднимается до пробоя. Испытание повторяется шесть раз. Пробивное напряжение определяется как среднее из 6 опытов. Стандартами предписывается производить перемешивание масла между электродами специальной чистой стеклянной палочкой каждый раз между опытами.
в) тангенс угла диэлектрических потерь (tgδ)
Метод определения tgδ стандартизирован в ГОСТ 6581-75 и МЭК 247. Измерения производят с помощью сосуда, содержащего конденсатор, к которому прикладывается переменное напряжение 50 Гц. Измеряется ток утечки 1Г и емкостный ток 1С. Их отношения Ir/Ic = tgδ. Так как значение tgδ зависит от температуры, измерения производят при двух значениях температуры: 70 и 90 °С.
Как указывалось ранее, повышенные значения могут tgδ быть вызваны различными причинами. Сушка и фильтрация масла часто дают хороший эффект. Однако в тех случаях, когда масло сильно загрязнено продуктами старения, восстановить масло до приемлемых значений tgδ простыми средствами не удается. В этих случаях требуется регенерация масла физико-химическими методами.
г) влагосодержание
Метод измерения по ГОСТ 7822—75 или методом Карла Фишера по ИСО 1700.
Сушка масла до содержания менее 20 г/т требует достаточно эффективного оборудования. После первой заливки масло в трансформаторе должно иметь влагосодержание примерно на 10 г/т меньше нормативного.
Чувствительность метода Фишера — 2 г/т, что выше, чем позволяет получить гидрокальцевый метод по ГОСТ-7822—75. Недостатком метода Фишера является то, что он не применим для окислившихся масел, т. к. реактив взаимодействует с продуктами окисления (органическими кислотами, спиртами, фенолами). В то же время гидрокальциевый метод может давать ошибки при определении влагосодержания в дегазированных маслах после их насыщения воздухом. Во время определения влагосодержания происходит растворение образующегося свободного водорода в масле, что искажает результаты.
д) кислотное число
Метод определения стандартизирован в ГОСТ-5985-75 и МЭК 60296. Кислотное число выражено в мг КОН, необходимых для того, чтобы нейтрализовать общую кислотность в 1 г масла. Предельное максимальное значение для трансформаторов в эксплуатации установлено равным 0,25 мг КОН на 1 г масла. Обычно встречающиеся невысокие значения кислотности не оказывают влияние на другие характеристики масла, но являются показателем, характеризующим старение масла. Чем больше состарилось масло, тем выше кислотное число. При кислотном числе выше 0,5 мг КОН на 1 г масла возможны резкие изменения.
Когда кислотное число достигает такого значения, при котором дальнейшая эксплуатация сопряжена с риском, рекомендуется заменить масло. В масле также содержаться водорастворимые кислоты. Их определение может производиться по методике, рекомендованной РД 34.43.105—89. Предельная концентрация водорастворимых кислот в масле составляет 0,014 мг КОН/г масла. На практике значения кислотного числа и количества водорастворимых кислот очень редко превышают указанные значения. Во многом это имеет место благодаря тому, что отечественные трансформаторы часто снабжаются, так называемыми, термосифонными фильтрами, содержащими адсорбент (обычно силикагель), через которые циркулирует масло.
е) поверхностное натяжение
Метод определения изложен в ИСО 6295, ГОСТ 5985-79. Определение состоит в оценке силы (в мН/м), необходимой для прорыва масло-водяной поверхности раздела в металлическом кольце в предписанных условиях. Эта сила, связанная со свойствами капиллярности, изменяется в зависимости от состава масла и под воздействием продуктов разложения масла.
Поверхностное натяжение зависит от степени старения и значения кислотного числа и свидетельствует о происходящих в масле изменениях.
В таблице приведены рекомендуемые минимальные значения для масла в эксплуатации.
Уменьшение поверхностного натяжения ниже предписанных минимальных значений свидетельствует о глубоких изменениях