1. Растворимость газов в трансформаторном масле
Масло растворяет воздух и различные газы, соприкасающиеся с маслом, иногда в больших количествах. В трансформаторе, снабженном расширителем, скорость абсорбции газов маслом в большой степени зависит от конструкции. Эта скорость мала, но ею нельзя пренебречь, учитывая срок службы трансформатора.
Влияние влагосодержания бумаги, W, на скорость теплового старения. За единицу принята скорость старения высушенной и пропитанной маслом бумаги с остаточным влагосодержанием 0,3 % (например, при влагосодержании 1 % бумага старится в 6 раз быстрее, чем при влагосодержании 0,3 %).
В трансформаторах, в которых масло соприкасается с газом (воздухом в трансформаторах с силикагелевым осушителем или азотом в трансформаторах с азотной подушкой), происходит постепенное насыщение масла газом. Различные газы имеют разную растворимость в масле. Ниже приведена растворимость газов в трансформаторном масле при температуре 25 °С и атмосферном давлении 736 мм. рт. ст.
Газы | Объем, % |
Воздух | 10,0 |
Азот чистый | 8,56 |
Кислород чистый | 15,92 |
Азот из воздуха | 6,98 |
Кислород из воздуха | 3,02 |
Окись углерода | 9,0 |
Двуокись углерода | 120,0 |
Существует прямая зависимость между количеством растворенного газа и его давлением над зеркалом масла в установившемся состоянии. С повышением температуры растворимость увеличивается. Соответствующие данные, которые, однако, нельзя распространять на все масла. Это связано с неодинаковым поверхностным натяжением масла на границе с газом.
Различная растворимость разных газов в масле приводит к тому, что состав газов в масле может оказаться совершенно иным, чем в газовом пространстве над маслом.
2. Снижение электрической прочности масла, содержащего растворенный газ
Имеется крайне мало сведений о прочности масла, содержащего растворенный газ. Считается, что влияние растворенного газа ниже насыщающего значения относительно невелико.
По некоторым данным, газы, растворенные в масле, снижают его электрическую прочность на 20—30%, если они не образуют пузырьки. Это явление происходит вблизи насыщенного состояния как следствие изменения температуры или по другим причинам, например при воздействии сильного электрического поля или очень большой скорости масла в трубах охладителя.
Обычные методы сушки трансформаторного масла обеспечивают дегазацию до такого состояния, при котором масло имеет только следы газа. Содержание его трудно измерить. Но это масло может абсорбировать газы во время эксплуатации трансформатора, если масло не изолировано от воздуха защитной мембраной в расширителе или имеет защитную подушку инертного газа, который растворим в масле.
Кроме того, в случае повышенного содержания растворенного в масле газа при циркуляции масла из зон с высоким статическим давлением, вызванном столбом масла, в зоны с низким статическим давлением, а также из зон с высокой температурой в зоны с более низкой температурой, из масла может выделяться газ.
Быстрое перемешивание масла насосами и возникновение кавитации может также вызвать газовыделение.
Более однозначно проявляются колебания нагрузки, а также давления и температуры окружающего воздуха, особенно если они происходят быстро. Газ сначала образует мельчайшие пузырьки, резко понижая электрическую прочность масла, затем образуются пузырьки, поднимающиеся вверх. Аналогичные явления происходят при отключениях крупных трансформаторов, сопровождающихся интенсивным охлаждением масла.
Таким образом, при рассмотрении содержания газов (как и влаги) только в изоляции недостаточно рассматривать средние величины.
