Содержание материала

Конденсаторное нефтяное масло является старейшим пропитывающим диэлектриком в силовом конденсаторостроении. Оно отличается от трансформаторного более высокой степенью очистки. Химический состав нефтяного масла определяется составом нефти, из которой оно получается. Практически это смесь парафиновых, нафтеновых, ароматических и нафтеноароматических углеводородов, а также их кислородных, сернистых и азотсодержащих производных. Структура составляющих нефтяное масло углеводородов настолько различна, что не представляется возможным точно определить индивидуальный тип молекулы. Поэтому обычно говорят о групповом составе масла.
Основным компонентом нефтяного масла являются нафтеновые углеводороды, занимающие 70—85 и в редких случаях 50—60% его состава. Они имеют пяти- или шестичленистую структуру с прямыми или разветвленными боковыми цепями, содержащими до 25 и более атомов углерода. Такое строение ближе соответствует нафтенопарафиновым углеводородам. Парафиновые углеводороды повышают температуру застывания масла, и поэтому их присутствие нежелательно.
Ароматические углеводороды, занимающие 10—40% состава масла, являются вторым его основным и необходимым компонентом. По своему строению ароматические углеводороды являются моно- и полициклическими системами, содержащими одно или несколько ароматических колец. Кроме ароматических часть углеводородов может содержать в молекуле также нафтеновые кольца, и их относят к нафтеноароматическим; и ароматические, и нафтено-ароматические углеводороды имеют парафиновые боковые цепи.
Количественный и структурный состав ароматических углеводородов и их боковых цепей во многом определяет физико-химические и электрические характеристики масла — вязкость, стойкость к окислению, газостойкость и др. Масла с повышенным содержанием ароматических углеводородов (ароматики) имеют меньшую склонность к выделению газов (в основном водорода) под действием электрических разрядов и большую способность к их поглощению. Такие масла условно называются газостойкими. Масла с небольшим содержанием ароматики выделяют газ уже после непродолжительного воздействия электрических разрядов. Их условно называют негазостойкими. Однако не вся ароматика в равном мере влияет на газостойкость масла. Наибольшее влияние на газостойкость оказывает средняя ароматика. Легкая и тяжелая ароматика оказывает существенно меньшее влияние, что объясняется, по-видимому, различным строением молекул. Полное удаление ароматики помимо снижения газостойкости масла приводит также к снижению стойкости масла против окисления (особенно при повышенных температурах) и каталитического воздействия металлов и света. Избыток ароматики, особенно полициклической, ухудшает tg δ масла. Регулируя соотношение между количеством ароматических и нафтеновых углеводородов при изготовлении масла, можно получать его требуемые характеристики. Допустимая рабочая температура для нефтяных масел в электротехнических аппаратах составляет 65— 70° С. При длительном воздействии повышенной температуры в масле происходят процессы полимеризации, и образуется х-воск, резко ухудшающий его характеристики.
Масло для пропитки силовых конденсаторов выпускается по ГОСТ 5775-85 «Масла конденсаторные. Технические требования». Характеристики его приведены ниже.
Плотность, кг/м3 ......................................................................................................... 860
Вязкость при 50°С. 10"* м2/с ................................................................................ 9,8
Температура. “С:
вспышки .............................................................................................................  15S
застывания ........................................................................................................  -45
Кислотное число, мг КОН/г ................................................................................... 0.005
Содержание серы, % ................................................................................................. 0,75
Нафтеновые, % ............................................................................................................ 68,7
Ароматика, %:
легкая ................................................................................................................... 5,1
средняя ................................................................................................................  13,9
тяжелая ...............................................................................................................  11,5
Смолы, % ....................................................................................................................... 0,83
Газостойкость по объему поглощенного газа, см3, при:
20 С ....................................................................................................................... 3,78
70 С ....................................................................................................................... 2,34
90 С .......................................................................................................................  1,41
Газостойкость по относительному объему поглощенного газа, %, при:
20С ........................................................................................................................ 25
50 С .......................................................................................................................  19
70С ........................................................................................................................  12
Газостойкость по скорости поглощения газа. см3/ч, при:
20° С ..................................................................................................................... 0,11
70 С ....................................................................................................................... 0,094
90° С ..................................................................................................................... 0,095
Электрическая прочность, МВ/м.
не менее ................................................................................................................ 20
е при 20 C ............................................................................................................ 2,1—2,3
тgöe при 100" С, не более ............................................................................. 0,005
Коэффициент объемного расширения. 1 %C .................................................. 6.5-10-4
Стандартное масло является маслом средней газостойкости. Разработаны специальные нефтяные конденсаторные масла с повышенным содержанием ароматики, имеющие более высокую скорость газопоглощения, поглощающие больший объем газов по сравнению со стандартным и имеющие температуру застывания до —60° С, что позволяет использовать их для пропитки конденсаторов, предназначенных для работы в северных районах. Предельные растворимости газов (% по объему) в нефтяном масле (насыщенный раствор при 20° С и атмосферном давлении) приведены ниже.
Воздух .................................................................................................................  10
Азот ............................................................................................................................  8,56
Кислород ...........................................................................................................  65,9
Водород                                    ........................................................................... 4
Углекислота .....................................................................................................  125
Азот как                                   часть воздуха ..................................................  6,98
Кислород                                  как часть воздуха ..........................................  3.03
Малая диэлектрическая проницаемость, высокая температура застывания, горючесть, низкая газостойкость и образование х-воска в процессе эксплуатации обусловили необходимость замены нефтяного масла другими пропитывающими жидкостями. Оно находит ограниченное применение только для пропитки конденсаторов, рабочие напряженности у которых невелики и от которых требуется высокая стабильность емкости при изменении температуры и частоты (конденсаторы связи, для делителей напряжения и т. п.). Синтетические углеводородные масла на основе полиизобутиленов не образуют х-воска при длительном воздействии повышенной температуры, но они имеют более высокую температуру застывания по сравнению с нефтяным маслом. Остальные характеристики полизобутиленов такие же, как и у нефтяных масел.