Минеральные масла являются главной составной частью современных пропиточных масс для кабелей. Они представляют собой продукт перегонки нефти. Сырая нефть, смотря по месторождению, представляет собой некоторые разновидности, характерными представителями которых являются бакинская нефть, состоящая из смеси циклических углеводородов полиметиленного ряда (нафтенов), и пенсильванская нефть парафинового ряда с насыщенными жирными углеводородами ; к последней группе приближается и грозненская нефть. Минеральные масла получаются иг нефтей всех видов, но от изолирующих масел требуется, чтобы они мало подвергались окислению, а к таковым принадлежат масла, получаемые из легких нефтей.
Процесс перегонки нефти состоит в последовательном отгоне или разделении различных фракций нефти. К легким погонам относятся бензин, лигроин, керосин, кипящие при относительно низких температурах, а к тяжелым— масла легкие (трансформаторные, веретенные), средние (машинные разных марок) и тяжелые (цилиндровые, смазочные масла). Остатки от такой перегонки образуют нефтяные гудроны и мазут. Гудроны и мазут могут еще содержать остаточные, очень ценные масла, которые отгоняются в трубчатых батареях. К полученным последним способом маслам относятся, между прочим, брайтстоки, получающиеся как остаток от переработки автомасел, и другие тяжелые масла, которые ценятся в авиапромышленности и очень ценны также и в изоляционном отношении, поскольку они подвергаются хорошей контактной очистке.
Масла, получаемые в результате дистилляции (перегонки) и называемые па этой стадии обработки дистиллятами, передаются в особые чаны, обитые свинцовыми листами и снабженные устройствами для подвода воздуха, которым масло приводится в движение. Сначала в эти чаны добавляется небольшое количество концентрированной серной кислоты, чтобы удалить смолистые вещества, способные быстро окисляться. Продуктами этого окисления являются так называемые "кислые гудроны", обычно трудно утилизируемые. Затем в чаны вводится вода для промывки, которая после окончания промывки удаляется. После этого масло обрабатывается 1 % раствором едкого натра для нейтрализации неудаленной промывкой кислоты, причем масло все время находится в движении. По окончании нейтрализации масло снова промывается и сливается в отстойные чаны. Иногда с целью получения специально чистого продукта масло фильтруется через животный уголь. Эта фильтрация очень сильно улучшает смазочные свойства масла и полезна также для изоляционных свойств масла, так как в данном случае она заменяет собой кислотную очистку. Еще более хорошие результаты дает так называемая контактная очистка масел с помощью отбеливающих глин, лучшими представителями которых является американский флоридин, а у нас — кавказский гумбрин, зикеевская земля и др. Сравнительно недавно такая очистка для пропитки высоковольтных кабелей вводилась непосредственно на кабельных заводах, теперь же она Широко вводится на нефтяных промыслах, поэтому необходимость такой очистки на кабельных заводах отпадает. Самый процесс очистки состоит в том, что масла смешиваются с глиной и находятся в движении в течение 1—2 час., после чего маслу дают отстояться, а все окисленные частицы адсорбируются глиной, которая садится на дно.
Грубым методом определения степени очистки, а также кислотности масла, служит так называемая натровая проба, состоящая в том, что масло смешивается в стакане с определенным количеством едкого натра, после чего о чистоте очистки судят по возможности читать через стакан различную печать. Если через него можно читать мелкую печать, натровую пробу оценивают баллом 1, при возможности читать через стакан крупную печать —баллом 2 и т. д. Очистка средних хороших масел обычно характеризуется баллами 2—3. Гораздо чувствительнее оценка очистки масла путем определения tg.
Фиг. 162. Изменение кривых tgS = /(<) от времени для нагретого масла по Т. N. Пеуа. Т. R. Scott’y.
Для кабельного производства идут все типы масел, а именно легкие трансформаторные масла идут для маслом наполненных кабелей, средние машинные масла предпочитаются в Европе, тяжелые цилиндровые масла — в Америке для силовых кабелей с вязкой массой. У нас в данное время придерживаются европейской практики, причем употребляются в смеси с канифолью масла машинные, а именно машинное № 2, машинное Т, автолы № 6 и № 8, масла марки ЭУ и ЭМ и др. Благодаря склонности большинства автолов к быстрому окислению от их применения теперь отказались. По всей вероятности, в ближайшее время последует переход на брайтстоки, поскольку на это наталкивают соображения электрического характера, ибо благодаря хорошей контактной очистке эти масла обладают очень хорошими электрическими характеристиками. Нагрев масла в присутствии воздуха приводит к окислению масла. Наиболее чувствительным методом установления такого окисления является кривая tg. Постепенное изменение этих кривых в зависимости от времени приведено по Т. N. Riley and Т. R. Scott’y на фиг. 162. Эти кривые снимались после нагрева в течение 500 час. при температурах в 100° С. То, что такое изменение кривых вызывалось окислением, показывает тот факт, что нагрев в вакууме в течение 300 час. не дал никаких изменений даже при температурах до 200° С. Остальные физические и химические константы масла изменились настолько мало, что остались в пределах обычных колебаний для продажного продукта. Испытания на старение масла, подобные вышеописанному, важны лишь для сырых масел и пропиточных масс; в готовом же кабеле благодаря отсутствию воздуха процессы окисления прекращаются. Отмечено, что масла, у которых мала склонность к окислению, имеют также малую склонность к образованию воска. Восстановление масла с целью улучшения tgi механическими средствами (фильтрация, центрифугирование и т. п.) невозможно, для этого требуется очистка контактным способом с помощью отбеливающих глин.
Способность масла не поддаваться окислению связана также со способностью не образовывать слизи. Когда масло, содержащее ненасыщенные углеводороды, нагревается до высокой температуры при доступе воздуха в течение долгого времени, оно медленно окисляется и образует осадок, причем появляются твердые, от желтого до зеленого цвета, частицы, остающиеся подвешенными в масле, а также осаждающиеся и образующие так называемую слизь, имеющую кислую реакцию. При этом образуется также и влажность. Имеются три разновидности осадка: 1) асфальтовый осадок — продукт окисления, не содержащий свободного углерода, этот осадок является хорошим изолятором, но плохим проводником тепла; 2) мылообразный продукт — коричневый осадок окисленных частиц с выделением воды; он является плохим изоляционным материалом, в особенности, благодаря присутствию воды; 3) обугленный осадок, образующийся вследствие дуги или короны, являющейся также плохим изоляционным материалом, он может быть удален осаждением. Существует много способов испытания масла на образование слизи, которое ускоряется присутствием меди, свинца или железа, а также наличием электрического поля и нагревом. Испытания на образование слизи являются обязательными для трансформаторного масла.
