Температурные и вязкостные свойства трансформаторного масла

Во время работы трансформатор нагревается вследствие потерь электроэнергии в сердечнике и в обмотках. Способность масла отводить это тепло зависит от теплоемкости, теплопроводности и вязкости масла.
Теплоотводящие свойства трансформаторного масла

Чем меньше вязкость масла, тем больше его подвижность и, следовательно, тем быстрее будет происходить отвод тепла от обмоток трансформатора. Масло, заливаемое в масляные выключатели, также должно быть как можно более подвижным. Если вязкость масла будет велика, то при размыкании контактов горение дуги затянется. Такое нарушение работы может привести к аварии.
Когда жидкость течет, молекулы ее трутся друг о друга. Это трение создает сопротивление перемещению жидкости, которое называется вязкостью жидкости. Различают три вида вязкости:
динамическая вязкость (абсолютная вязкость) выражается в ньютонах (Н). Определение динамической вязкости производят для научно- исследовательских работ;
кинематическая вязкость, или удельный коэффициент внутреннего трения,  отношение динамической вязкости при данной температуре к плотности. Единица кинематической вязкости 10-4 см2/с. Кинематическая вязкость определяется при расчетах маслопроводов, насосов, трения подшипников и вместе с условной вязкостью принята для характеристики вязкости трансформаторных масел;
условная вязкость (размерности не имеет) — отношение времени истечения масла (200 мл) из вискозиметра типа ВУ при температуре испытания ко времени истечения такого же объема воды (дистиллированной) при температуре 20° С.
Для нормальной работы маслонаполненного оборудования в условиях низких температур важно, чтобы кривая, характеризующая зависимость вязкости масла от температуры, была возможно более пологой. При положительных температурах температурный градиент вязкости (отношение изменения вязкости при переходе от одной температуры к другой к разности этих температур) для различных масел не превышает 1 • 10 _4м2/с-°С. При отрицательных температурах он имеет следующую зависимость:

Резкое повышение вязкости масла при температуре, близкой к температуре застывания, связано с аномалией вязкости, которая вызывается тем, что при низкой температуре из масла начинает выделяться в виде твердой фазы часть углеводородов. Аномалия вязкости обычно наблюдается при температуре на 3—5° С выше температуры застывания масла. Вязкость масла при низкой температуре определяет работоспособность масляных выключателей и устройств для переключения трансформаторов под нагрузкой.
Принятый в технических условиях показатель - температура застывания масла — только ориентировочно характеризует подвижность масла при минусовых температурах. Температурой застывания масла называется
температура, при которой испытуемое масло в условиях опыта загустевает настолько, что при наклоне пробирки с маслом под углом 45° уровень масла остается неподвижным в течение 1 мин.
При работе трансформатора по мере испарения из масла более легких фракций вязкость медленно увеличивается и повышается температура вспышки масла пропорционально времени эксплуатации. Температурой вспышки называется температура, при которой пары масла, нагреваемого в закрытом тигле, образуют с окружающим воздухом смесь, вспыхивающую при поднесении к ней пламени. Примеси легких фракций нефти резко снижают температуру вспышки масла. Например, примесь 0,5% бензина снижает температуру вспышки масла со 180 до 80° С. Для того чтобы обезопасить работу в пожарном отношении, трансформаторное масло должно иметь температуру вспышки не ниже 135° С. Если трансформаторное масло имеет температуру вспышки ниже нормируемой в технических условиях, то это указывает на неправильный разгон нефти, т. е. производственный брак, или, что значительно чаще, на загрязнение масла бензином или керосином. Кроме того, понижение температуры вспышки может быть вызвано разложением масла при аварии трансформаторов, когда возникают очень высокие температуры.
Во время монтажа трансформаторов необходимо следить за изменением температуры вспышки в процессе обработки масла. При падении температуры вспышки на 5° С и больше по сравнению с исходным значением масло нельзя допускать к эксплуатации. Следует найти и устранить причину, вызывающую понижение температуры вспышки. Если снижение температуры вспышки будет составлять 1—2° С, то этот показатель можно восстановить путем обработки масла под возможно более глубоким вакуумом при температуре 50—60° С. Для этой цели могут быть применены центрифуги с вакуумным устройством или установки дегазации масла, при применении которых остаточное давление может составлять 133—206 Па (1-2 мм рт. ст.). Не следует путать температуру вспышки с температурой воспламенения масла. Температурой воспламенения называется температура, при которой масло, нагреваемое в открытом тигле со скоростью 4е С/мин, загорается при поднесении к нему открытого пламени и продолжает гореть не менее 5 с. Температура воспламенения всегда значительно выше (на несколько десятков градусов) температуры вспышки.
Кислотное число и реакция водной вытяжки. После очистки масляных дистиллятов в масле всегда остается незначительное количество органических кислот, что обусловливает начальную кислотность трансформаторного масла. Количество кислот в масле выражается кислотным числом и определяется количеством едкого калия (mi), необходимым для нейтрализации кислот, содержащихся в 1 г масла. Помимо определения общей кислотности необходимо проверить масло на наличие в нем наиболее активных низкомолекулярных кислот. Из-за большой агрессивности низкомолекулярных кислот наличие их в масле не допускается. Низкомолекулярные кислоты растворяются в воде, поэтому определения производят в водной вытяжке масла (реакция водной вытяжки). В маслах кислотно-щелочной очистки вследствие гидролиза мыл или из-за недостаточно тщательной отмывки может оказаться щелочь, кроме того, возможны и загрязнения, поэтому водную вытяжку из масла проверяют и на наличие в ней щелочи.
Количество кислот в масле при эксплуатации постепенно растет. Чем медленнее идет процесс, тем стабильнее масло. Стабильность масла характеризует способность масла противостоять окислительному воздействию кислорода воздуха при повышенной температуре. Стабильность масла по методу ВТИ определяется: 1) содержанием в масле водорастворимых кислот (летучих и нелетучих) после окисления масла в легких условиях, отвечающих начальной стадии окисления (температура 120° С, время окисления 6 ч при прохождении через масло воздуха со скоростью 50 мл/мин); 2) кислотным числом и количеством осадка в масле после искусственного глубокого старения (общая стабильность).
При определении общей стабильности создаются более тяжелые условия окисления (14 ч при 120°С, причем через масло пропускают кислород со скоростью 200 мл/мин).
Натровая проба определяет степень очистки трансформаторного масла. Метод основан на воздействии раствора едкого натра на масло при подогреве, последующем отделении щелочной вытяжки и подкисления ее соляной кислотой. Величина натровой пробы связана со значением tg δ. Чем лучше очищено масло, тем выше его диэлектрические свойства. Малому значению натровой пробы (не более 1 балла) соответствует и низкое значение tg δ.