4.1 Види випробувань трансформаторного масла

Стан ТМ оцінюється за результатами випробувань, які залежно від об’єму поділяються на три види:

- випробування на електричну міцність, які включають визначення пробивної напруги (punch-through voltage, disruption voltage), якісне визначення наявності води, візуальне визначення наявності механічних домішок;

- скорочений аналіз, який включає визначення кислотного числа (acid number; acidity index; neutralization number), наявність водорозчинних кислот, температури спалаху та кольору масла;

- випробування в об’ємі повного аналізу, який включає в себе всі випробування в об’ємі скороченого аналізу, а також визначення tgd, натрової проби, стабільності проти окислення, кількісне визначення вологомісткості та механічних домішок.

Основною електроізоляційною характеристикою масла є його пробивна напруга. Практика показує, що розкид результатів при визначенні пробивної напруги масла виникає в основному через наявність в ньому механічних домішок – речовин, які знаходяться в ТМ у завислому стані або у вигляді осадів. Домішки (impurity) з’являються в результаті зруйнування фарб, лаків та твердої ізоляції й збільшують значення tgd.

Цей показник характеризує активну потужність, яка виділяється в діелектрику при прикладанні до нього змінної напруги – діелектричні втрати, які обумовлені наявністю в маслі речовин з поляризованими молекулами (диполями) або з молекулами, які здатні розкладатися на іони під дією електричного поля.

Таблиця 4.1 – Норма кількісних показників якості експлуатаційного трансформаторного масла

Пробивна напруга масла в експлуатації, кВ, не менше:
- для трансформаторів напругою (60¸220) кВ	35
- для трансформаторів напругою (20¸35) кВ	25
Наявність механічних домішок (візуально)	відсутні
Кислотне число, мг КОН на 1 г масла, не більше	0,25
Стабільність проти окислення:
- наявність летких низькомолекулярних кислот, мг КОН на 1 г масла, не більше	0,005
- масова частка осаду після окислення, %	відсутня
- кислотне число окисленого масла, мг КОН на 1 г, не більше	0,1
Температура спалаху (flash temperature), °С, не нижче	150
tgd при 90°С, %, не більше	7,0
Вологомісткість за масою	за заводськими нормами
Газомісткість	за заводськими нормами
Проба натру за ГОСТ 19296-73, бали, не більше	0,4
Температура застигання, °С, не вище	-45
В’язкість (oil viscosity) кінематична, (м²/с)×10^-6, не більше:
- при 20°С	28
- при 50°С	9
- при -30°С	1300

Через зволоження масла внаслідок безпосереднього контакту масла в трансформаторі з атмосферним повітрям знижується його електрична міцність (dielectric strength), а насичення киснем призводить до підсиленого розвитку процесів окислення (старіння) масла.

У результаті старіння створюється шлам, у склад якого входять розчинні та нерозчинні в маслі компоненти. Нерозчинні компоненти викликають небезпеку для роботи твердої ізоляції через їхню гігроскопічність та утворення ними провідних містків. Крім того, осади погіршують охолодження трансформаторів, зменшуючи переріз каналів охолодження обмоток. При випробуваннях масла використовують як якісний, так і кількісний метод визначення вмісту механічних домішок та води.

При кількісному оцінюванні вмісту механічних домішок у маслі воно спочатку пропускається через попередньо зважений, сухий беззольний паперовий фільтр. Потім фільтр висушується та зважується, а різниця у вазі дає масу механічних домішок.

Важливою характеристикою ТМ є кислотне число, яке вимірюється кількістю їдкого натру (у міліграмах) необхідного для нейтралізації всіх вільних кислот у маслі. Кислі сполуки добуваються при нагріванні з масла розчином етилового спирту, а потім нейтралізуються їдким натром.

Кількість у маслі водорозчинних кислот, які є агресивними сполуками, викликає корозію металів та прискорює старіння твердої ізоляції. Визначення вмісту водорозчинних кислот та лугів базується на їхньому витяганні з масла водою або водним розчином спирту.

Температура спалаху – це температура, при якій пари масла, нагрітого в закритій посудині, створюють з повітрям суміш, яка спалахує при піднесенні до неї полум’я. При нормальній роботі трансформатора температура спалаху поступово зростає через випарування легких фракцій масла. При розвитку дефекту в трансформаторі температура спалаху масла різко знижується через розчинення в маслі газів, які створюються при його термічному розкладанні в місці дефекту. Зниження температури спалаху більше ніж на 5°С в порівнянні з попереднім визначенням вказує на наявність дефекту й у такому випадку потрібне комплексне обстеження трансформатора для виявлення причин цього зниження.

Якісне визначення вологомісткості в маслі здійснюють шляхом нагрівання масла до 130°С. Наявність вологи вважається встановленою, якщо при спіненні або без нього не менше двох разів чути тріск. Кількісне оцінювання розчиненої води базується на взаємодії з нею гідриду кальцію. Потрібно зауважити, що гідрід-кальцієвий метод визначення вологомісткості не дозволяє отримати достатньо відтворювані результати і, крім того, на виконання аналізу витрачається багато часу. Ці недоліки усуваються під час застосування кулонометричного методу, який заснований на взаємодії води з реактивом Фішера при пропусканні електричного струму через суміш цього реактиву з аналізованою пробою масла. Реактив Фішера отримують розчином йоду, діоксиду сірки й піридина в метанолі.