> Техника, страница 48 > Изоляционные масла

Изоляционные масла

Изоляционные масла ; жидкие или мазеобразные вещества с высокими электроизоляционными свойствами, применяемые в электрич. установках, линиях и приборах как заполнители воздушн. полостей и пор, с целью увеличить электрическую крепость в местах значительного электрич. градиента, повысить теплоотдачу, ускорить гашение возникающих искр и дуг и преградить доступ воздуху и влаге. В качестве И. м. употребляются гл. образом различные углеводороды и особенно—погоны нефти. Хотя не все применяемые с этой целью вещества имеют маслянистый характер, но вследствие однородности технической функции естественно распространить название И. м. с минеральных масел также на реже применяемые вещества иного характера. Промышленное применение И. м. ведет свое начало с 1891 г., но до сих пор, несмотря на громадный объём электромасляного хозяйства электропромышленности, основные начала этого применения еще не вполне установились, отчасти вследствие сложности химич. состава И. м., их малой стойкости и сложности условий их службы (длительный нагрев, действие переменного поля, присутствие катализаторов—металлов, солей, к-т, мелкораздроблеммх механическ. примесей, влаги, воздуха). Наиболее широко потреб

* По причинам технич. характера Редакция Т. Э. вынуждена была сократить статью проф. Флоренского. В дополнение к статье ем. Масляные выключатели и Трансформаторы. ление И. м. в больших трансформаторных и выключательных установках, при производстве кабелей высокого и низкого напряжения; И. м. идут в последнем либо в чистом виде как заливка (кабель Пирелли) и как пропитка бумажной изоляции, либо в смеси с канифолью как пропитка. И. м. применяются также в масляных конденсаторах, при дуговой генерации полей высокой частоты, в трансформаторах напряжения, измерительных, рентгеновских и т. д., при пропитке дерева, тканей, пряжи, картона, бумаги. По своему значению в электропромышленности И. м. среди прочих изоляционных материалов занимают, вероятно, первое место, и потому на методы их испытания и нормирование технических условий в настоящее время обращено особенное внимание.

Техкичгские условия. Общие основания технич. условий И. м. вытекают из их технич. функции. 1) И. м. должны оказывать достаточное сопротивление в тех случаях, когда градиент поля ведет к образованию короны или пробоя; удовлетворение этого основного технич. условия достигается при надлежащем составе масла, при отсутствии влаги, пыли, волокон, осадков, кислот и тому подобное. 2) В мощных и емких установках И. м. должны возможно больше способствовать охлаждению токопроводов и вообще всех теплоисточников, что достигается значительной теплоемкостью и теплопроводностью (например теплопроводность германских И. м. около 0,0003 cal см/см“ °Сск.), а главное хорошей конвекцией, которая возможна при малой вязкости И. м. В малых или маломощных установках, где в теплоотдаче нет надобности, а равно в пропитанных И. м. кабелях, где конвекция невозможна, малая вязкость И. м. необязательна и м. б. даже нежелательна. 3) Требование достаточной вязкости И. м. при всех условиях службы, а также необходимость сохранять при всех условиях одно и то же строение изолирующей среды (например в кабелях), предполагает 1°отв. И. м., лежащую ниже наиболее низкой по условиям службы Г внешней среды.

4) Нагрев установок как от внешних, так п от внутренних причин выдвигает для И. м. и каждой из его составных частей требование малой испаряемости и высоких точек кипения и вспышки. 5) В виду значительной стоимости И. м. и нежелательности установок большого объёма, перерыва работ при замене И. м. свежим, оно должен быть возможно стойким и сохраняться долгое время. 0) По тем же причинам в виду ценности заполняемых И. м. установок и в виду аварий, могущих возникнуть при нарушении правильного хода их службы, И. м. должно быть при всех наличных условиях службы по возможности инертным по отношению к поверхностям установки, с к-рыми оно соприкасается, и вместе с тем и само не должно изменяться от этого соприкосновения; в не-к-рых случаях, когда неизменяемости И. м. требовать невозможно (наприм. в выключателях, в дуговых генераторах), приходится по крайней мере искать наиболее стойких И. м. 7) Неся свою службу по большей части при высокой 1° и в присутствии искровых

Т. Э. m. VIII.

разрядов, И. м. как горючие жидкости представляют опасность в пожарном отношении, и отсюда является требование возможно более высокой ί° вспышки. 8) В виду больших количеств И. м., требуемых в крупной установке, не безразличен вопрос о цене И. м., исключающий ряд веществ, которые могли бы удовлетворить техническим условиям в других отношениях. 9) Наконец, в виду образования паров И. м. при выборе И. м. должны быть также приняты в расчет требования охраны труда.

Виды и состав И. м. В качестве И. м. применяются весьма различные вещества. На первом месте стоят различные погоны нефти, из которых особенное значение приобрели трансформаторные и выключательные масла типа легких веретенных, специальной очистки. Свойства этих масел существенно разнятся между собой в зависимости от состава нефти, из которой они были выделены, и от производственного процесса: масла нафтеновых, парафиновых и асфальтовых нефтей имеют свои существенные особенности. Из нефтяных продуктов в качестве И. м. применяются в разных случаях темные цилиндровые масла, петролаты, керосин, изредка бензин. На втором месте стоят смоляные продукты: смоляное масло, применяемое в трансформаторах (но не в выключателях), особенно герм, промышленностью, в отдельных случаях—скипидар; в состав кабельной пропитки входит канифоль. Иногда применяются растительные и животные масла. Известно также применение буроугольного и каменноугольного масел; последнее идет в необработанном виде, гидрированным и выделенным из сырого после окисления последнего смесью двухромовокислого и марганцевокислого калия. Предлагались в качестве И. м. также смеси из тетрахлорэта-на или эпихлоридина с органическим основанием, наприм. анилином или диметилани-лином, обезвреживающим кислые продукты разложения. В нек-рых случаях применяется четыреххлористый углерод и .*

Состав И. м. чрезвычайно разнообразен в зависимости от рода исходного сырья и даже в пределах нефтяных масел, меняется соответственно месторождению нефти и способу ее обработки, в зависимости от подвергнутого очистке погона, условий и срока работы масла и т. д. Практически наибольшее значение получили: флуоресцирующие голубым или фиолетовым цветом И. м. из бакинских нефтей на основании циклических соединений — нафтенов общей ф-лы С_ПН_2Пи полинафтенов общих формул С_ПН_2П_₂, С_пН_2п-4 и т. д.; флуоресцирующее зеленым цветом И. м. из пенсильванской нефти на основании алифатич. углеводородов — парафинов (С_пН_2п+2); И. м. из нек-рых американских, индийской и других нефтей на смолистом (асфальтовом) основании (приблизительного состава C₂₅H_5S0₄; менее распространены смоляные и буроугольные масла. Кроме указанных главных составных частей, И. м. содержат также ароматич. углеводо

* В дальнейшем, в виду исключительного промышленного значения нефтяных продуктов типа легких веретенных масел, под И. м., если не сделано особой оговорки, будут разуметься только эти продукты. роды С_пН_2п__б и непредельные — олефиновые (С_ПН₂₁₁), ацетиленовые (С_ПН_2П„₂), терпеновые (C_1UH₁₆) и т. д., а в случае "неполной доброкачественности — различные примеси.

Смоляные масла получаются из канифоли при сухой перегонке на голом огне. До 300° идет пинолин, а выше 300°— тяжелое смоляное масло. Оно отличается легкой осмоляемостыо и в тонком слое, под действием 24-часового нагрева до 50°, затвердевает или становится клейким; от минеральных масел отличается характерным запахом, вкусом, более легкой испаряемостью и более низкой вспышкой (табл. 1),

Таблица 1,—Испаряемость и вспышка смоляных и минеральных масел.

	Испаряемость в приборе Гольде		Вспышка
Род масла	за 5 ч. нагрева ДО 100° в %	за 2 ч. нагрева до 70° в %	по Мар-тенсу-Пенско-му в °С	в открытом тигле в °С
Тяжелые смоляные масла	0,4—0,8	5,6—7,4	109—146	148—162
Минеральные веретенные масла.	0.05—0.10	0,5—1,8	177—203	189—213
Минеральные машинные масла.	0,06—0,13	0,6—1,05	188—195	205—221

несмотря на уд. вес 0,9 —1,1. Его молено отличить также от минерального масла по цветным реакциям: красному окрашиванию при встряхивании с равным объёмом серной к-ты, уд.в. 1,6(реакцияГольде), краснофиолетовому окрашиванию смеси из масла с уксусным ангидридом по 1 ел# при прибавлении одной капли серной кислоты (реакция Шторха-Либермана) и фиолетовому окрашиванию масла или раствора его в сероуглероде при прибавлении одной капли четыреххлористого (или бромистого) олова. Однако, эти реакции предполагают несовершенную очистку смоляного масла. Другие различающие признаки сопоставлены в таблице 2. Неочищенное смоляное масло содержит 30% смоляных к-т, тетрагидроаро-матич. углеводороды с насыщенными связями (гидрированные ретены).

Примеси. Посторонние примеси м. б. растворены в И. м. или же механически взвешены. Из числа первых особенно вредными признаются кислоты и соединения, содержащие активную серу и мыла.

Кислоты в И. м. могут быть минеральные, гл. обр. серная, как плохо нейтрализованный остаток очистки (эти кислоты недопустимы даже в виде следов). Из органич. к-т в масле могут присутствовать нафтеновые и еульфонафтеновые, а также, особенно в работавших маслах, кислоты жирного ряда (уксусная, муравьиная, валериановая), причем содержание последних, при известных условиях, может быть значительным. Согласно нормам, содержание органич. к-т ограничивается верхним пределом кислотного числа, устанавливаемым обычными химическими способами. Нормы этого верхнего предела сопоставлены в таблице 3, причем числа в скобках представляют значения нормы по пересчету.

Род масла	Уд. в при 3,15°	Йодное число	Показатель преломления при 18° ⁿD	Оптич. активность Мд	Раствори-мость в двойном объёме абс. а в %	Растворимость в ацетоне
Смоляные.	0,97—1,0	43—48	1,585—1,550	+ 30 ДО + 50°, о бескис лепные + 23°	50—100	Смешивается во всех отношениях
Минеральные
смазочные.	0,840-0.940	< 6; редко > 14	1.475—1,517	+ 3,1°; часто 0°	2—15 и более	Растворимость трудная

Та 0 л. 3.—Верхний предел кислотного числа изоляционных масел.

Страны	Предельное кислотное число
Страны	считая па КОН	считая на олеиновую к-ту	считая на S0₃
СССР.	0,2	[0,11]	[0,014]
С.Ш.А.	од	ГО,05]	[0,007]
Англия.	2,0	[1,06]	[0,142]
Бельгия.	Нс нормировано
Германия.	0,2	[0,11]	[0,014]
Испания.	0,2	[0,11]	[0,014]
Италия.	[0,50]	0,25	[0,037]
Норвегия.	Не нормировано
Франция.	[0,28]	[0,14]	0,02
Швейцария.	ОД	[0,05]	[0,007]
Швеция.	[0,10]	0,05	[0,007]

Почти безразличная сама по себе, величина зольности служит гл. обр. мерою доброкачественности масла в отношении выделки и, до известной степени, в отношении стойкости при работе. Кроме того, гигроскопические нерастворимые соли могут образовать мостики при пробое. Предельная норма зольности в СССР установлена в 0,008%, в Германии и Швеции 0,001%, а в прочих странах зольность не нормирована.

Сера в И. м. может присутствовать в виде прочных соединений, сравнительно безвредных, и в виде соединений, легко ее отщепляющих, каковы: свободный сероводород, предельные алкилсульфиды (C_nH_2n+1)₂S; тиофены, гидротиофены—так шз. тиофаны,—от C,H₁₄S до C_lsH_i0S; и, наконец, — в свободном состоянии (кристаллич. и аморфная сера). В последних двух видах сера действует на металлич. поверхности установок, особенно при длительном соприкосновении и нагреве. В нек-рых странах (СССР, С. III. А., Великобритания, Италия, Франция) присутствие этой так называемым активной серы считается безусловно недопустимым, и потому предписывается производить качественное испытание на следы активной серы; в других странах (Бельгия, Германия, Испания, Норвегия, Швейцария, Швеция) не считают нужным отвергать И. м. из-за ее присутствия.

Испытание И. м. на серу ведется путем 8-ча.сового прогрева медной пластинки при 100° в испытуемом масле или накладыванием на блестящую серебряную монету остатка от прокалки испытуемого масла с металлическим натрием.

Натровая проба. Степень очистки И. м. определяется натровой пробой, состоящей в определении прозрачности не мо л я н ы х н м ииеральных м а с е л. пытуемого масла после омыления его в стандартных условиях едким натром и последующего добавления кислоты. Степень прозрачности и, соответственно, степень очистки оцениваются по трехбалльной системе.

Взвесь твердых частиц. В свежих маслах она состоит гл. обр. из обрывков и волокон фильтровальной бумаги фильтр-пресса и тонкой пыли адсорбера (силикагеля, флоридина или другой поглотительной глины), примененного при очистке масла. В работавших И. м. сюда еще присоединяются: диспергированные асфальтены и другие подобные образования; нерастворимые соли тяжелых металлов и кислот; продукты распадения изоляции (смолы, волокна обмоток и прокладки); пыль, затянутая «дыханием» трансформатора из помещений; сажа, карбоиды и карбены, образующиеся в трансформаторах при их пробое, а в выключателях—по условиям их нормальной службы.

Влага, присутствием которой чаще всего обусловливается мутность или белесоватость непостаревшего масла, ведет вместе с тем к крайнему ухудшению его качеств (электрич. крепости, текучести, малой осмо-ляемости и т. д.). При наличии непредельных соединений в И. м. влага легко эмульгируется, и тончайшие капли ее могут оставаться взвешенными в масле неопределенно долгое время.

Общие физико-химические свойства. Сам по себе удельн. вес И. м., при сравнительно малом различии отдельных его значений, не составляет важной константы, и знание его бывает нужно гл. обр. при различных аналитических подсчетах. Однако, он может служить косвенным признаком разных других свойств, в частности—теплового расширения И. м., весьма важного как причина дыхания трансформаторов и в смысле хранения И. м. Тепловой коэфф. расширения нефтяных продуктов убывает вместе с уд. весом.

Цвет и прозрачность И. м. частично характеризуют служебные качества их—степень очистки, постарения, содержания влаги и т. д. и потому должен быть учитываемы при изучении И. м. Цвет И. м. определяют при помощи одного из специальных колориметров (Штаммера, Штаммера-Шмита, Вильсона, Геллиге) с одноцветными окрашенными стеклами («марками») хромоскопа или хромометра Сейболта, колориметра Ловибонда (тинтометра) с разноцветными стеклами или же обычными колориметрами, в роде Дюбоска. Проверка марок делается по эталонному раствору чистого двухромовокислого калия в 5 %-ной серной кислоте. Основной раствор содержит 0,000644% К₂Сг0₄, и столб его при высоте 404,6 миллиметров соответствует марке Su. W. Полная цветовая гамма между двумя марками получается при последовательном изменении” содержания соли на 0,1 %. Для тем-ноокрашенных марок берутся растворы более концентрированные; например 0,003068 % для марки Р. W. Сопоставление марок и торговых обозначений цветов нефтепродуктов дано в таблице 4.

вой бане (t°_mn_ 110°, что дает t° масла 100°) в приборе несколько иной конструкции. Америк, об-во испытания материалов разработало конструкцию вращающейся бани с электрическ. обогревом, принятую также и в Англии; испытание ведется в течение 5 часов при 163°, причем прибор делает

5—6 об/м. Наиболее простой способ предложен Джилл ем: кружок фильтровальной бумаги определенного сорта и определенных размеров хорошо высушивают до постоянного веса, смачивают 8 каплями масла и, после определенного прогрева взвешивают

Таблица	4. — Торговые марки и обозначения цветов изоляционных масел.
		Марка	S	Н	% К_гСгО, в растворе,	Выс. столба, соответ-
Марка		Марка	(число		имеющем при высоте	ствующего стеклу
Марка	Торговые названия	Биль-	Штам-		404.6 миллиметров окраску	Su. W. при выс.
торговая	Торговые названия	сона	мера)	лиге)	соответствующей	404.6 миллиметров (концентр.
торговая		сона	В миллиметров	лиге)	марки	0.000644 % M,Сг0₄)
W. W.	Water white, бесцветный как. вода..·[	1	310	12	0.000272	957,9
	Water white, бесцветный как. вода..·[	1,5	255	15	0,000458	567,4
Su. W.	Superfine white, со слабым					567,4
	желтоватым оттенком.	2	199	19	0,000644	404,6
		2,25	172	22	0.001220	208,5
Р. W.	Prime white, желтый.. <	2,5 2,75 з	143 115	26 32,5	0,001856 0,002462	140,4 105,8
	1	2,5 2,75 з	86,5	43	0,003068	84,9
St. W.	Standard white, желтый как, очень светлый чай.-j	i 3,5 4	68 50	55 75	0.004351 0,005634	59,9 46,2
G. М.	Good merchant, желтый как
	чай..	4,5	—	—	0.009134	29.5
N. (χ. М.	Not good merchantable, как
	крепкий чай.	i ⁵	—	—	0,012633	21,G

Примечание. Числа Штаммера (S) и Геллиге (Н) связаны соотношением: S=3 733,5:11.

Испаряемость. В И. м., как смесях веществ с различными t°_Kmu, могут находиться компоненты с низкой t°_Kun_ и если содержание их значительно, то такое масло, благодаря улетучиванию части своих компонентов, будет изменять свои свойства, в частности вязкость, уменьшать объём и даже может представлять опасность в пожарном отношении. Испытание И. м. на испаряемость имеет задачей установить количественно содержание всех компонентов, кипящих до определенной t°. Это испытание ведется путем весового определения потери массы маслом, прогреваемым в строго стандартизованных условиях. Стандартизации подлежат размеры и форма открытого сосуда, в к-рый наливается навеска масла, ί°, способ и время прогрева. Один из стандартных способов (в Германии и в СССР) предлагает вести испытание в течение 5 ч. в приборе Гольде на ванне из 38,8 %-ного раствора NaCl (t°_Klm, ок. 107°) с обратным холодильником и слоем глицерина между фарфоровым стаканчиком и гнездом в ванне, а также в течение 2 ч. на анилиновой бане (1°кип. 184°). Англ, технические условия рекомендуют 8-часовой прогрев на о-

для определения потери. Требования различных стран в отношении испаряемости сведены в таблице 5.

Вспышка. Испытание на вспышку не представляет каких-либо особенностей (смотрите Вспышка). По нормам СССР и многих других стран, испытание ведетбя в закрытом сосуде помощью прибора Мартенса-Пейского: в некоторых странах требуется испытание в открытом сосуде. В отношении t° вспышки единообразие в требованиях различных стран, как показывает табл. 6, не достигнуто.

Воспламенение. Темп-pa воспламенения И. м. до известной степени предуказывается температурою вспышки; необходимо, однако, иметь в виду, что как вспышка, так и воспламенение веществ, подобных

Г а б л. 5. — Нормы п с п а р я е м ости изоляц и о н н м х масел.

		С	т р а и ы
Норм ы	Англия	Бель гия	Испа ния	Ита лия	Фран ция	Шве ция
Потеря на испарение в % \|	2 (сорт А), 3 (сорта В	1,5	0,2	0,4	0,2	2,0
1 Время нагревания в часах	и С) 8	3	5	5	5	5
1° прогрева.	100°	170°	100^?	100°	100°	300°
Количество масла.	2 г	40 см³	150 г	150 СМ³	150 г.	—
1 I Диаметр чашки в миллиметров. ;	35 (внизу) 38-41	50	60	60	60
1 Высота чашки в .и.н.	(вверху) 83-85	37	300	100	100	100

Страны	1° вспышки	Приборы
СССР.	140° (сорт А)	Мартенса-Псн-
	155° (сорт Б)	ского
С.Ш.А.	148°	Кливленда открытый
Англия.	170° (сорт А)	Мартенса-Пен-
	165° (сорта В и С)	СКОГО
Бельгия.	170°	Мартенса-П ейского
Германия.	145°	Маркусона открытый
Испания.	160° (трансф.)	Мартенса-Пен-
	150° (выклюй.)	СКОГО
Италия.	140°	Мартенса-Пен- ского
Норвегия.	145°	Маркусона открытый
Фрапция.	160°	Лушера
Швейцария.	145°	Маркусона открытый
Швеция.	145°	Мартенса-П ейского

И. м., может быть обусловлено не только их испарением, но и разложением при нагревании (крекинг), ведущим к образованию легко испаряемых продуктов. В действительной службе масел темп-pa воспламенения зависит в значительной мере от устройства тех установок, в которых масло содержится. Поэтому в большинстве стран (СССР,

С. Ш. А., Германия, Норвегия, Швейцария и Швеция) t° воспламенения вовсе не определяется. Смоляные И. м. отличаются более низкими <° вспышки и воспламенения.

Разложение масла дугою. Вспышка и продуктов, выделяющихся из И. м., находится в совершенно особых условиях при образовании в масле мощных разрядов и в особенности дуг. Физич. механизм происходящих в этом случае процессов еще не выяснен, тем более что, кроме местного действия высокой t°, здесь действуют как разлагающие агенты, электрическое поле большой силы и притом колебательного характера, ударная газовая ионизация, м. б. возникающая при этом лучистая энергия коротких волн и присутствие катализаторов. Действие высокойтемпературы, изученное несколько более прочих факторов, выражается в расщеплении цепевых молекул, по схеме:

^2ш-^-2П Сщ^П+к “Ь,

так что появляются, с одной стороны, молекулы, обогащенные водородом, а с другой— обедненные и, следовательно, более непредельные; в частном случае может выделяться и просто водород. Наряду с расщеплением идет образование циклическ. соединений. Быстрое охлаждение, присутствие катализаторов или наличие газовой фазы ускоряют реакцию в том или другом направлении, так что получаются в качестве продуктов пиролиза с одной стороны водород, метан и углистое вещество, в виде дисперсной в масле сажи, а с другой—ароматич. и полициклические углеводороды, а также крайний предел их—кокс. Смоляные И. м. от воздействия дуги обугливаются сильнее, чем нефтяные, и потому в качестве выклю-чательных они считаются непригодными.

Вязкость. В большинстве случаев применения от И. м. требуется возможно малое внутреннее трение (η) или возможно большая текучесть (подвижность), характеризуемая величиною=~. Это требование вытекает из охлаждающей функции И. м., причем перенос тепла достигается конвекционными токами. Однако, большая текучесть идет антидромно температуре вспышки и воспламенения и синдром-но электропроводности, так что требование большой текучести естественно ограничивается. При этом должен быть учитываемо изменение текучести от добавления к И. м. каких-либо примесей, и в частности при смешивании двух масел. Присутствие эмульгированных веществ, и в частности воды (до 0,5— 1 %), мало изменяет вязкость смеси, но при изменении вязкости может получиться преувеличенное значение. Практически весьма важно изменение вязкости с ί°. Образующиеся в И.м.мыла повышают вязкость, и для загустения И. м. предложено вводить суспензии или растворы солей кальция или магния при нагревании. Определение вязкости И. м. производится помощью одного из вискозиметров, причем, согласно нормам СССР, Бельгии, Германии, Испании, Италии, Норвегии, Швейцарии и Швеции, применяется вискозиметр Энглера, в С. Ш. А.—Сейбол-та, в Англии—Редвуда; во Франции нет установленных норм. Пересчет с одного прибора на другой может производиться по таблицам или графически (смотрите Сир. Т.9, т. I, стр. 34—36).

Огустевание масел. Быстрое нарастание вязкости И. м. после снижения Г до определенной области служит призна,-ком поворота к огустеванию, т. н. затвердеванию. Отвердевание И. м. ведет не только к повышению вязкости в тысячу и более раз, но и к глубокому изменению элек-трич. свойств, особенно когда, процесс застывания не дошел до конца и масло стало неоднородным. Тут обнаруживается значительное понижение электрической крепости и возрастание диэлектрич. потерь. Застывание выключательных масел представляет еще бблыиую опасность, т. к. механическая задержка подвижных частей выключателя ведет к более длительной дуге, к медленному заполнению образовавшегося пустого пространства (что опять делает дугу более длительною) и, наконец, к затрудненному выделению газов, которые при этих условиях образуются в особом изобилии. Все эти обстоятельства могут повести к у выключателя. В кабелях отвердевание масла может представлять опасность вследствие изменения электрич. свойств изоляции— повышения диэлектрич. потерь и снижения электрич. крепости; м. б. также не безразлично нек-рое повышение диэлектрического коэффициента. Требования, предъявляемые к И. м. в отношении в разных странах различны (табл. 7). Это различие объясняется не только климатическими условиями (для И. м., работающих в неотопляемых помещениях, на открытом воздухе или под землею), но и экономическ. соображениями. В СССР технич. условия требуют. 1°^«. не

Страны	ί°οηιβ·	Метод определения
СССР.	-18°	Охлажденную пробирку с маслом держат при -18°, затем наклоняют ее на 45°, не вынимая из холодильника. Уровень масла при этом не должен изменяться
С. Ш. А.	-6,7°	Охлажденную пробирку с маслом приводят в горизонтальное положение и держат 5 ск. Уровень масла при этом не должен изменяться
Англия.	-5° (сорта А и В); -20° (сорт С) с допуском 5°	Охлажденную пробирку с маслом приводят в горизонтальное положение и слегка постукивают. Уровень масла при этом не должен изменяться
Бельгия.	-15°
Германия.	-5° (трансформаторы); -15° (выключатели)	Охлажденную пробирку наклоняют. Уровень масла при этом не должен изменяться
Испания.	-5° (трансформаторы); -20° (выключатели, помещаемые на открытом воздухе)
Норвегия.	-5° (трансформаторы, выключатели, помещаемые внутри); -20° (выключатели, помещаемые на открытом воздухе)
Франция.	-5°
Швейцария.	-25°	5 с.»³ масла наливают в пробирку, диам. 15 миллиметров и длиной 150 миллиметров, и ставят на 10 мин. в охладительную смесь с Г -20°. Затем пробирку вынимают и тотчас опрокидывают. Масло должен быть настолько текучим, чтобы нижняя точка стекающего язычка его прошла путь s 10 сантиметров не более чем в 10 ск.
Швеция.	—5° (сорт А); -30° (сорт В), с допуском 6°

выше —20°, но в отдельных случаях для установок на открытом воздухе эксплоата-ция ставит условием неотвердевание масел даже при —60°.

Постарение И. м. Образование осадков. Свойства И. м., несущих свою службу, с течением времени ухудшаются: масла «стареют», или, как говорят не совсем удачно, осмоляются, причем характер и скорость процесса постарения бывают весьма различны и зависят от конструкции и материалов заливаемой ими установки, условий работы, свойств и способов переработки масла. Постарение И. м. выражается следующими внешними признаками: масло увеличивает свою вязкость, кислотность, а иногда—зольность, темнеет и из светложелтого или желтого становится красно-бурым, нередко мутнеет, снижает свою электрическую крепость и изолирующую способность, увеличивает содержание воды, кислот, смол; вместе с тем, установка, как говорят, гудронируется: обмотки, маг-нитопроводы и другие части обрастают буро-коричневым асфальтоподобным слоем, препятствующим циркуляции И. м.; на дне установки скопляются осадки (ил, шлам) от желтого до бурого и даже черного цвета, вода, жирные кислоты (уксусная, муравьиная, валериановая). С течением времени, как показывает эксплуатонный и лабораторный опыт, эти признаки выступают ускоренным темпом, так что кривые образования подобных осадков или выделений сначала стелются вдоль оси времени, а затем начинают все круче подниматься кверху.

Согласно классификации Родмана, осадки И. м. делятся на 3 группы: ^Асфальто вые осадки, темнокоричневого или бурого цвета, происходящие от окисления масла; эти осадки не содержат так называемым свободного углерода, во многих случаях могут быть растворены керосином, ом и т. д. и, обладая изоляционными свойствами, не представляют непосредственной опасности в элек-трич. отношении, но могут причинить вред вследствие задержки циркуляции масла. 2) Мыловые осадки, от светлого до темнобурого цвета, образующиеся из металлов установки (медь, железо, марганец, свинец) и кислот, имеющихся или возникающих в масле; эти мыла, обладая сродством к воде, непосредственно опасны. 3) Углистые осадки, черного цвета, происходящие от дуги и от короны в масле; дуга высокого напряжения дает тонкую пыль углистого вещества, сравнительно мало опасную; дуги низкого напряжения дают осадки в виде крупных хлопьев, сильно понижающих качества масла; наконец, дуга, образующаяся возле поверхности масла, ведет к образованию ограниченного угля, который обладает хорошей проводимостью. Кроме того, по указанию Дигби, в некоторых случаях в осадке получаются также кристаллические кислоты насыщенного характера со средним молекулярным весом 291.

Причины постарения. Исходная причина большинства явлений постарения лежит в кислороде, тогда как все прочие факторы ускоряют этот основной процесс окисления. Даже длительный прогрев масла при полном устранении кислорода не ведет к заметному постарению (например при прогреве масла в продолжение 14 000 часов, растянутых на семь лет, при 150°, не появилось ни осадка, ни кислоты, ни воды). Однако, наряду с процессами, идущими от окисления, необходимо учитывать также конденсирующее и полимеризующее действие полей высокого напряжения (смотрите Вольтолевые масла), ведущее в кабелях и трансформаторах к образованию восковидных выделений и осадков и не нуждающееся в кислороде. Основные реакции в установках с И. м. протекают по схеме:

Масло + кислород -> кислоты масла

К-ты масла+киелород->асфальтоподобя. вещества

К-ты масла + тяжелые металлы -> мыла

Испытание масел на постарение. Сложность и изменчивость процесса постарения исключают возможность найти какой-нибудь один признак, по которому можно было бы судить наперед о дальнейшем поведении масла в условиях действительной службы. Предлагавшиеся и отчасти применяемые (так называемые сокращенные) способы испытания дают лишь некоторое представление о склонности масла к образованию осадков. Таковы: окисление перекисью натрия (СССР, Германия— AEG), установление йодного числа масла (Великобритания), измерение капиллярной постоянной на границе соприкосновения с концентрированной серной к-той (Великобритания). Т. к. йодным числом (смотрите) характеризуется отчасти содержание соединений с двойными связями, а эти соединения реагируют с серной к-той, образуя на поверхности раздела пленку, существенно меняющую поверхностное натяжение масла, то В. Г. Неттал (W. Н. Nuttal) предложил чрезвычайно быстрое (требующее от 25 до 50 мин.) испытание масел на осмоляемость, состоящее в измерении поверхностного натяжения их на границе с4С%-ной серной к-той.

Полные способы испытания на старение. В сокращенных способах испытания И. м. на постарение быстрота испытания достигается путем чрезмерного усиления какого-либо из факторов, вызывающих этот процесс, или же использования новых факторов. Между тем, при недостаточном знании реакции старения нельзя быть уверенным в сходстве результатов искусственного и естественного процессов. Поэтому во всех странах нормальными считаются испытания, в которых искусственные условия старения подобраны несколько более мягкие и близкие к естественным, за счет соответственного удлинения времени испытания. При испытании на постарение И. м. прежде всего необходимо различать его наличное состояние, характеризуемое его смоляным числом, и склонность к дальнейшему смолообразованию, характеризуемую числом осмоления, или так называемой осмоляемостыо; последняя устанавливается по количеству смол, образовавшихся после той или другой нормализованной обработки масла путем искусственного постарения. В настоящее время оба числа определяются лишь в Германии, тогда как по нормам прочих стран считается достаточным знать число осмоления. Процесс старения в полном виде ведется через окисление нагретого масла в присутствии катализатора в виде медной пластинки; в ис пытаниях некоторых стран специально добавленный катализатор отсутствует, количество притекающего воздуха уменьшается, но зато удлиняется время испытания на старение и понижается предел допускаемого осадка. С данных о нормах испытания И. м. на осмоляемость приведена в таблице 8. Как показывают многочисленные исследования, способы испытания, принятые в разных странах, не эквивалентны и могут даже в некоторых случаях повести к противоречивым выводам о качестве двух сравниваемых И. м. Сравнение различных способов между собою склоняет исследователей к признанию большинства применяемых способов с продуванием воздуха или кислорода (типа Кислинга или Мичи) недостаточно отвечающим действительным условиям службы, причем швейцарский способ оценивается как более удачный. Однако, есть склонность длительный прогрев (более 300 часов) еще удлинить, и опыты ведутся с 500- и даже 1 000-часовым нагревом. С другой стороны, высказываются соображения, что при испытании не должно быть исключаемо действие электрического поля на И. метров.

Электрические свойства. Электропроводность. Нефтяные И. м., если они не загрязнены посторонними примесями, характеризуются высоким электрическим сопротивлением. У нефтяных И. м. удельное сопротивление колеблется при 20° в пределах 1,5·10^Ι2-Γ 2,3 ·10¹² Ώ-см, но быстро падает с повышением температуры. Электропроводность буро- и каменноугольных И. м. значительно больше, чем нефтяных. Механизм проводимости И. м. не изучен достаточно и должен быть сложным, так как И. м. представляют сложные системы из растворенных и диспергированных веществ, содержащие, кроме того, некоторое количество

электролитов. У. очищенных сухих масел проводимость, как полагают, обусловлена электролизом солей и к-т, содержащихся в масле. Это подтверждает отчасти синдром-ность между кислотными чи и электропроводностью ряда масел и, кроме того, возрастанием проводимости с t°, причем возрастание проводимости идет еиндромно возрастанию текучести, как это бывает вообще у электролитов. На фигуре 1 представлена, по К. Дрегеру, связь t° с электропроводностью (кривая а), текучестью (кривая б) и электрич. крепостью (кривая в) трансформаторного масла; как видно из этих кривых, с повышением t° электропроводность и текучесть И. м. заметно возрастают. При больших напряжениях, близких к пробойным, характеристика тока в И. м. имеет

Таблица 8.—Н о р м ы ос моляе мости и з о л я ц и о и пых мае е л.

a i ей к 2 а

g&Sa

ё в g r

3 тонны о

^ а а

« I

2 и <Ь

§sS

а о Ь а g а д а

Ss§®

ёй

<Ь 2 °

a ft я с} 2^2« а ° и н н S Я ^й

i ® ^

о ft ей «йо о ° °

о к 5

S О й>

R И

— ей _ ра

2 « Я S ^н я к g ЗюЁ a Sg В в о £§ ^Λ S

__?о аз Я

_ВА

0*0

О tj-

a ^R-я 2 о ®

ft а с е-

.. О -чР

, а о Я е-. jOftl-coOy

a ft ев о «ο ^ю§В goH«

i5&s|S"

Н В e " 8 § 8

О СЙ g Я ^ ₀ ft

SgSga?

s ^B ag? a

в сз ей Q

= o^B £

?P§?

Ϊ5 § I e И

о o s* ° со 2 о -й“ о тЧ в о со о Н мС9 м

Sgococ

0.§^оё,⁰

а> а о gj о

F 5 w Я Я

2 2 52 к Sag. §§? If®

О ^е

й а _ а -з я S2S a ^s ft о Я Р н « Й

к&я о а

о О Ϊ 2 к^О S о, О

«ЗЙазЯёа®

“Ко,о,Й«2а^Но

stlgsgsg^

-, о ° 2 2 х « ^fgft₀ о ggg

_So^gaog|S

® o« g® SftoSf к η а о.»

|SroB

laSfiB

® о :a « g S и o« о со s a в e- a ft i> x? S5 a a a a g ga _R о и 2я я « о .„<р ο Η °« Э ο·§

°g^Rjgo

<ΰ и 2 ρ* Я Ьв Я KfS δ

«&§£ Я Ь йо - G и о 2 ft-

о³«й

я 2 s

О я ей

НЧ8й ойй^

£»og

as в ей --й 2

^м я «

2 ft«

gg8

ί 5 Я :

:«й“

<с

’ ^6-1 ей ;°*о«

^;ga

Й а * 8 5

о г“. Н5-"

|4Ι*!ϋ

5 Ию 2 io <3 о Я 5 <υ м о со а) 5 н £» а ни n;^rtо Λ

ейЗ§

р,ю Я *j

Я ⁰⁴ 3 ^

о. 5о

О 5; «О

Э*

С Я Я

С Я ей ей О а я« «. ял —

СО ей ϋ и <о .2 о 2 § « ^woSS

~ag

SR®

Я «о R3 >j w Hoc

к Я.

ей о 2 Я Я ~ *L

acog,³

|а^&§

Sg’gS

£l^s

к Λ

• к 2

затор

2 а

«о и

<» ей а я ^ в

Пет

S-SSSSt.

В ^И О Я н О)

Ra ей 2 *-*· О в^-*

я и 5 2 сй^

ео - йн со с

н с нч

Медиа сетка

Е-

а»

Нет

я в

и 2 «

И ей >,Я «

”5

«в

СО И О ВС

<N Я К ей о и · ft я и

£ ft о « 3

£ Й

<м к

•~> ρ,ο

5 з

И к

*о а „а к 2 > я «я и И О вс ft

„ я к 2 >»я « а

СО η

О вс «

ем ^w

«2 О К · ft -1 И С ftO

о ³2 ⁰³,5 >·×и

w С w Я ft О О^КС

С-

В Я о и во я в «в

С"

со

[>·

			*	с	ей «ft			о щ bi
ей « ей			«D	а	СО ей н о я		δ°	aft^q g
ей « ей	03	3 t=C о Е	77 i <&о	я о ft я	о°§^ О >&<м • о	3 о РЗ	со о j	_Λ ,<D S‘^rl H ей « ю. £
О	о	с-	Е-· ft ^. ₀ А Λ О	Я ft о я	«О ей® яи ® О ;й ft S и	О	ю о	Через осадк; 50 ч. с рез 12: Через никак

СЧ O-Ю >о

— g <м о

fofo

i й.1 к

НйнЗ

ft с р. 2.

о «5^«

О о о о о

<й

тот же характер, что и в газах (ток насыщения). Градиент потенциала между плоскими электродами оказывается меняющимся в зависимости от места, так что масло становится в отношении тока подобным газу. Электропроводность И. м. по своей ничтожности м. б. важной главы, образом при оценке диэлектрич. потерь в И. м. От содержания нафтеновых кислот электропроводность масел увеличивается сравнительно мало. Гораздо сильнее действуют в этом смысле нафтенаты и фенолаты, повышая одновременно и электропроводность и вязкость. Наряду с электролитич. (им. б. газовоударным) прохождением тока через И. м. в них существует проводимость электрофоретическая через перенос капелек воды и других жидкостей, газовых пузырьков и механически взвешенных частиц—пылинок, волокон адсорбера, а также продуктов распадения масла (углистых частиц, копоти, металлической пыли, осаждающихся мыл и т. д.); необходимо также учитывать более тонко-дисперсные фазы (например кристаллики парафина), которые качественно и количественно зависят от t° масла. Далее, возможен, особенно при высоких градиентах, перенос электричеек. масс молекулами самой жидкости через электрич. конвекцию (элек-трич. ветер) и через тепловую конвекцию. В И. м. наблюдаются также фотоэлектрич. токи, объясняемые, быть может, в связи с огромным развитием металлич. поверхностей на частицах адсорбера. Наконец, возможны и электрет, явления флуоресценции— электрич. токи, возникающие от облегченной ионизации И. м. через флуорес

ценцию. Однако, все эти явления при освещении И. м. ультрафиолетовыми, радиевыми и другими излучениями весьма слабы.

Неоднородность строения- И. м. ведет к изменению свойств их при тепловой тренировке. Это было указано в отношении 1°_отв. и относится также к сопротивлению И. м., уменьшающемуся при повышении t° и возрастающему при понижении ее, как показывают кривые а я б фигура 2 (по Дигби и Меллису); относящиеся к двум сортам трансформаторного масла ветви, соответствующие возрастанию ί° (сплошные), далеко не совпадают с ветвями ее обратного хода (пунктирные).

Диэлектрические к о э ф ф и-Ц и е н т ы. Диэлектрич. коэфф. нефтяных И. м. невелик и колеблется в пределах 2-У 2,5. Поэтому в общепринятых нормах достаточно малое значение его считается обеспеченным самим составом И. м. и не подлежит особой поверке. С возрастанием t°_Kun. нефтяного погона диэлектрич. коэфф. слегка возрастает, а при очистке погонов, напротив, слегка убывает. При повышении t° диэлектрич. коэфф. убывает, причем наблюдается хорошо выраженная синдром-

ность с изменением уд. в На фигуре 3 представлены, по В. Кларку и Дж. Шенклину, графики зависимости диэлектрич. коэфф-та ε и уд. в d от t° для каждого минерального масла (sj, й]) и состава для пропитки кабельной изоляции (ε₂, di). На фигуре 4 дан, по В. Бетману, график зависимости диэлектрического коэфф-та ε для изоляции из четырех слоев пресшпана и парафинового масла от t° (график ρ относится к коэфф-ту мощности). Диэлектрич. коэфф. И. м. зависит также от давления, а именно, возрастает с давлением (как и следовало ожидать в виду увеличения плотности). На фигуре 5 представлена (по Р. Ортвею) такая зависимость для вазелинового масла. Зависимость диэлектрич. коэфф-та И. м. от примесей мало изучена, но г,г г,ι

О ЮО 200 Ζ00 κε/otfi Фигура 5.

при том количественно небольшом содержании примесей, которое может встретиться в И. м., не должен быть значительной, так как диэлектрич. коэфф. смеси эмульсий и растворов в первом приближении может считаться следующим правилу смешения.

Диэлектрические потери. Как среды неоднородные и обнаруживающие электропроводность и накопление объёмных зарядов в поле, И. м. должны рассеивать энергию переменного поля. На фигуре 6 представлена для примера (по Μ. Ф. Гоору) зависимость между напряжением и зарядным током конденсатора с хорошо дегазированным керосином; из необратимости хода этой кривой видно, что даже в керосине, то есть сравнитель-но однородном вещест- ^ ве, возникают диэлек- 7 трич. потери. Диэлект-рические потери в И. м. быстро возрастают с ί° и с градиентом, но зависимость от часто- ⁶⁰ты, в пределах технических частот, невелика.

На фигуре 7 показана (по ^к0Л. Пунгсу) зависимость го

Фигура 7.

диэлектрич. потерь от t° для трансформаторного масла; кривая а относится к градиенту

13,5 kV/см при частотах 30 и 50 пер/ск., а кривая б—к градиенту 19,65 kV/ow при частоте 50 пер/ск. Зависимость коэффициента мощности от t° для изоляции из четырех слоев пресшпана и масла показана кривою <5 на фигуре 4. В америк. маслах коэфф-т

¹ * г“

Ом’"

У* V.!Q^W

h -з -г -//>, -2

*1 *2 »3 >и

Фигура 6.

Давлении е

мощности падает в резких случаях от 0,03 до 0,44. По сообщению А. А. Смурова (1929 г.), в темп-рном промежутке от 25— 30° до 100—110° зависимость tg δ от температуры выражается в ряде исследованных им масел ур-ием вида

tg δ=аТ",

где параметры а и п зависят от рода масла и степени его постарения (табл. 9). При

Таблица 9. — Значения параметров а и п в уравнении tg и=аТ*.

Род масла	а	п
Сырой дестиллат.	0,085-10	2,77
(	0,128-10	2,97
Эмбенское масло Констан- I	0,199-10 0,525-10	2,89 2,59
тиновского завода.. \|	З. 716 -10	2,82
1	0,426-10	2,65

постарении масла от нагревания и продувания воздуха диэлектрич. потери прогрессивно растут, равно как и кислотность, но первые растут быстрее последней. Фильтрованием постаревшего масла можно понизить значение диэлектрических потерь.

Электрическая крепость. И. м. применяются почти исключительно как изоляционный материал в установках высокого напряжения, и потому электрич. крепость должна считаться их важнейшим техническим качеством. Это свойство, однако, оказывается весьма изменчивым в зависимости от ряда условий, при которых происходит пробой (рода и сорта масла, степени влажности, загрязненности, t°, давления, толщины пробиваемого слоя, формы и размеров поверхностей, между к-рыми происходит разряд, расположения их относительно вертикали). На табл. 10 дана с полученных наибольших значений электрич. крепости с указанием формы применявшихся при этом электродов. (Однако, испытания такого рода, при всей тщательности опыта, дают результаты, не доходящие до возможных в условиях действительной службы масел.)

Таблица 10.—Электрическая крепость изоляционных масел.

Исследователь	Форма электродов		Наибольшая достигнутая электрическая крепость, kY cfflCM	Условия пробивания	Литературный источник
Фризе	-diEw		230	Этот искровой промежуток был применен только для определения наивысшего значения. Приведено значение по первому пробою	Fr i e s e, «Wissensch: Veroffentlichungen aus dem Siemens-Konzern», B., 1921, В. 1, 2
Га идеи и Эдди	H# -Ο&ΐ»		330	По 160 пробоям	II а у de n u. E d d y, «JAIEE», 1922, Febr,— July
Шретер	^ )		330	—	Schroter, «Arcliiv fiir Electrotechnik», B., B. 12
Шпат	с: (1	ίπ h	220		Spath, ibid., 1923, B. 12, 4
Энгельгардт			330	—	Engelhard!, ibid., 1924, В. 13, 3
Дрсгер	Л75 -С10-		[391]* 410	—	D г ii g e r, ibid., B. 13, 5
Циммерман	7у -Дуг.25 «ΏΕ А ЧлЕ		330	По 162 пробоям. Искровой промежуток согласно предписаниям германского Союза электротехников (Y.D.E.) (прибор для испытания масел S.S.W.)	Zimmerman n, ibid. 1925, B. 13, 3
* Значение в скобках получено для приведенного междуэлектродного расстояния.

Из многочисленных испытаний, нормированных в СССР, следует, что при дисковых электродах и расстояниях между ними в 2,5 миллиметров, хорошо просушенные И. м. обладают электрич. крепостью до 200 k _eff/cM, но лишь при условии специальной сушки; обыкновенные же хорошие масла характеризуются электрической крепостью порядка 120—140 k _efflcM. Нижний предел допустимых значений электрической крепости при указанных условиях пробоя нормируется в 90 Weff/CM при междуэлектродном расстоянии 2,5 миллиметров. Масла, не удовлетворяющие этому требованию, подлежат браковке впредь до обезвожеиия. Постаревшие или несколько влажные масла имеют обычно электрич. крепость порядка 20—40 kY_eff/cM, и редко их электрическая крепость падает ниже, но после просушки она в большинстве случаев поднимается не менее чем до 90 k V_efflcM.

Смоляные масла по электрической крепости стоят выше нефтяных, но сравнение делалось лишь для масел, не подвергавшихся специальной очистке; такие масла характеризуются электрическ. крепостью не менее 80 kY_eff[cM. В отношении масел одного и того же химич. характера электрич. крепость антидромна среднему мол. весу и, следовательно, антидромна вязкости. Так, например, масла возрастающей вязкости от 3,8 до 20° Э₂₀ были пробиты, по наблюдению Брета, при одинаковой толщине слоя напряжением 40 kV соответственно через 60, 30 и 5 ск. Более легкая пробиваемость масел большего мол. веса есть естественное следствие большей легкости разрыва более длинных атомных цепей. По той же причине электрич. крепость масел с открытою цепью меньше, чем у масел циклич. строения, что в особенности сказывается в смоляных маслах.

При испытании И. м. на электрическую крепость значение пробойного напряжения все время колеблется в пределах 40—45 % от среднего. Обычно наблюдаемые при испытаниях колебания электрической крепости обусловлены не ошибками наблюдателя, а внутренней неоднородностью И. м., причем она выступает тем заметнее, чем неоднороднее поле. Это ведет к практическому выводу о желательных условиях пробоя при испытании: если испытанием на пробой хотят установить электрич. крепость испытуемого И. м. как вещества, то необходимо воспользоваться полем по возможности однородным, то есть дисковыми электродами с закругленным краем; если же требуется охарактеризовать наличное состояние данного масла и в частности—степень его загрязненности, то пробивающее поле должно быть неоднородным. На фигуре 8 дана, по Шретеру, ε

«V/ch 300

200

100

диаграмма средних значений электрич. крепости одного и того же масла, но при разных степенях очистки, а на фигуре 9—колебания ее в отдельных испытаниях.

Здесь а относится к загрязненному маслу, б—к очищенному через глиняный фильтр, в—к очищенному центрифугой, г—к пропущенному через обыкновенный фильтр, д—к пропущенному через мем

							—

			—
а	в	в	г	д	е	ж	3

бранный фильтр, е—к проваренному, ж—к профильтрованному через твердый фильтр однократно и з— при двукратном фильтровании.

Подобные же кривые, полученные В. Шпатом, показывают зависимость электрической крепости от толщины слоя при последовательных очистках масла (фигура 10).

Сплошные кривые относятся к одному маслу (вязкость 2° Э., t° воспламенения 165°), а пунктирные— к другому, близкому по свойствам к первому (вязкость 1,86° Э.); при этом каждая точка получена как среднее из шестикратного пробоя.

Значение букв: а—масло в доставленном состоянии; б— центрифугированное,очищенное керосином и бензином и освобожденное от грубых волокон; в—масло б, прогретое при 115° в течение 2 часов, отфильтрованное через волосяное сито в 900—1 500 отверстий/ολι² и медленно охлажденное до 20°; г—масло в, но при 60°, когда электрическая крепость достигает наибольшего значения; д — масло в, многократно профильтрованное через бумажный фильтр при 40°; е—масло д при 60°; ж—масло д при 35°; з—масло, прогретое при 115° в течение 4 часов, затем при 60° в течение 36 часов, профильтрованное через специальный бумажный фильтр Цейсса, который употребляется для очистки канадского бальзама, и затем медленно охлажденное до 20°; и—масло з, но при 60°. Измерения а, б, в—воспроизводимы лишь с точностью до 10—20%, при междуэлектродном расстоянии 0,5—1 см, и—с точностью до 50 — 100% при междуэлектродном расстоянии 0,1— 0,5 см; минимум при 0,2—0,5 см. объясняется особенно благоприятными условиями для образования мостика из волокон и прочих загрязнений. Со степенью чистоты возрастает не только среднее значение электрич. крепости, но и точность повторения испытания; г, д, е дают точность 5—10%, ж, з, и—точность 1,5%.

Самые ничтожные примеси в масле, в oco^tбенности влага и растительные или асбестовые волокна, вредные гл. обр. по причине адсорбированной на их поверхности влаги, существенно понижают крепость масла. Точно так же необходима совершенная чистота электродов; на фигуре 11 показано колебание (I) и среднее значение (II) электрич. прочности масла, предварительно пропущенного через твердый фильтр, причем а относится к электродам просто отполированным, а б—к тем же электродам, но тщательно очищенным. Резкий эффект даже ничтожного содержания капелек влаги (поперечником ок. 5 или 10 //) с адсорбированной влагой объясняется втягиванием этих загрязнений, вследствие их большого диэлектрическ. ко-эфф-та, в междуэлектродное пространство и, следовательно, повышением их концентрации; напротив, сухие волокна и газовые пузырьки выбрасываются отсюда и потому вреда не причиняют. Зависимость электрич. крепости Е (в kV/сж) масла от содержания в нем влаги (р %) выражается гиперболически, по Фризе:

Я-^?~-+ 20;

см. также кривую на фигуре 12. По данным AEG содержание воды в 0,01 % понижает крепость масла вдвое, 0,10 %—в 15 раз, а 0,5 % уже доводит крепость до практически

150 п

kV/cm

Фиг .11.

не меняющегося далее значения, вероятно вследствие выпадения прибавляемой -в дальнейшем влаги на дно. Существенная связь электрической крепости И. м. с влажностью сказывается на большой изменчи

вости этой крепости в зависимости от условий хранения. По Э. Швабе, электрическая крепость И. м. (уд. вес 0,890, 15°, вяз кость 5—8° Э.), при нахождении его в атмосфере с 90% влажности, принимает последовательные значения:

Срок хранения в сутках 0 1 2 3 4 5

Электрич. крепость в

kV/CM.. 149,6 59,6 42,4 40,2 24,4 23,2

На фигуре 13 (по Фризе) показана зависимость электрич. крепости масла от длительности хранения его при комнатной i^Q: в— Просушенного масла во влажн. воздухе с 80% относительной влажности; б—того же масла над водой в количестве 0,05% от веса масла, а—влажного масла в воздухе с 18% влажности. При более высокой Г возрастание крепости происходит в течение часов. На фигуре 14 показана зависимость напряжения пробоя образца масла от времени сушки при 110°. С другой стороны, повышение до 110° при

одном и том же времени сушки тоже дает увеличение электрической крепости; однако, при нагревах, превосходящих 110°, происходит довольно быстрое падение крепости, очевидно, в связи с процессом разложения масла и, возможно, при этом увеличения влажности. На фигуре 15 представлена эта зависимость для длительности сушки в 1 ч.

Значение времени нагрузки. Электрическая прочность изоляции трансформатора зависит также от времени г (в мин.), в течение которого приложено напряжение, согласно исследованиям Монт-сингера:

где Е_г—электрическ. крепость при нагрузке, длящейся 1 мин., Е^— электрич. крепость при нагрузке бесконечно долгой, а Е_т—

электрич. крепость при нагрузке, длящейся τ минут. Постоянная E_cojE₁ для различных масел оказывается весьма различной. ь- Значение темпер а туры. Зависимость электрич. крепости от t° масла в первом приближении может рассматриваться как линейная, с положительным коэфф-том ок. 0,13 kV/cjvt на 1° (по америк. данным). По Фризе, этот коэфф. при комнатной ί° равен 1,5—3 kV/см на 1°. Это различие данных, вероятно, объясняется тем, что они относятся к маслам разного происхождения и

Фигура 17. Фигура 18.

состава, а главное—разной степени просушки. Кривая а на фигуре 16 (по Фризе) и кривая в на фигуре 1 показывают ход изменения электрич. крепости нек-рых масел в зависимости от ί°. Соответственная кривая вязкости б на фигуре 16 идет антидромно с ней (соответственно, кривая текучести б на фигуре 1 идет синдромно). Кривая проводимости а на фигуре 1 тол«е идет синдромно электрич. крепости. Отсюда явствует, что электрич. сопротивление и электрич. крепость—свойства не только не близкие между собой, но даже противоположные.

Значение давления. Электрич. крепость зависит также от гидростатического давления, испытываемого маслом в области пробоя, и, следовательно, от зеркала масла, от высоты местности над уровнем моря и от наличного барометрического давления. В первом приближении зависимость от давления В, выраженного в миллиметров Hg, дается соотношением:

£7 =86 + 0,08В.

Т. о., даже обычные суточные колебания барометрич. давления ведут к колебаниям электрич. крепости масла ~ 2%. На фигуре 17 (по Фризе) представлена зависимость электрической крепости Е от барометрич. давления В (кривая б) и высоты местности Н

от давления В (кривая а). На основании этих двух кривых м. б. связаны между собою для каждого случая электрич. крепость и высота местности. На фигуре 18 даны графики, связывающие напряжение пробоя различных И. м. (ци-линдрич. электроды с диаметрами 19 и 16 миллиметров) с давлением, причем

______— трансформаторное о w го зо Matm масло AEG при 18°; а„ Фигура 19. иб₂—трансформаторное масло гаргойль при 20° {вязкость 4,24° Э., уд. в при 23,5° 0,853. теплоемкость при 15° 0,469); а₃ и б₃—касторовое масло при 17,0° и керосин при 17,8°; сплошные кривые относятся к пробою с буферным сопротивлением 80 й, а пунктирные—без сопротивления.

Наконец, зависимость пробойного напряжения от давления меняется с видом поля, как это видно из кривых фигура 19 для масла гаргойль (по Ф. Коку); электроды цилиндрические с диаметрами 19 и 16 миллиметров; а относится к синусоидному переменному напряжению 60 пер/ск. при буферном сопротивлении и 18°, б—к тому же напряжению при 21,5°; в—к переменному напряжению 20 пер/ск. при 21,5°; наконец, 8—к постоянному напряжению, причем внутренний цилиндр был с положительным потенциалом (значение формы поля и длины искрового промежутка). Электрич. крепость И. м. зависит от формы поля (что практически сводится к форме электродов) и от междуэлектродного расстояния, причем эти факторы приходится всегда рассматривать вместе. В отношении цилиндрических электродов, например конструкции Циппа (фигура 20), электрическая крепость в kVmaJcM выражается соотношением Пика:

’-^м(¹⁺^)· где г — радиус внутреннего стержня разрядника, R—радиус отверстия внешнего цилиндра и R : г<3,5. Зависимость пробойного напряжения от междуэлектродного расстояния при различных электродах представлена кривыми Э. Ведмора (фигура 21) и

Ε-

Γ. Тобия (фигура 22), причем в последнем случае масло было вполне сухое. На фигуре 21 а относится к электродам с остриями, б—к острию и диску, в—к дискам диаметром

12,5 см. На фигуре 22 а относится к остриям,

-к острию и диску 10,16 сантиметров диаметром, -к двум таким же дискам, г—к шарам 5,08 сантиметров диаметром. При малых междуэлектрод-ных расстояниях пробойное напряжение почти линейно зависит от расстояния, так что электрич. крепость стремится к постоянному значению. На фигуре 23 (по Боламу) даны такие зависимости для различных И. м.: а относится к смоляному маслу с t° вспышки 200°; б, в, г, д—к минеральному маслу с t° вспышки, соответственно, 410°. 430°, 320° и 380°. На фигуре 24 даны подобные же зависимости (по Шоу) при весьма малых меж-дуэлектродных расстояниях: кривая а относится к рапсовому маслу, б—к сивушному, в—к льняному и г—к рыбьему жиру.

Значение полярности и ориентировки электродов. Если электроды между собой не тождественны и на них накладывается постоянное напряжение, то не безразлично, какой именно из электродов будет положительным и какой отрицательным. Кривые а на фигуре 25 (по Фейге) относятся к зависимости напряжения пробоя от междуэлектродного расстояния для керосина, а кривые б—для эфира; пробой производился между острием и диском, причем сплошные кривые (с индексом 1) относятся к случаю положительного потенциала диска, а пунктирные (с индексом 2)—к отрицательному потенциалу. Как выяснено Флайтом (фигура 26), характер зависимости пробойного напряжения от междуэлектродного расстояния для различных электродов меняется с расположением этих электродов относительно вертикали, вероятно в связи с изменившимися условиями конвекции и электрич. перемещения частиц; сплошные кривые (индекс 1) относятся к вертикальному расположению электродов, а пунктирные (индекс 2)—к горизонтальному; кривые а относятся к шаровым электродам 12,7 миллиметров диаметром, а б—к электродам с острием. Кроме того, пробойное напряжение при одном и том же расстоянии меняется в зависимости от <° по-разному, смотря по тому, расположены ли электроды горизонтально (фигура 27, кривая а) или вертикально (кривая б); электроды были в данном случае шаровые, 0 в 1,27 миллиметров, расстояние между ними 1,27 миллиметров. Не безразличным должен быть также движение И. м.; но, как выяснено опытами, циркуляция масла вне электродов со скоростями до 1 м/ск не изменяет заметно его электрической крепости. зоо гоо

ю го зо ы> Фигура 25.

Нормализация испытаний. В различных странах требования, предъявляемые к электрической крепости И. м., не совпадают между собой; с их дана в таблице 11. Однако, и способы испытания также приняты различные, так что выяснить в точности эквивалентность различных требований затруднительно. Поэтому при необходимости точно оценить данное масло

по нормам известной страны возможно только после того, как требуемые испытания будут произведены на самом деле. В середине 1928 г. Британский к-т Международной электротехнич. комиссии произвел сравнение четырех типов разрядников: с острием, дискового, цилиндрического и шарового, и пришел к выводу, что наиболее чувствителен к присутствию посторонних примесей разрядник с шаровыми электродами, вследствие чего и признает желательной обязательность именно этих последних.

Производство и применение. Производство изоляционных масел из нефтей весьма различно в зависимости от вида исходного сырья. В основных чертах оно состоит в получении требующегося погона нефти (для И. м. типа легких веретенных масел—из мазута, в темп-рном промежутке 170—200°, с уд. весом 0,870—0,880, если речь идет о бакинской нефти), освобождении их от непредельных и ароматич. соединений путем обработки концентрированной серной к-той (66%-ная H₂S0₄), с последующей нейтрализацией следов кислоты едкою щелочью, удалением следов серы глетом и тщательной отмывкой водою; после этого масло пропускается через бумажные фильтр-прессы или подвергается очистке на центробежных сепараторах. Очистка трансформаторного масла требует значительного количества серной кислоты, порядка 16,3% (по отчету 1922/23 годах), в 10 раз превышая ее расход по очистке керосина и в 8 раз—при очистке смазочных масел. Дестиллаты других нефтей требуют еще больше серной кислоты. Соответственно с потреблением больших количеств серной кислоты потери нефтяного погона при очистке на трансформаторн. масло достигают 15,2%, то есть в 8 раз больше, чем для керосина, и в 2 раза больше, чем для смазочных масел. Однако, глубокая очистка серной кислотой сообщает маслу некоторую примесь сульфо-нафтеновых к-т, вредно отзывающихся на стойкости масла. Поэтому в последнее время стали пользоваться неглубокой очисткой с дальнейшим применением поглотите лей; этот процесс дает гораздо лучшие результаты, но слабая сторона его—в присутствии мельчайших частиц поглотителя. Можно считать общепризнанным превосходство апшеронских нефтей над американскими в качестве исходного сырья для И. м., причем эмбенские нефти еще выше, как дающие меньше осадка. Из американских нефтей лишь с большими трудностями удается получить продукты, близкие по качеству к продуктам апшеронских нефтей (смотрите Нефти переработка).

Поставка И. м., согласно требованиям СССР и других стран, должна производиться в чистой железной (или стальной), луженой или оцинкованной, плотно закупоренной посуде, причем нек-рые страны допускают только полуду. Деревянные бочки, вообще говоря, не допускаются, причем шведские нормы особо оговаривают это условие, а Франция высказывается за предпочтительность металлической посуды. Однако, затруднения с металлами, и в особенности с оловом, ведут на практике к необходимости транспортировать масло в деревянных бочках, обыкновенно покрываемых для непроницаемости слоем столяры. клея.

Уход за И. м. Перед применением, в частности перед наполнением трансформаторов и других установок, а также от времени до времени и впоследствии, И. м. должны просушиваться, так как они могут поглощать внешнюю влагу из атмосферы и, кроме того, выделять внутреннюю в процессе постарения. Для просушки применяются разные способы: 1) нагревание электрич. током до 110—120°, при помощи помещенных в масле сопротивлений; 2) нагревание трансформатора перегрузкою при холостом ходе, но при этом необходимо учитывать химическое действие к-т масла на целлюлозу, образование хрупкой гидроцеллюлозы и других соединений; 3) нагревание электрическими сопротивлениями под вакуумом в 30—40 сантиметров Hg; 4) пропускание подогретого масла через фильтр-пресс с фильтровальной бумагой, что вместе с тем освобождает масло от окислов и осадков; фильтровальная бумага должен быть перед закладкою в фильтрпрессы тщательно просушена в электрич. печи, а во время работы часто сменяема;

5) центрифугирование на центрифугах типа Лаваля, например на гиперцентрифугах Гиньета (Hignette); 6) размешивание с негашеной известью или пропускание через особые фильтры Сименс-Шуккерта с негашеной известью; 7) очистка металлическим натрием; 8) удаление тончайших примесей и влаги электрофорезом. Все эти приемы имеют, однако, свои слабые стороны. Нагревание масла несомненно старит его, а кроме того, вредит изоляции трансформатора. Фильтрация через бумагу вносит мельчайшие волокна, присутствие которых при не вполне доброкачественной бумаге может быть чрезвычайно велико и, кроме того, требует хорошего наблюдения над сухостью бумаги. Химические способы (известь, натрий) повышают зольность масла, электрофоретический способ, применяемый обычно к другим маслам, пока не изучен достаточно в отношении И. м. Наиболее безвредно

Нормы электрической крепости и з о л яци о ни ы х масел.

«Я Я

Я О о

О и К к

Н СЙ се и 2 В и §. се со Д¹а© в в а и в Й

«g§K

о О 2

се So я о з Я s

AoSlg

с Н АО

О К о cti

н о И У

Я О 3 Ϊ

А^я ; « “ о ! 2oS,

а к о о

: я^т

з в 2

йсВ 2 «*3 *5 о о о В « в 2 метров я се в

«Я£

°Sg

: «S

• а ГС

5 Л В

Я ~

в й

Н§«

Я s

о * н се о « о с се а

Зй-зй к ° В

2 “ СО К

А о о ДАО о ^ О

_м«ай

Ео“й

ОО £ Но“-’

Я А° о «йй 2 о В “ я а О я gsRB в се 2

Oig д К

се а п се

S а£«

г? 2 А О

и5°« вя 2 я я?

„ о ^

С«нСВ са 3 о И о

«.о

i^cssl

И -S 3

^н 5 2 о ° в

iАВ й2о я“ се 2 я

§ и 3 *

«н§ 2« н ~

c^a5S

а о со а но

2°

о $ я ·

©Я Ай а до

5« g goSg

°Й35

нйй

Асе а 2 в « К о о

О X

s jo о ЙО А со а я а ° н я О о

§*&

а - о иЗЗ О АО Я Я

я 2 в

§ 3

о Я^-v

S33

(М о

5 И В

^ А В

«S

1 §

А» -

^υθ3

а а е о.н 3

и 2 5 ^й

§&α= >,

Н |ч? β й о о ^с а о i о, fSo а "а -Ϊ о к о д

— н я н о я о. с а в я н я я 2 я а о а се а а я о а о о о о о о £ ^w А >. А га

§ О -О А^а £<м

Kpft&M

к·· ^к в °

” ico О

:^v2 S3

се 2* о

Я 5 О и „ с н а я ~ 2 о а в

g « S я

В >> 2^

в S

го®©

В о я ^нЯ м В я

В в а ^ω* с у

S се се се

® § а о g

Пгйб

· а се се t=C

:Я Я О С 2 А

о g 5

&&S -н о о к се <у ^R я о Я я В Oof-л Ае о

ВО * о

О се Д А

я" В

н-2.

се я a в

A ©

о 2 н а я В

«jO

ftg,

с за?

се © о <е „

KgS

я с 2

9 В А

о о а яо

*|и„и|

. коой

2 ⁰³к § 3 к о а - и о а n°SSa®

>*Sft

g-jSs

° О ^3 О

в а 2

СО 2

О w R

«§§ я н ^R-се а в «о а со я а а «е

Д р £

^н аЗ

§ а а ^ ^м я а х о а в о

° 3 К °Ό м — Ь^§л“3_йя а н с е

О О 3я2о 3 §а ⁵ в £ g о н

"2 aS-и 3

Ulli ii

j ф ^ ’sP о

Й А со о×ce A

ЙойЯЯийВ

s ε «>» i-ι А

в 2 Ss

«а

Ocj.

ю я

ί Η

" § в о я ^

Aim

со в 3

^н Ii

к 3

О ”

А В ·

о со а в я К

3 о ^д 2 се я 2 я, к ^ н а

aS_GaoS

н я

ceo ^S AW

д Я »-

се а я н

2 <Ь·

о аВ 2 н^*·

^ СЯЙ

2 о § $1 в 0^thв a о ·- а а о а Р?н и ^ с се а! Я я - я о

. а а йо а

ogR а н

I Я ·

£дЗ ^

в — я в

Sogg

о. я 2

§«|§ с Й 2 н

О Я 2 с а в я Sgsg Ао о 3 о н а н ^ се «се я с н се · а я

s|s«

^м“й я s я о а я В 2 се

ЯЯм^ 2 В je S О 2 а а ю а а в -«с н

^я2яо

Н И Я

к£*Р

. О

а с § >·

Β§?^Β5

з^&»=|

я «5 а я

О О А М

si

та а >*-о A_wсо я я 3 а а я

Я АЯ

я а о се А

в я

2 в се с

S в

3~&

>?.2о к а о

S.8S

S 5 а ^й2в Н ^ о ° а «

КЯ се гг ; 2 V М 2 ·“

СС СО се с ^W3Ei НАС

о н © 2 к § "

³3«Й S 3 2 §

- а а о

“ в се а

I о I

н с «е

go я

В- о г ° 0.2 кЭё

iSs

зЗк

3£в

ggss

я S а а

Isfef

ssgs

А с с ю А А

В я В

i? sis

S Sfeg

ce ϊ

:Я С

о я

Н я се се а

“-ЯН

з ,ngS2

3 3!?§&§ 20··««“®

Я Ag В

&S о ^ и Я в с ^н „ н сд Я с Я 8

Бр,

«иБ

се g в г кВ и с

^22 с о g 2 Г

°й,

о се с

₀.§ А 6

о с Λ ^ί

g [ί Ё Е

2о % в с н /-ч о а с °н я^з

то

1 ί

со

1 ¹¹ft

1 о т

t 1 О ·

i £; Е« ТО Я Я

вво а в то «о 3 я

а то л

κΞξ&5

Я Я то а я с н

II Μ

«ί>

ТО

5 то я S> 3 §

(Я ТО

ей

I I

St>

то.*

?Ί

I о

o 2

3 a

vc ~ з аЭ2 ^e £ и аа я о л 3

VOVO g ТО СО о

cocq В

Я то то то £ я о ft

СО ь-

“§1

й а §

н «а я в я то я 2

йс“ О С » S «в ft

^ЬВЙ«

slip

Р<ТО 3 3 а сии ^w3Kft ь аз

2ta * я

К 3

ато я η то о Я ft

то и ° « я ft

к ^л

□ 6-5 то 2 ° /2 ft

Н 0)

о о

ftO

$ а к р,

о гг н ^ск то Я Я я я то то к

§1

ИЙ

А^И

ft о

:; о,

О -

а с

Я £

то а я

Б§

ТО ³ «в то ft

Η 3 3 К Er

3 H Я н К

C^Sj^o

о то з Я я Я

gO“R^K®

ТО υ, н i"

«SOS s

£§s§ &

n:* :

ai-spSS

saa§_£-«g TOTO О о **

3 Я в E"* -· asoo тою йс Н i» о

5 а е“ё

8(н ^н °

то iri те

« р.

007

Я fc4 в ОО 3 «Ото н я Hi

и я ОН-ИО *?

о о ° я

ft с

То То и то а то а я

s?s

я то то tS

центрифугирование, но мощность этого процесса при вполне надежной очистке сравнительно мала. Для повышения мощности фирма Гиньет выпускает электроцентрифугу, в которой действие центробежной силы усиливается содействием постоянного электрического поля.

Задержка старения. Противодействовать окислению И. м. можно, очевидно, сокращая поверхность соприкосновения его с воздухом или вовсе исключая его; затем — не допуская попадания в масло каталитически действующей влаги, образующихся кислот и дальнейших продуктов "превращения. Трудность этих мер обусловлена значительными температурными изменениями объёма И. м., вследствие чего воздух то вытесняется, то вновь затягивается в кожух трансформатора («трансформатор дышит»); не допускать этого дыхания нельзя, т. к. будут возникать или высокие давления, могущие разорвать кожух, или низкие давления, ведущие к облегченным пробоям (смотрите Трансформатор).

Лит.: Методы испытаний нефтепродуктов, М., 1928; Г у р в и ч Л. Г., Научные основы переработки нефти, Μ.—П., 1925; Кемпбелл А., Переработка нефти, перевод с англ., М.—Л., 1923; Д о б р я п-ский А. Ф., Анализ нефтяных продуктов, М.—Л., 1925; Гефер Г., Нефть и ее производные, перевод с нем., СПБ.—М., 1908; Справочник но нефтяному делу, ч. 1, М., 1925; Угримов Б. И., Техника высоких напряжений, вып. 1, стр. 80—9 5, М.—Л., 1925; Но lde D„ Itohlenwassersloflole und B’ette, 6 Aufl., В., 1924; L и n g e—В e г 1, Chemisch-tech-nische Unlersuchungsmethoden, 7 Auli., В. 3, Berlin, 1923; Monkhouse A., Electrical Insulating Materials, L., 1926; Btltemann A., Dielektrisches Material, B., 1926; Demuth W., Die Materialprii-fung d. Isolierstoffe d. Elektrotechnik, 2 Aufl., B., 1923; Frank E., Das Mineralol, Die Isolierstoffe d. Elektrotechnik, hrsg. v. E. Shering, p. 337—359, Berlin, 1924. П. Флоренский.