Антиокислительные присадки добавляют к маслам, применяемым при умеренных температурах, так как в условиях термического распада углеводородов антиокислительные присадки оказываются неэффективными. В таких умеренных условиях работают трансформаторные и турбинные масла. Большинство антиокислительных присадок эффективно тормозит процессы окисления масел при температурах не выше 150—160° С. В качестве антиокислительных присадок используют сернистые, азотистые, фосфорные и алкилфенольные соединения, а также производные фенола с различными функциональными группами (аминофенол, нафтиламин, n-оксидифениламин и др.).

Антиокислительные присадки к трансформаторным маслам по механизму действия подразделяются на следующие группы:

1. ингибиторы окисления, или антиокислители, — соединения, прерывающие цепной процесс окисления;

2. пассиваторы металлов — соединения, способствующие образованию на поверхности металла пленки — адсорбированной или хемосорбированной и предохраняющей масло от каталитического действия металла;

3) деактиваторы металлов — соединения, переводящие растворимые в масле соединения металлов в неактивную форму, т. е. в комплексы, где ион металла уже не обладает каталитической активностью.

Установлено, что в эксплуатационных и отработанных трансформаторных маслах содержится небольшое количество растворенной меди. Многие соединения, действующие как деактиваторы металлов, уменьшают влияние меди на окислительное старение трансформаторных масел, но сами по себе они не снижают растворимости меди в масле. Весьма эффективным способом снижения растворимости меди с одновременным торможением окисления трансформаторных масел является добавление деактиваторов и ингибиторов окисления в определенных комбинациях. Явление, когда добавление смеси присадок оказывается эффективней добавления каждой присадки в отдельности, взятой в той же концентрации, называется синергизмом.

Важной особенностью большинства известных антиокислительных присадок является избирательность их действия, поэтому обязательной операцией является проверка восприимчивости масла к присадке, примененной для стабилизации. Масло считается восприимчивым к присадке, если стабильность его пробы с присадкой больше стабильности пробы без присадки не менее чем в 2 раза по основным показателям (кислотное число и осадок).

Антиокислители по их влиянию на образование и распад перекисей делятся на три группы [47—49]. К первой группе относятся присадки, которые эффективны только в случае прибавления их к нефтепродукту до окончания индукционного периода. Это n-оксидbфениламин (ВТИ-1), а-фенил-0-нафтиламин и др. Эти присадки способны подавлять зарождение радикалов в начальной стадии процесса окисления. Во вторую группу входят присадки, которые способны тормозить окислительный процесс как в начальной стадии, так и тогда, когда окисление уже началось; это, например, а-нафтол, а-нафтиламин, гидрохинон и др. Антиокислительные присадки второй группы не только препятствуют образованию активных радикалов в начальной стадии окисления, но и способствуют разложению уже образовавшихся гидроперекисей и не допускают, таким образом, разветвления окислительных цепей. К третьей группе относятся присадки, способные задерживать окисление при добавлении их в начале процесса окисления (во время индукционного периода); они останавливают окислительную реакцию, если процесс не зашел слишком глубоко (во время автокаталитической стадии). Присадки этой группы — 0-нафтол, 2,6-д и-трет.-бутил-4-метилфенол (ДБПК, или ионол), 4~метил-6-трет-бутилфенол (НГ-2246), ТБ-3 и др.

Наиболее перспективна в настоящее время антиокислительная присадка — ионол. За рубежом эта присадка носит название парабор, керабит, топанол-0 н др. Она является не только эффективным ингибитором окисления масел и топлив, но и достаточно хорошим

стабилизатором каучуков, пластических масс, пищевых продуктон и др. Ионол растворяется в масле даже при комнатной температуре. Нагревая масло до 30° С, можно приготовить 25%-ный раствор присадки в нем, стабильный при хранении (до 36 месяцев) в различных температурных условиях. Ионол в оптимальной концентрации эффективно тормозит старение трансформаторных масел из сернистых нефтей, а также эксплуатационных и регенерированных масел [50]. Ионол не извлекается из масел при регенерации (за исключением сернокислотной очистки) [51]. Ионол хорошо сохраняет диэлектрические свойства масел в условиях работы, а также прочность твердой изоляции трансформатора.

Применение масел с присадкой ионол, как свидетельствуют данные испытаний, позволяет увеличить срок службы масел в трансформаторах более чем вдвое [52], причем стоимость масла с присадкой повышается незначительно (на 5—6%).

Высокой активностью как антиокислительные присадки обладают также бис-фенолы, например антиокислители, выпускаемые под товарными названиями НГ-2246 и МБ-1 (за рубежом такая присадка выпускается под названием Этил-702).

Кроме антиокислительных присадок алкилфенольного типа (ионол, МБ-3, НГ-2246 и ТБ-3) применяют некоторые другие, например содержащие аминогруппы (дифениламин, присадка Аз НИИ-11, представляющая собой продукт конденсации алкил фенолов и карбамида с формальдегидом), присадки, содержащие серу и фосфор (ВНШ4 НП-350 и ДФ-1). Кроме описанных, большой антиокислительной активностью обладают присадки ЛАНИ-317, дисалицилиденэтилендиамин (типичный деактиватор), антраниловая кислота (с сильными деактивирующими и пассивирующими свойствами) и пирамидон (слабый ингибитор). Присадки типа ДФ-1 кроме антиокислительного оказывают моющее, противокоррозионное, депрессорное и противоизносное действие. Присадка пирамидон применима для стабилизации малосернистых масел обычной степени очистки (товарное масло по бывш. ГОСТ 982—56), а также масел с небольшими кислотными числами [35].

Присутствующие в трансформаторах металлы, в особенности медь, увеличивают скорость окисления трансформаторных масел. В связи с этим в последние годы развилось новое направление — применение антиокислительных присадок, предотвращающих каталитическое действие металлов.

Ценной особенностью некоторых этих пассивирующих и деактивирующих присадок является их сильное стабилизирующее влияние не только в случае свежих и регенерированных масел, но и в случае масел различной степени окисления. В качестве присадок упомянутого типа в настоящее время в основном нашли применение антраниловая кислота и дисалицилиденэтилендиамин [35]. Пассивирующие и деактивирующие присадки в связи с высокой эффективностью н универсальностью действия представляют интерес для энергетического хозяйства и являются перспективными. После введения антраниловой кислоты в масло его кислотное число несколько повышается, однако общая стабильность против окисления, определявшаяся по ГОСТ 14297—69 (кислотное число, содержание осадка после окисления), оказывается значительно лучшей, чем стабильность исходного масла. В процессе эксплуатации трансформаторного масла,  стабилизированного антраниловой кислотой, кислотное число будет постепенно снижаться до того значения, которое оно имело перед введением антраниловой кислоты, а реакция водной вытяжки станет нейтральной.

Окисление регенерированных масел, ингибированных антиокислительными присадками и добавками свежих трансформаторных масел, изучали по их способности противостоять окислительному воздействию кислорода или воздуха при повышенной температуре (120° С) по методике ВТИ (бывш. ГОСТ 981—55). Режим определения основных характеристик окисления масел по этой методике следующий:

С июля 1969 г. введен ГОСТ 14297—G9 на метод определения стабильности против окисления для трансформаторных масел. В основу этого стандарта заложен метод ВТИ—ВНИИ НП, характеризующий способность масел противостоять окислительному воздействию кислородом воздуха. В методе ВТИ — ВНИИ НП стабильность масла характеризуется выходом летучих цизкомолекулярных водорастворимых кислот за первые 6 ч испытания, а также кислотным числом и количеством осадка в масле после 14 ч окисления. В отличие от методики ВТИ искусственное старение с определением указанных выше показателен осуществляется в одной пробе масла (30 г), а вместо кислорода при окислении используется воздух (50 мл/мин); другие условия испытания в основном остаются прежними.

В табл. 43 приведены результаты стабилизации регенерированного силикагелем трансформаторного масла (кислотное число отработанного масла 0,17 мг КОН/г) различными антиокислительными присадками ингибирующего и пассивирующего типов. Из данных табл. 43 видно, что значительное повышение стабильности регенерированного масла достигается при добавлении присадок ионол, НГ-2246, МБ-1 п ТБ-3. Указанные выше присадки, за исключением НГ-2246, не изменяют tg б. Присадка НГ-2246 увеличивает tg δ масла, что подтверждается также результатами стендовых испытаний (см. стр. 134).

Таблица 43 Результаты стабилизации трансформаторного масла, регенерированного 3% неактивированного силикагеля различными присадками

Положительные результаты получены при испытаниях пассивирующей присадки — антраниловой кислоты (табл. 44). Эта присадка восприимчива к регенерированным маслам, восстановленным различными способами, независимо от степени отработанности трансформаторного масла (кислотные числа отработанных масел до 0,6 мг КОН/з). Высокие кислотные числа масел с добавкой антраниловой кислоты после искусственного окисления обусловлены »наличием этой кислоты (кислотное число масла до окисления с введенной присадкой равно 0,2 мг КОН/г).

*Кислотное число отработанного масла 0,6 мг КОН/г, регенерированного 0,010 — 0,017 мг КОН/г.

** Кислотное число отработанного масла 0,6 мг КОН/г, регенерированного 0,01 — «,03 мг КОН/г.

Представляют большой практический интерес опыты по стабилизации масел, полученных при восстановлении отработанных трансформаторных масел с кислотным числом до 0,6 мг КОН/г. Регенерацию проводили силикагелем, неактивированным и активированным 20%-ным раствором кальцинированной соды и газообразным аммиаком (табл. 44 и 45). Опыты показали, что ионол обеспечивает полное восстановление стабильности масел до норм ГОСТ 982—68. Оптимальная концентрация его 0,2—0,4%. Увеличение расхода ионола до 1% практически не повышает стабильность масла.

Таблица 45- Результаты стабилизации трансформаторных масел* ионолом

* Кислотное число отработанного масла 0,6 мг КОН/г, регенерированного 0,01 —0,03 мг КОН/г,

Очевидно, предпочтительно, чтобы в регенерированном масле содержание ингибитора было 0,4%. В этом случае при смешении регенерированного масла, содержащего присадку, с маслом без присадки концентрация присадки в смеси даже при неблагоприятных соотношениях между компонентами не будет ниже минимальной. Из табл. 44 и 45 следует, что противоокислительная стабильность масел при добавлении ионола и антрапиловой кислоты полностью восстанавливается до норм ГОСТ 982—68 независимо от того, каким методом было регенерировано масло.

Присадка пирамидон несколько повышает стабильность масла, но величина ее не достигает значений, соответствующих норме на свежее Масло (табл. 46). Она не повышает стабильность масел, полученных восстановлением отработанных масел с высокими кислотными числами и содержащих излишнее количество неактивных смолистых веществ, пассивирующих действие этой присадки. Присадку пирамидон применяют в основном для стабилизации свежих товарных масел (бакинских), а также эксплуатационных масел с кислотным числом до 0,08 мг КОН/г. При этом срок службы масла в трансформаторах значительно увеличивается [35].

Таблица 46- Результаты стабилизации трансформаторных масел* пирамидоном и ионолом

* Кислотное число отработанного масла 0,4 мг КОН/г.

 

Следует отметить, что при стабилизации регенерированных масел антиокислительными присадками восприимчивость масел к присадкам зависит в основном от природы присадки, а не от глубины и метода восстановления масла. Особенно наглядно это видно на примере ионола, являющегося хорошим ингибитором регенерированного масла любой глубины очистки. Таким образом, при регенерации необходимо получать хорошо очищенные масла, независимо от применяемого метода регенерации и степени отработанности масла; если масло имеет низкую противоокислительную стабильность, стабилизацию рекомендуется проводить искусственно, добавляя антиокислительную присадку, обладающую высоким стабилизирующим действием и восприимчивую к восстановленному маслу.

 

Выше было сказано, что при добавлении свежего масла к нестабильному регенерированному маслу стабильность последнего повышается. ОРГРЭС рекомендовал проводить стабилизацию нестабильных регенерированных масел свежими маслами [2]. Эти рекомендации относятся к периоду, когда выпускалось только трансформаторное масло из малосернистых нефтей (бакинских) марки ТК без присадки.

В связи с вовлечением в переработку сернистых нефтей сейчас выпускаются дополнительно трансформаторные масла двух марок: масло гидроочистки (МРТУ 12Н-95—(И) и масло фенольной очистки с 0.2°о ионола (ГОСТ 10126—62). Кроме того, в последнее время стали получать новые трансформаторные масла и из малосернистых нефтей: масло адсорбционной очистки с 0,2% ионола, масло карбамидной депарафинизации и масло ТКп (по ГОСТ 982—68) с 0,2% ионола. Вследствие такого расширения ассортимента трансформаторных масел, почти полностью взаимозаменяемых, возникла необходимость дополнительно проверить возможность применения свежих масел для стабилизации нестабильных регенерированных масел.

Эффективность действия добавок свежих масел на регенерированные масла в В/К «Реготмас» изучали методом искусственного старения масел по показателям общей стабильности против окисления (количество осадка после окисления и кислотное число окисленного масла) и склонности к образованию водорастворимых кислот в начале старения; одновременно в пробах стабилизированных масел определяли тангенс угла диэлектрических потерь. Для стабилизации были взяты в основном нестабильные трансформаторные масла (малосернистые), полученные при регенерации отработанного масла с кислотным числом 0,6 мг КОН/г. Основные физико-химические показатели регенерированных масел соответствовали нормам ГОСТ на свежее масло (за исключением противоокислительной стабильности). В табл. 47—50 приведены результаты стабилизации регенерированных трансформаторных масел свежими маслами.

Таблица 47. Результаты стабилизации регенерированного трансформаторного масла свежим малосернистым маслом ТК с присадками*

* Отработанное трансформаторное масло с кислотным числом 0,9 мг KOII/г было регенерировано 10% силикагеля, активированною газообразным аммиаком, до норм ГОСТ на свежее масло ТК, за исключением общей стабильности (количество осадка после окисления 0,053%, кислотное число окисленного масла 1,29 мг КОН/г).

Из приведенных данных видно, что свежее трансформаторное масло ТК обеспечивает повышение общей стабильности регенерированных масел независимо от способа регенерации до нормы на свежее масло ТК без присадки (ГОСТ 982—68).

Свежие масла из сернистых нефтей (гидроочистки и фенольной очистки) стабилизируют регенерированные масла избирательно. Например, масло гидроочистки повышает противоокислительную стабильность масла, восстановленного только неактивированным силикагелем (табл. 49). При совместном применении ионола (0,2%) и масла гидроочистки противоокислительная стабильность полученной смеси соответствует норме ГОСТ на масло трансформаторное с присадкой (ТКп, табл. 49). Свежее масло фенольной очистки повышает противоокислительную стабильность до норм ГОСТ на масло без присадки (ТК) при восстановлении масел с применением силикагеля, активированного газообразным аммиаком и водным раствором кальцинированной соды.

Введение в регенерированные масла, стабилизированные 10, 20 и 30% масла ТК (бакинское), а также маслами гидроочистки и фенольной очистки, присадки ионол (0,2%) резко повышает их противоокислительную стабильность. Эффективность действия присадки ионол на эти смеси такая же, как и при стабилизации одного только нестабильного регенерированного масла. В этом случае стабилизированные регенерированные масла соответствуют по противоокислительной стабильности норме ГОСТ 982—68 на масло ТК с присадкой (ТКп).

Таким образом, экспериментальные данные показывают, что только масло ТК восстанавливает общую стабильность регенерированного масла до норм на свежее масло ТК, независимо от состояния применяемого для регенерации адсорбента (силикагеля); масла гидроочистки и фенольной очистки не всегда эффективны как стабилизирующие добавки к регенерированному маслу.

Таблица 48- Результаты стабилизации регенерированных трансформаторных масел свежим малосернистым маслом ТК н ионолом

* Кислотное число отработанного масла 0,С мг КОН/г.

** Кислотное число отработанного масла 0,4 мг КОН/г. *** Кислотное число отработанного масла 0,03 мг КОН/г.

Таблица 49. Стабилизация регенерированных трансформаторных масел свежим сернистым маслом гидраочистки по МРТУ 12Н-95—64 и ионолом*

* Кислотное число отработанного масла 0,5 мг КОН/г.

Продолжение табл. 49

50. Стабилизация регенерированных трансформаторных масел* свежим сернистым маслом по ГОСТ 10121—62 и нонолом

* Кислотное число отработанного масла 0,6 мг КОН/г.

Следует отметить, что эти данные являются предварительными, требующими дополнительного уточнения как в лабораторно-стендовых, так и в эксплуатационных условиях. Кроме того, необходимо подчеркнуть, что свежие масла могут быть применены для стабилизации нестабильных регенерированных масел (при отсутствии на месте их эксплуатации антиокислительной присадки ионол) только при условии предварительной экспериментальной проверки восприимчивости свежего масла к регенерированному, предназначенному для практического применения. Восприимчивость стабилизирующих добавок (масел или присадок) оценивают по методу ВТИ — ВНИИ НП (ГОСТ 14297—69). Масло считается восприимчивым к добавке, если смесь регенерированного масла с добавкой соответствует по стабильности норме на масло ТК без присадки или ТКп в случае применения присадки (ГОСТ 982 — 68).

 

Степень пригодности трансформаторных масел (как свежих, так и регенерированных) для длительной и надежной эксплуатации в трансформаторах определяется совокупностью следующих методов: лабораторное определение физико-химических констант и показателей, характеризующих эксплуатационные свойства масел, стендовые и эксплуатационные испытания. Эксплуатационные испытания трансформаторных масел в реальных трансформаторах организовать чрезвычайно сложно, так как для надежной оценки качества масел требуется длительное время (5—10 лет). Кроме того, практически невозможно подобрать для эксплуатации трансформаторы, которые работали бы в строго идентичных условиях. Полученные при этом результаты могут зависеть от режимов, нагрузки, материалов, из которых изготовлены трансформаторы, и т. д.

В технические требования на качество трансформаторных масел включен лишь один показатель, непосредственно оценивающий поведение масла в эксплуатации, — стабильность против окисления, определяемый по методам ВТИ — ВНИИ НП и ОРГРЭС. Такие важные эксплуатационные характеристики, как влияние масла на твердую изоляцию и металлы и др., в технических нормах на масла отсутствуют. Принятые лабораторные методы оценки стабильности трансформаторных масел не воспроизводят в достаточной степени условия их старения при эксплуатации и поэтому могут дать результаты, отличные от полученных на практике, особенно для масел с присадками. Поэтому заключительной стадией оценки качества трансформаторного масла, дающей возможность рекомендовать его для эксплуатации, считают стендовые испытания в небольших специально оборудованных трансформаторах.

В настоящее время для оценки качества регенерированных трансформаторных масел, позволяющей обосновать методы и технологию регенерации масел различного происхождения (из малосернистых и сернистых нефтей), подобрать и установить оптимальную концентрацию стабилизирующих добавок, применяют следующий комплекс типовых испытаний. Первым этапом являются лабораторные исследования. Они включают определение основных физикохимических и электрофизических свойств масла, а также стабильности по принятым методам (ВТИ — ВНИИ НП и ОРГРЭС). В случае получения нестабильного регенерированного масла проводят подбор стабилизирующих добавок и восстановление стабильности до норм ГОСТ. Отобранные в результате таких испытаний регенерированные (или стабилизированные) масла подвергают испытаниям в специальных трансформаторах для окончательной оценки.

Метод испытания масел на специальных высоковольтных трансформаторах получил название стендовых испытаний. Этот метод, дающий возможность исследовать старение масел в присутствии твердых электроизоляционных материалов, при наличии электрического поля и форсированных режимах окисления (повышение температуры до 85° С), служит связующим звеном между оценкой качества масел лабораторным путем и многолетней проверкой поведения их в эксплуатации.

Для проведения стендовых испытаний используются специально сконструированные силовые трансформаторы (типа ОМ 1,2/10), вмещающие около 30 л масла [53]. С целью воспроизведения реальных условии работы масла трансформаторы эксплуатируются в нагрузочном режиме. Масло нагревают путем включения опытного трансформатора па параллельную работу с трансформатором такого же типа, но с иным коэффициентом трансформации, работающим как нагрузочный. При этом вторичные обмотки каждой пары трансформаторов замыкают накоротко. Каждая пара трансформаторов нагревается, таким образом, уравнительными токами, возникающими в обмотках при включении по методу «взаимной нагрузки». Дополнительный нагрев каждого из трансформаторов (для доведения температуры масла в верхних слоях до 85СС) осуществляется включением индукционного нагрева бака. В случае изменения температуры Масла автоматическая система подключает и отключает каждую пару трансформаторов. Заданная температура масла (85° С) поддерживается с точностью ± 0,5° С. Трансформаторы установлены в камере в два ряда на стеллажах. Дверь камеры снабжена блокирующим устройством, которое при открывании двери отключает напряжение, питающее стенд.

Для оценки степени старения изоляции и проверки на коррозию металлов внутри бака трансформаторов на уровне обмотки со стороны выводов низкого напряжения помещают деревянный штатив, на который натягивают десять полосок кабельной бумаги размером 15 X 150 X 0,2 мм, десять полосок хлопчатобумажной изоляции (киперной ленты) 20 X 150 мм, а также но три полоски из меди  железа 30 X 150 X 0,3 мм. По уменьшению механической прочности бумажных и хлопчатобумажных материал он судят о степени воздействия масла на них в процессе эксплуатации, а по изменению массы металлических пластинок — о коррозионной агрессивности масла.

В высоковольтных стендах имеется возможность наблюдать процесс окисления (старения) масел. Периодически, через 240, 480, 720 и 1000 ч из трансформаторов отбирают пробы масел и определяют основные физико-химические показатели: кислотное число, содержание водорастворимых кислот, оптическую плотность, осадок и тангенс угла диэлектрических потерь. По окончании испытания проводят полную разборку и ревизию трансформаторов, а также определяют относительное удлинение при разрыве для образцов твердой изоляции, находившихся в масле, и коррозию медных пластин за время испытания. Сходимость результатов при стендовых испытаниях вполне удовлетворительная, расхождения между данными испытаний в параллельных трансформаторах не превышают по кислотному числу 5%, по тангенсу угла диэлектрических потерь масла 11%, по оптической плотности (цвету) 8% и по данным, оценивающим старение бумаги, 5%.

Стендовые испытания регенерированных масел из малосернистых нефтей

Всесоюзная контора «Реготмас» совместно с ДВЛ Мосэнерго, Всесоюзным электротехническим институтом им. В. И. Лепина и электрозаводом им. В. В. Куйбышева в 1967 —1968 гг. провела на высоковольтных трансформаторах (ЦВЛ Мосэнерго) стендовые испытания регенерированных и стабилизированных масел в сравнении со свежими маслами.

Для стендовых испытаний были подготовлены образцы трансформаторных масел, регенерированных адсорбционным методом. Проведенные в лабораторных условиях систематические исследования влияния различных технологических факторов на качество регенерированного масла позволили получить данные, обусловившие выбор подходящего адсорбента, его оптимальную концентрацию, а также температуру и продолжительность процесса. С учетом этих данных и опыта адсорбционной очистки масел на практике была проведена регенерация отработанных трансформаторных масел на серийных маслорегенерационных установках типа РТМ-200 и РИМ-62.

Отработанное трансформаторное масло из малосернистых нефтей с кислотным числом 0,17 мг КОН /г было регенерировано с применением силикагеля, неактивированного (5%) и активированного газообразным аммиаком (2,5%), и отбеливающей глины (7%). Полученные при этом масла, а также масла, содержащие стабилизирующие добавки, послужили основными объектами исследования (табл. 51). Для проведения стендовых испытаний были выбраны такие присадки, производство которых уже налажено или намечено на ближайшие годы, — ионол, НГ-2246, антраниловая кислота и дисалицилиденэтилендиамин (ДСЭА). Для повышения стабильности регенерированного масла применяли также добавку свежего масла в количестве 30%.

Таблица 51 Качество регенерированных малосернистых трансформаторных масел, взятых для стендовых испытаний

* Кислотное число отработанного масла 0,17 КОЦ/г,

Длительные стендовые испытания регенерированных и стабилизированных трансформаторных масел в специальных высоковольтных трансформаторах показали (табл. 52), что при использовании для регенерации масел из малосернистых нефтей силикагеля, активированного газообразным аммиаком (расход его вдвое меньше, чем неактивированного), основные физико-химические показатели масла и состояние твердой изоляции оказались не хуже, чем в случае масла, восстановленного неактивированным силикагелем (5% на масло). Однако тангенс угла диэлектрических потерь масла в первом случае был несколько выше.

Дополнительные эксперименты показали, что при увеличении расхода активированного адсорбента до 3,5% или при доочистке масла неактивированным адсорбентом (например, отбеливающей глиной) в количестве   1 % тангенс угла диэлектрических потерь регенерированного масла может быть существенно снижен (с 2,5—3,5 до 1% при 70° С). Тангенс угла диэлектрических потерь регенерированного масла снижается вследствие более полного удаления растворенных в масле мыл. Таким образом, при использовании активированного аммиаком силикагеля имеется возможность снизить расход адсорбента при регенерации без ухудшения таких показателей, как тангенс угла диэлектрических потерь и стабильность масла. По химической стабильности и диэлектрическим показателям регенерированное малосернистое масло не уступает свежему трансформаторному маслу без присадки (типа ТК). Стабильность смеси регенерированного малосернистого масла и свежего трансформаторного масла типа ТК (соотношение компонентов 7 : 3) даже выше, чем свежего трансформаторного масла.

Положительные результаты получены также при испытании на высоковольтных трансформаторах регенерированных масел, стабилизированных ионолом и антраниловой кислотой.

Проведенные дополнительные стендовые испытания регенерированного масла (исходное отработанное масло с кислотным числом 0,6 мг КОН/г) с 0,4% ионола позволили заключить, что его физикохимические показатели изменились примерно в той же степени, как и в случае свежего малосернистого масла или регенерированного, полученного из отработанного масла с кислотным числом 0,2 мг КОН/г. Изменение кислотного числа водорастворимых кислот и оптической плотности при окислении масла в высоковольтных трансформаторах приведено в таблице на стр. 138.

Стендовые испытания показали возможность восстановления глубоко окисленных масел адсорбционным методом с применением газообразного аммиака для активации адсорбента, а также возможность применения присадки ионол (0,4%) для их стабилизации. При стендовых испытаниях в сравнимых условиях установлено, что срок службы регенерированных масел из малосернистых нефтей, полученных на серийных маслорегенерационных установках с применением адсорбционного метода, в том числе и с присадками, не меньше, чем свежего трансформаторного масла ТК без присадки (по ГОСТ 982—68). При смешении регенерированного малосернистого трансформаторного масла со свежим маслом ТК в соотношении 7 : 3 стабильность смеси выше стабильности ее компонентов.

Таблица 62. Результаты стендовых испытаний малосернистых трансформаторных масел *

* Натровая проба 4 балла.

** Кислотное число отработанного масла 0,17 мг КОН/г,

Стендовые испытания регенерированных масел из сернистых нефтей

В/К «Реготмас» совместно с ВНИИ НП в 1969—1970 гг. провели стендовые испытания регенерированных трансформаторных масел из сернистых нефтей. Исходным маслом для регенерации было трансформаторное масло из сернистых нефтей фенольной очистки, работавшее с 1962 г. на трансформаторах электрической подстанции. Данные, характеризующие качество регенерированных и стабилизированных трансформаторных масел, приведены в табл. 53.

Испытания проводились на специальных стендах конструкции ВНИИ НП, состоящих из силовых трансформаторов типа ОМ 0,66/6 емкостью 12 л каждый, снабженных системой регулирования температуры и подачи кислорода. Для уменьшения срока испытаний процесс старения интенсифицировали путем подогрева масла до 95° С, насыщения его кислородом и циркуляции масла в электрическом поле. Окисление масла проводилось в две стадии: первые 100 ч кислород подавали в трансформаторы круглосуточно, в течение последующих 650 ч — по 7 ч в сутки. Общая продолжительность испытаний 750 ч. Для оценки влияния масла и продуктов его старения на изоляционные материалы и медь в испытуемое масло помещали штатив с прикрепленными к нему полосками киперной ленты и кабельной бумаги, а также пластинку из электролитической меди.

Результаты испытаний оценивали по внешнему виду ленты и бумаги и относительному  удлинению при разрыве, а также по физико-химическим показателям окисленного масла. Коррозионную агрессивность окисленного масла определяли по потере массы медной пластинки (в е/м2) и ее внешнему виду. Результаты стендовых испытаний регенерированных сернистых масел с присадкой ионол (0,2%) приведены в табл. 54. Для сопоставления приведены также данные стендовых испытаний «эталонного» масла — товарного трансформаторного из сернистых нефтей по ГОСТ 10121—62.

Таблица 53. Качество регенерированных сернистых трансформаторных масел, взятых для стендовых испытаний

Таблица 54* Результаты испытаний и а высоковольтных трансформаторах регенерированных сернистых

трансформаторных масел фенольной очистки

Как видно из результатов длительных испытаний, все регенерированные масла (стабилизированные 0,2% ионола; ведут себя примерно одинаково и практически не уступают «эталонному» образцу свежего масла из сернистых нефтей. Наилучшими свойствами обладают масла, регенерированные адсорбционным методом (силикагелем), причем образец, регенерированный силикагелем, активированным газообразным аммиаком, окисляется в процессе испытаний значительно медленнее. Кислая реакция водной вытяжки у него наблюдается почти в 2 раза позднее, чем у образца, очищенного неактивированным силикагелем. Вместе с тем это масло характеризуется несколько повышенным осадкообразованием (0,006% после 750 ч окисления).

Несколько худшими эксплуатационными свойствами обладают масла, регенерированные щелочно-контактным и кислотно-контактным методами: у них сравнительно быстро появляется кислая реакция водной вытяжки, наблюдается склонность к осадкообразованию и повышенный выход водорастворимых кислот за 100 ч окисления. Необходимо отметить незначительный рост tg δ в процессе окисления масла, регенерированного кислотно-контактным методом, и его небольшую величину в конце испытания (0,2% через 750 ч).

Учитывая, что стендовые испытания регенерированных и стабилизированных масел имеют большое практическое значение в народном хозяйстве, следует продолжать работы по испытанию восстановленных трансформаторных масел (как малосернистых, так и сернистых) с целью создания единых технически обоснованных методов регенерации и стабилизации масел, а также технических норм на регенерированные масла.

 

Кроме рассмотренных выше установок, применяемых для регенерации главным образом слитых отработанных масел, необходимо остановиться на способах и устройствах, используемых для восстановления трансформаторного масла непосредственно на работающем энергетическом оборудовании, так как этот вид регенерации имеет существенные особенности. В процессе эксплуатации трансформаторов, масляных выключателей и других высоковольтных аппаратов может проводиться очистка масла от механических примесей (осадка и следов воды) с целью повышения его электрической прочности, а также восстановление и стабилизация масла до норм ГОСТ по кислотному числу и другим рассмотренным выше показателям качества.

Очистка от механических примесей (загрязнений) проводится, как правило, с помощью фильтрующих устройств (фильтрпрессы, фильтры-сепараторы и фильтры различных конструкций), оборудованных насосами с электродвигателями и соответствующими трубопроводами с манометрами и регулирующими и запорными кранами. Неотъемлемой составной частью фильтра любой конструкции является пористая фильтрующая перегородка, которая разделяет очищаемую жидкость на фильтрат и осадок. Осадок задерживается на фильтрующей перегородке. Фильтрующие устройства подключают к работающему энергетическому оборудованию, и трансформаторное масло многократно циркулирует по замкнутой схеме: спускной кран трансформатора (или другого высоковольтного оборудования) — насос — трансформатор (через расширительный бачок). Следует отметить, что расходы на приобретение и эксплуатацию фильтрующих устройств во много раз меньше, чем расходы, связанные с заменой масла в оборудовании.

Восстановление физико-химических и эксплуатационных свойств масла и поддержание необходимого качества его в процессе эксплуатации может осуществляться непрерывно или периодически. В том и другом случае на практике применяют адсорбционный метод — фильтрование масла через крупнозернистые адсорбенты. Непрерывная регенерация проводится в термосифонных фильтрах, а периодическая — в адсорберах.

Ниже рассмотрим каждый из перечисленных способов регенерации масла в высоковольтном оборудовании.