Содержание страницы
Современное электрооборудование работает в условиях повышенных нагрузок и требует надежной защиты от перегрева, короткого замыкания и электрических пробоев. Одним из ключевых элементов такой защиты выступают электроизоляционные масла. Эти продукты нефтехимической переработки применяются в трансформаторах, кабелях, конденсаторах и другой высоковольтной аппаратуре, обеспечивая не только изоляцию токоведущих частей, но и эффективный теплоотвод.
В зависимости от условий эксплуатации и конструктивных особенностей оборудования разработаны различные марки масел, каждая из которых регламентируется нормативной документацией (ГОСТ, ТУ, а также международными стандартами IEC). Правильный выбор и применение масел — залог долговечности и надежной работы электрооборудования, особенно в условиях экстремальных температур и повышенной влажности.
К подгруппе электроизоляционных масел относятся специальные нефтепродукты, которые одновременно выполняют две ключевые функции:
- обеспечивают надежную изоляцию токоведущих частей высоковольтного оборудования, исключая возможность электрического пробоя;
- отводят тепло, возникающее при работе трансформаторов, выключателей и другой аппаратуры, тем самым предотвращая перегрев.
Именно сочетание электрических и теплофизических характеристик делает такие масла уникальными и востребованными в энергетике. Важным критерием является их соответствие требованиям нормативных документов – например, ГОСТ 982-80 «Масла трансформаторные. Технические условия» (с изменениями 1–3) и ГОСТ 10121-76 «Масло трансформаторное селективной очистки. Технические условия» (с изм. 1–7).
Особенности применения различных марок позволяют классифицировать масла по функциональному назначению (рис. 1).
Рис. 1. Распределение изоляционных масел по подгруппам
1. Трансформаторные масла
Трансформаторные масла – это ключевая группа электроизоляционных жидкостей, без которых невозможно функционирование современных силовых трансформаторов, масляных выключателей, вводов и другой маслонаполненной техники. В этих устройствах масло играет роль не только диэлектрика, но и эффективного теплоносителя, обеспечивая длительный срок службы обмоток и сердечников.
По способу производства трансформаторные масла представляют собой продукты глубокой переработки нефти. Для получения целевых характеристик применяют такие процессы, как селективная очистка, гидрокрекинг, депарафинизация, а также стабилизация с использованием антиокислительных присадок. Особое значение имеют антиоксиданты типа ионола (2,6-ди-трет-бутил-паракрезол), которые замедляют процессы старения масла при контакте с кислородом и высокими температурами.
Основные марки трансформаторных масел
- ТК – базовое трансформаторное масло без присадок. Его модификации Т-750 и Т-1500 содержат антиокислительные добавки. Масло ПТ (перспективное трансформаторное) выпускается по ГОСТ 982-80 и отличается улучшенными эксплуатационными характеристиками.
- ТКп – продукт кислотно-щелочной очистки малосернистых нефтей с добавкой ионола. Согласно ТУ 38.101890-81, применяется в оборудовании напряжением до 500 кВ включительно. Отличается стабильностью параметров при высоких нагрузках.
- Т-1500У – масло селективной очистки и гидрирования сернистых нефтей. Выпускается по ТУ 38.401-58-107-97. Отличается низким значением тангенса угла диэлектрических потерь и высокой стойкостью к окислению. Рекомендуется для эксплуатации в установках напряжением 500 кВ и выше.
- АГК – масло из парафинистых нефтей, произведенное с использованием гидрокаталитических процессов (ТУ 38.1011271-89). По параметрам соответствует требованиям стандарта IEC 296, занимая промежуточное положение между классами IIА и IIIА. Предназначено для эксплуатации в арктических условиях, где требуется низкая температура застывания.
- ГК – трансформаторное масло на основе сернистых парафинистых нефтей, полученное гидрокрекингом (ТУ 1011025-85). Обладает высокой диэлектрической прочностью и стабильностью. Относится к классу IIА по IEC 296 и рекомендуется для высоковольтного оборудования.
- ВГ – масло из парафинистых нефтей с гидрокаталитической переработкой (ТУ 38.401978-98). Отличается высокой чистотой, не содержит воды и механических примесей. Принадлежит к классу IIА по IEC 296.
- МВТ – масло для арктических условий (ТУ 38.401927-92). Соответствует классу IIIА по IEC 296. Отличается улучшенными низкотемпературными характеристиками, что позволяет использовать его в выключателях и трансформаторах при экстремальных морозах.
Масло селективной очистки
Отдельно стоит выделить трансформаторное масло селективной очистки, выпускаемое по ГОСТ 10121-76. Оно производится из сернистых парафинистых нефтей с применением фенольной очистки и последующей низкотемпературной депарафинизации. В состав обязательно вводится не менее 0,2 % ионола.
Пробивное напряжение данного масла достигает 55 кВ, что подтверждает его высокую электрическую прочность. Диапазон рабочих температур составляет от +40 °С до –40 °С, что обеспечивает надежную эксплуатацию в различных климатических условиях, включая районы с суровыми зимами.
Таким образом, трансформаторные масла являются основным диэлектрическим материалом энергетического оборудования. Их качество напрямую определяет надежность работы высоковольтных систем. Уровень требований к параметрам масел подробно представлен в таблицах 1 и 2, где регламентируются показатели вязкости, пробивного напряжения, кислотного числа, содержания воды и других характеристик.
Таблица 1.
| Наименование показателей | Норма для марок | Методы испытаний | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ТК | Т-750 | Т-1500 | ПТ | ТКп | Т-1500У | ||
| 1. Вязкость кинематическая, мм2/с … | ≤ 8 … | ≤ 8 … | ≤ 8 … | ≤ 9 … | ≤ 9 … | – … | ГОСТ 33-2016 «Нефтепродукты. Метод определения кинематической вязкости» |
| 2. Температура вспышки … | ≥ 135 | ГОСТ 6356-75 «Нефтепродукты. Метод определения температуры вспышки в закрытом тигле» | |||||
| 3. Температура застывания … | ≤ минус 45 | ≤ минус 55 | ≤ минус 45 | ГОСТ 20287-91 «Нефтепродукты. Методы определения температуры застывания» | |||
| 4. Массовая доля механических примесей | Отсутствие | ГОСТ 6370-83 «Нефтепродукты. Методы определения механических примесей» | |||||
| 5. Кислотное число … | ≤ 0,05 | ≤ 0,01 | ≤ 0,02 | ≤ 0,01 | ГОСТ 5985-79 «Нефтепродукты. Определение кислотного числа» | ||
| 7. Цвет на колориметре ЦНТ … | – | ≤ 1 | ≤ 1,5 | ≤ 0,5 | ≤ 1 | ≤ 1,5 | ГОСТ 20284-74 «Нефтепродукты. Определение цвета» |
| 8. Содержание ВКЩ | Отсутствие | ГОСТ 6307-75 «Нефтепродукты. Определение щёлочных примесей» | |||||
| 9. Содержание серы, % | – | – | ≥ 0,3 | ГОСТ 1437-75 «Нефтепродукты. Определение содержания серы» | |||
| 10. Тангенс угла диэлектрических потерь … | ≤ 2,5 … | – ≤ 0,5 | – ≤ 2,2 | – ≤ 0,5 | ГОСТ 6581-75 «Масла трансформаторные. Определение тангенса угла диэлектрических потерь» | ||
| 11. Стабильность против окисления … | ≤ 0,005 … | ≤ 0,04 … | ≤ 0,04 … | ≤ 0,02 … | … | … | ГОСТ 981-75 «Масла трансформаторные. Метод определения стабильности против окисления» |
| 12. Стабильность ингибированного масла … | – | ≥ 120 | – | – | Методика IEC 61125 | ||
| 13. Коррозионное воздействие … | – | Выд. | – | Выд. | Выд. | ГОСТ 2917-75 «Нефтепродукты. Определение коррозионного воздействия на медь» | |
| 14. Плотность при 20 °С … | ≤ 0,900 | ≤ 0,895 | ≤ 0,885 | ≤ 0,895 | ≤ 0,895 | ≤ 0,885 | ГОСТ 3900-85 «Нефтепродукты. Методы определения плотности» |
| 15. Прозрачность … | – | Выдерж. – | – | Прозрачно | П. 5 ГОСТ 982-80 | ||
| 16. Натровая проба … | ≤ 1,8 | ≤ 0,4 | – | – | ГОСТ 19296-73 «Нефтепродукты. Натровая проба» | ||
| 17. Показатель преломления | – | ≤ 1,505 | – | ГОСТ 18995.2-73 «Жидкости. Определение показателя преломления» | |||
Таблица 2.
| Наименование показателей | Норма для марок | Методы испытаний | |
|---|---|---|---|
| 1. Вязкость кинематическая … | см. значения | ГОСТ 33-2016 | |
| 2. Температура вспышки … | см. значения | ГОСТ 6356-75 | |
| 3. Температура застывания … | см. значения | ГОСТ 20287-91 | |
| 4. Кислотное число … | см. значения | ГОСТ 5985-79 | |
| 5. Содержание ВКЩ | – | ГОСТ 6307-75 | |
| 6. Механические примеси | отсутствие | ГОСТ 6370-83 | |
| 7. Содержание фенола | отсутствие | Методики ИХЛ, МЭК | |
| 8. Содержание серы, % | ≥ 0,6 | ГОСТ 1437-75 | |
| 10. Цвет на колориметре ЦНТ … | см. значения | ГОСТ 20284-74 | |
| 11. Стабильность против окисления … | см. значения | ГОСТ 981-75 | |
| 12. Стабильность по методу МЭК … | см. значения | IEC 61125 | |
| 13. Коррозия на медной пластинке | выдерживает | ГОСТ 2917-75 | |
| 14. Плотность при 20 °С | см. значения | ГОСТ 3900-85 | |
| 15. Тангенс угла диэлектрических потерь … | см. значения | ГОСТ 6581-75 | |
2. Конденсаторные масла
К конденсаторным маслам относятся масла, предназначенные для изоляции, заливки и пропитки бумажно-масляных конденсаторов. В соответствии с ГОСТ 5775-85 «Масло конденсаторное. Технические условия»,
с изм. 1 (табл. 3) конденсаторное масло, предназначенное для заливки и пропитки конденсаторов, вырабатывается методом селективной фенольной очистки из сернистых парафинистых нефтей с добавлением 0,2% антиокислительной присадки дибутилпаракрезол с повышенной газостойкостью.
Таблица 3.
| Наименование показателя | Норма для масла конденсаторного | Методы испытаний |
| 1. Плотность при 20 0С, кг/м3 | 860 — 865 | ГОСТ 3900-85 |
| 2. Вязкость кинематическая, мм2/с: при 20 0С при 50 0С |
≤ 30 ≤ 9,0 |
ГОСТ 33-2016 |
| 3. Кислотное число, мг КОН/г | ≤ 0,02 | ГОСТ 5985-79 |
| 4. Температура вспышки (закрытый тигель), 0С | ≥ 150 | ГОСТ 6356-75 |
| 5. Температура застывания, 0С | не выше минус 45 | ГОСТ 20287-91 |
| 6. Пробивное напряжение при 50 Гц и 20 0С, кВ | ≥ 50 | ГОСТ 6581-75 |
| 7. Зольность, % | ≤ 0,005 | ГОСТ 1461-75 |
| 8. Содержание фенола | Отсутствие | ГОСТ 1057-73 |
| 9. Содержание механических примесей | Отсутствие | ГОСТ 6370-83 |
| 10. Показатель преломления | 1,4775 – 1,4790 | п. 5.3 ГОСТ 5775-85 |
| 11. Диэлектрическая проницаемость при 20 0С и 50 Гц | 2,1 – 2,3 | ГОСТ 6581-75 |
| 12. Тангенс угла диэлектрических потерь при 100 0С, 50 Гц | ≤ 0,005 | ГОСТ 6581-75 |
3. Кабельные масла
Для использования в качестве пропиточной и изолирующей среды маслонаполненных кабелей вырабатываются следующие марки кабельных масел на нефтяной основе: КМ-22 по ТУ 38.301-29-26-89 и МНК-4В по ТУ 38.401-58-76-93 (табл. 4).
Таблица 4.
| Наименование показателя | Норма для марки | Методы испытаний | |
|---|---|---|---|
| КМ-22 | МНК-4В | ||
| 1. Вязкость кинематическая, мм2/с, при температуре: 100 0С 50 0С 20 0С 0 0С |
22 – – – |
– 3,7-8,0 6-16 110 |
ГОСТ 33-2016 |
| 2. Кислотное число, мг КОН/г | ≤ 0,03 | ≤ 0,02 | ГОСТ 5985-79 |
| 3. Температура вспышки (закрытый тигель), 0С | ≥ 270 | ≥ 135 | ГОСТ 6356-75 |
| 4. Температура застывания, 0С | ≤ минус 10 | ≤ минус 45 | ГОСТ 20287-91 |
| 5. Содержание сульфирующихся веществ, % (об.) | – | 10-20 | ГОСТ 1929-87 |
| 6. Содержание механических примесей | Отсутствие | ГОСТ 6370-83 | |
| 7. Прозрачность при температуре 5 0С | – | Прозрачно | ГОСТ 996-75 |
| 8. Газопоглощение в электрическом поле, мл | – | ≥ 0,2 | по методикам ТУ |
| 9. Тангенс угла диэлектрических потерь при 100 0С: — в исходном состоянии — после старения 300 ч при 100 0С в присутствии меди |
– – |
≤ 0,003 ≤ 0,35 |
ГОСТ 6581-75 |
| 10. Удельное объемное сопротивление при 100 0С и напряжении ≥100 В, Ом·см | ≥ 2,0·1010 | – | ГОСТ 6433.2-71 |
| 11. Коксуемость, % | ≤ 0,6 | – | ГОСТ 19932-99 |
| 12. Зольность, % | ≤ 0,007 | – | ГОСТ 1461-75 |
| 13. Электрическая прочность при 25±10 0С и 50 Гц, мВ/м | ≥ 15 | – | ГОСТ 6581-75 |
Заключение
Электроизоляционные масла — это не просто расходный материал, а важный компонент системы надежности и безопасности энергосистем. Их свойства напрямую влияют на срок службы оборудования, величину эксплуатационных потерь и устойчивость к аварийным ситуациям.
Приведенные данные по трансформаторным, конденсаторным и кабельным маслам демонстрируют широкий спектр требований к качеству и составу продукта. При выборе конкретной марки необходимо учитывать рекомендации производителей оборудования, климатические условия эксплуатации, а также соответствие продукции действующим ГОСТ и международным стандартам.
Развитие технологий переработки нефти, внедрение гидрокрекинга и противоокислительных присадок позволяют получать масла с уникальными свойствами, включая низкотемпературную текучесть и высокую газостойкость. В результате электроизоляционные масла остаются одним из ключевых элементов надежной и долговечной работы энергетического оборудования XXI века.
