Минеральное масло широко применяется в электротехнике и электроэнергетике. Маслом пользуются в трансформаторах, масляных выключателях, высоковольтных кабелях и втулках, оно идет и для использования в реостатах и служит для смазки подшипников электрических машин. Для каждого назначения применяют специальные сорта, однако все они получаются из нефти переработкой ее.
Наибольшее количество минерального масла применяется в силовых трансформаторах и масляных выключателях.
Применение масел для высоковольтных кабелей пока еще незначительно ввиду малого развития применения маслозаполненных кабелей по сравнению с другими видами кабелей.
Использование масел в реостатах для целей охлаждений и в электрических машинах для смазки подшипников значительно отстает от прочих мест применений.
Минеральное масло, применяемое в силовых трансформаторах (трансформаторное масло), выполняет ряд функций.
Оно дополнительно изолирует систему обмоток трансформатора и, кроме того, служит охлаждающей средой, воспринимая тепло, возникающее в обмотках и в железных массах ярма и стержня, и отдавая его при циркуляции металлическим стенкам кожуха.
В своей работе масло омывает изоляционные оболочки обмоток, соприкасается с медью и железом и отчасти с кислородом воздуха, если уровень масла имеет над собой воздух.
Таким образом масло непрерывно находится в некоторой химически активной среде, заполненной рядом веществ, каталитически действующих на его химическую природу.
Ко всему этому добавляется возможное действие высоких градиентов потенциала электрических полей, неизбежно существующих в трансформаторах, особенно высоких напряжений.
Работа масла в высоковольтных масляных выключателях несколько отлична от функций масла в трансформаторах.
Спокойная работа масляного выключателя во включенном состоянии связана с меньшим выделением тепла, а потому его влияние по совокупности с действием кислорода на химические свойства масла невелико, способность масла к циркуляции для охлаждения, т. е. вязкость при включенном состоянии также играет малую роль.
Но эти условия резко изменяются в моменты выключения масляника. Задачи масла становятся ответственнее, его работа значительно сложнее, масло является средой, где возникает электрическая дуга.
Тепло выделяющееся при высокой температуре дуги, вызывает испарение масла и разложение его на газообразные, жидкие и твёрдые вещества. При этом самую важную роль для действия масляника играют газообразные продукты, среди которых присутствует водород, метан, ацетилен, этилен и ряд других.
Количество отдельных образующихся газов связано с природой масла и величиной размыкаемого тока, но в среднем водорода выделяется по объему значительно больше (до 70 %), чем других. Среди газов водород обладает наибольшей теплопроводностью, и это решает вопрос о гашении дуги при переходе тока через нулевое значение.
Ввиду почти полной несжимаемости минерального масла возникающее в масляном выключателе давление в газообразных продуктах разложения масла сильно возрастает и затрудняет дальнейшее поддержание дуги.
Скорость размыкания, от которой, кроме того, зависит продолжительность существования дуги, обусловлена вязкостью масла, в котором перемещается траверса с подвижными контактами. Поэтому для масляных выключателей вязкость и ее увеличение со снижением температуры при работе на открытых подстанциях является решающим качеством среди прочих.
Это приводит к тому, что по нормам требуется более низкая температура застывания масла. Следует, далее, отметить, что дуга, интенсивно разлагая масло, создает значительное количество мелко распыленных частиц углерода, сильно загрязняющих масло.
Особенности работы в масляном выключателе отражаются, главным образом, в эксплуатации, требуя за собой тщательного наблюдения и своевременной чистки или полной смены.
Масло быстро загрязняется углеродистыми частицами, что требует регулярного контроля, очистки или замены для надежной работы. Все вышеперечисленные особенности работы с маслом привели к появлению строгих требований и норм, обеспечивающих необходимые физические, химические и электрические свойства минерального масла для долговременной и бесперебойной эксплуатации электротехнического оборудования.
Все это вместе приводит к ряду специальных требований, обычно предъявляемых (минеральному маслу) для обеспечения его бесперебойной долголетней работы. Эти требования в настоящий момент получили значение норм, которыми обеспечиваются необходимые физические, химические и отчасти электрические качества.
К важнейшим требованиям к минеральному трансформаторному маслу относятся:
- высокая диэлектрическая прочность,
- отсутствие влаги и механических примесей,
- высокая окислительная стабильность,
- низкая вязкость и температура застывания,
- высокая теплопроводность,
- способность гасить электрическую дугу,
- устойчивость к химическому разложению и загрязнениям.
Для повышения эксплуатационных характеристик масла применяются специальные добавки — антиоксиданты, антикоррозийные и антипенообразующие присадки, а также регулярная очистка масла от загрязнений и влаги. Свежее масло перед заливкой в оборудование очищается и проходит термовакуумную обработку для удаления воздуха и воды.
Эксплуатационные показатели масла напрямую зависят от его химического состава и технологии очистки, что отражается на долговечности и надежности работы оборудования.
Андрей Повный