Изучение химических свойств изоляционных смесей в целях применения их в высоковольтном оборудовании

Надежная работа высоковольтного маслонаполненного оборудования напрямую зависит от состояния изоляции. Одним из основных звеньев изоляционной системы является трансформаторное масло, применяемое уже более 120 лет. Однако в свете современных требований к изоляционным материалам масло значительно уступает синтетическим эфирам по таким свойствам, как химическая стабильность, экологическая безопасность и высокая огнестойкость. В настоящее время смешение синтетического эфира и трансформаторного масла можно рассматривать как один из способов улучшения свойств последнего. Изменение химических свойств изоляционной жидкости в процессе ее старения, и, следовательно, образование различных примесей и изменение структуры ее компонентного состава будет отражаться и на электроизоляционных характеристиках жидкого диэлектрика. И чем сильнее окисляется жидкость, тем существеннее ухудшаются электрофизические параметры, в том числе главный параметр — электрическая прочность (или пробивное напряжение).
Приведены результаты исследования химических свойств смесей масла и синтетического эфира в процессе длительного воздействия повышенной температуры. Оценка качества изоляционных смесей проводилась по изменению таких показателей как оптическая мутность, кислотное число, эфирное число, перекисное число, поверхностное натяжение и коррозионная активность. Результаты испытаний жидкостей указывают на то, что смешение синтетического эфира с ароматическим маслом в количестве 10% и 20% (по объему) приводит к образованию смесей, проявляющих признаки коллоидной системы. Об этом свидетельствуют нетипичные тренды на диаграммах, отражающих изменение перекисного числа, кислотного числа и оптической мутности в процессе их старения при температуре 110ºС со свободным доступом воздуха к поверхности смеси. Увеличение доли эфира в смеси до 30% и выше приводит к стабилизации или замедлению химических реакций, протекающих вследствие термоокислительного воздействия. При термическом воздействии (без доступа воздуха) добавление синтетического эфира к ароматическому маслу в объеме 30% и выше значительно снижает вероятность образования осадка, обусловленного деструкцией и поликонденсацией ароматических углеводородов в минеральном масле.

1. Huang Y., Wei J., Yi J. Combustion behavior of mineral insulating oil with addition of flame retardants: IOP Conf. Series: Earth and Environmental Science 2020.

2. Khaled U., Beroual A. Influence of Conductive Nanoparticles on the Breakdown Voltage of Mineral Oil, Synthetic and Natural Ester Oilbased Nanofluids: IEEE 20th International Conference on Dialectric Liquids (ICDL). Italy 2019: 1 – 4.

3. Rafiq M., Shafique M., Azam A., Ateeq M., Khan I. A., Hussain А. Sustainable, Renewable and Environmental-Friendly Insulation Systems for High Voltages Applications. Molecules 2020; 25(3901): 1 – 43.

4. Mohan Rao U., Pulluri H., Kumar N. G. Performance Analysis of Transformer Oil/Paper Insulation with Ester and Mixed Dielectric Fluids. IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation 2018; 25(5): 1853 – 1862.

5. Mohan Rao U., Kumar Y. N., Jarial R. K. Understanding the Aging Behaviour of Transformer Oil-Paper Insulation with Ester and Mixed Dielectric Fluids. IET Science, Measurement & Technology 2018; 12(7): 851 – 857.

6. Лютикова М. Н., Коробейников С. М., Коновалов А. А. Электрофизические свойства смесей минерального масла и синтетической сложноэфирной диэлектрической жидкости. Надежность и безопасность энергетики 2021; 14(2): 132 – 141.

7. Lyutikova M., Korobeinikov S., Mohan Rao U., Fofana I. Mixed Insulating Liquids with Mineral Oil for High Voltage Transformer Applications: A Review. IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation 2022; 29(2): 1 – 10; paper TDEI-9938-2022.

8. Лютикова М. Н., Коробейников С. М., Коновалов А. А. Внедрение спектральных методов в диагностику маслонаполненного высоковольтного оборудования. Надежность и безопасность энергетики 2020; 13(2): 110 – 118.

9. Lyutikova M. N., Korobeynikov S. M. About the problems of mixing different brands of mineral insulating oils: Modern problems of electrophysics and electrohydrodynamics 2019: 100 – 106.

10. Lyutikova M. N., Korobeynikov S. M., Konovalov A. A. Evaluation of the Properties of Mixture of Aromatic Mineral Oil and Synthetic Ester for High-Voltage Equipment. IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation 2021; 28(4); 1282 – 1290.

11. Rozga P., Beroual A., Przybylek P., Jaroszewski M., Strzelecki K. A Review on Synthetic Ester Liquids for Transformer Applications. Energies 2020; 13: article 6429.

12. Тонконогоров Б. П., Попова К. А., Хурумова А. Ф. Перспективы применения сложных эфиров отечественного производства в качестве основ масел для авиационной техники. Труды РГУ нефти и газа имени И. М. Губкина 2015; 1(278): 109 – 120.