Трансформаторное масло внутри трансформатора, находящегося под напряжением, будет иметь температуру выше окружающей благодаря потерям в сердечнике и обмотках. Температура масла в радиаторах работающего трансформатора будет меньше отличаться от окружающей. Температура масла в отключенном трансформаторе или в необогреваемых вспомогательных устройствах, таких как переключатель, расположенных в отдельном баке, может быть равной окружающей температуре. Поэтому низшая температура, при которой трансформатор должен эффективно работать, это температура отключенного трансформатора или необогреваемых вспомогательных устройств.
Температура застывания масла зависит от его химического состава. В маслах, не содержащих так называемых линейных парафинов (/7-алканов), температура застывания —40 °С и ниже легко достигается без дополнительной технологической обработки при изготовлении масла. Нафтеновые масла не содержат линейных парафинов и поэтому масла, изготовленные из нафтеновой нефти, не требуют такой обработки.
В маслах парафинового происхождения содержится значительное количество линейных парафинов, которые при изготовлении масла должны быть удалены, чтобы получить температуру застывания — 40 °С. В противном случае температура застывания будет значительно выше. Кроме того, при температуре выше точки застывания в таких маслах образуются очаги так называемого «минерального воска». По мере дальнейшего снижения температуры таких очагов становится больше, увеличиваются их размеры. При повышении температуры происходит таяние минерального воска.
В парафиновом масле при недостаточной очистке от линейных парафинов при низкой температуре может происходить образование некоторого количества минерального воска.
В маслах, в которых возможно образование кристаллов минерального воска при низкой температуре, наблюдается аномалия изменения значения вязкости с изменением температуры.
В работающем трансформаторе распределение температуры и градиентов напряжения очень сложное. Поэтому экстраполяцию поведения такого масла при низкой температуре в опытных сосудах на работающий трансформатор следует делать с осторожностью.
Электрическая прочность масла при падении температуры может снижаться, особенно в диапазоне от + 10 до — 10 °С. Это объясняется переходом воды из растворенного состояния в эмульсию. При температуре около —(10—15) °С имеет место минимальное значение пробивного напряжения, которое может составить около 50 % исходного (при 25 °С).
Дальнейшее снижение температуры приводит к образованию в масле мельчайших кристаллов льда, т. е. образованию суспензии кристаллов в масле. Одновременно происходит повышение вязкости масла. Это может вызвать некоторое повышение пробивного напряжения, как вследствие повышения вязкости масла, так и за счет исчезновения полярности молекул воды, превратившейся в кристаллы льда (рис. 7).
Рис. 7. Пробивное напряжение масла в области низких температур: а — масло ТКп; б — масло Шелл-Дуал-Д.
Очевидно, что значение снижения пробивного напряжения должно зависеть от растворимости воды в масле. Растворимость повышается с увеличением количества ароматических углеводородов в составе масла. Однако, по-видимому существует более сложная зависимость не только от растворимости воды, но и от фактического влагосодержания, а также от неуглеводородных составляющих масла. Так минимальные значения пробивного напряжения при —(10—15) °С оказались равными около 50 % исходного пробивного напряжения как для образцов масла ТКп (СА = 12,2%), имевшего влагосо-держание около 15 г/т, так и для масла ГК (СА= 1,6%) при влагосодержании 5 г/т.
Примечание: международное обозначение процентного состава различных углеводородов в масле: CN _ нафтеновых, СР — парафиновых, СА — ароматических.
На рис. 7 приведены результаты опытов, проведенных Т. И. Морозовой (ВЭИ им. В. И. Ленина); эти данные показывают некоторые отличия поведения масел разного происхождения.