Od zkoušek oxidační stability, tedy urychlených životnostních zkoušek se požaduje, aby v rozumném čase bylo možno odhadnout dlouhodobé chování kapalného dielektrika ve stroji a tedy posoudit, zda daný typ izolačního oleje je vhodný především pro použití do strojů nejvyšších napětí a výkonů, strojů přetěžovaných a pod. U nových izolačních olejů renomovaných výrobců jsou totiž deklarované parametry dobré a prakticky shodné a není podle nich možno ani orientačně určit dobu jejich použitelnosti v provozu.
Ve světě se používá řada životnostních zkoušek, jedná se o metodiky národní a metodiky doporučené IEC a ASTM. Urychlení doby zkoušky se dosahuje stykem oleje ze vzduchem nebo kyslíkem, přítomností katalyzátorů – kovů (měď, železo), zvýšenou teplotou, resp. přítomností elektrického pole. Jednotlivé metodiky se od sebe liší intenzitou působení faktorů způsobujících urychlení zkoušky, jejich různými kombinacemi, dobou trvání zkoušky a způsobem jejího vyhodnocení. U většiny testů se po určité době expozice vyhodnocují vybrané parametry izolačního oleje, především číslo kyselosti, číslo zmýdelnění, obsah vzniklých kalů, hodnota ztrátového činitele a porovnávají se s limitními hodnotami z norem jakosti. Závěr je pak, zda olej dané normě vyhověl.
Přestože většina testů probíhá za obdobných podmínek, jejich výsledky nejsou vzájemně srovnatelné, neboť i drobné rozdíly podmínek zkoušky způsobují změny mechanizmů stárnutí. Např. podle Baadera se těkavé produkty stárnutí vracejí zpět do zkušebního vzorku (podobně jako u hermetizovaných strojů), IEC metoda A nezachycuje těkavé produkty, u ASTM D1934 je vzorek vystaven účinkům proudícího vzduchu a pod. Kromě toho každý test předepisuje jiná hodnotící kriteria a jinou dobu trvání zkoušky. I přesnost a reprodukovatelnost zkoušek není vysoká. Např. u testu IEC je to max. 87 %, při stanovení kalů.
Každý výrobce izolačního oleje preferuje určitý druh testu, ale stává se, že i u jednoho výrobce jsou různé druhy olejů testovány na oxidační stabilitu různými testy a to pravděpodobně z důvodů různých požadavků odběratelů. V současné době se podle našich informací nejčastěji používají v Evropě metodiky podle IEC a Baadera. Pro ilustraci jsou parametry některých testů uvedeny v tabulce 1.
Tabulka 1:
| Norma | Doba zkoušky [hod] | Teplota [°C] | Katalyzátory | |
| Měď [cm2/kg oleje] | Oxidant [1/hod] | |||
| IEC 1125, metoda A | 164 | 100 | 388 | kyslík-1 |
| IEC 1125, metoda B | pozn. 1 | 120 | 1144 | kyslík-1 |
| IEC 1125, metoda C | 164 | 120 | 1144 | vzduch-0,15 |
| DIN 51554 (Baader) | 140 | 110 | 344 | styk se vzduchem |
| ASTM D1934, metoda A | 96 | 115 | – | styk se vzduchem |
| ASTM D1934, metoda B | 96 | 115 | 57 | styk se vzduchem |
| ASTM D2440 | 72 (164) | 110 | 376 | kyslík-1 |
Pozn.: zkouška je ukončena po dosažení těkavé acidity 0,28 mgKOH/g
Zvýšení intenzity faktorů urychlujících zkoušku musí umožnit zkrácení zkoušky na přijatelnou dobu, ale přitom nesmí přestoupit hranici, kdy by docházelo kromě zvýšení kinetiky stárnutí i k výrazným změnám mechanizmů stárnutí oproti mechanizmům stárnutí ve stroji. To by vedlo k naprosto zavádějícím výsledkům zkoušky.
V laboratoři ELDIAG, s.r.o. byla vyvinuta a používá se zkouška oxidační stability, u které je kladen důraz na to, aby byla velmi jednoduchá, z čehož vyplývá i dobrá reprodukovatelnost. Zásadně se odlišuje od většiny dalších testů tím, že zkouška je ukončena při vzniku rozpustných kalů v oleji. V průběhu zkoušky se po týdnu provádějí pravidelné odběry vzorků a kromě stanovení rozpustných kalů kvalitativní metodou se měří i další jakostní parametry a to obsah oxidačního inhibitoru, číslo kyselosti, povrchové napětí, ztrátový činitel, rezistivita a průběh IČ spektra v oblasti produktů tepelně-oxidačního stárnutí (1800 až 1500 cm-1). Tato měření umožní posoudit průběh stárnutí oleje a jeho specifika.
Zkouška byla navržena tak, aby se zvýšila oproti expluataci kinetika stárnutí, ale aby pokud možno nedocházelo k podstatným změnám mechanizmů stárnutí oproti stárnutí oleje ve stroji. Parametry zkoušky jsou následující:
– množství oleje na počátku zkoušky 2 litry,
– teplota 100 oC,
– katalyzátor, odmaštěné měděné drátky v množství 90 cm2 plochy/kg oleje (na počátku zkoušky),
– styk oleje se vzduchem na ploše 175 cm2.
Stárnutí probíhá v kádince o obsahu 3 litrů, umístěné v obyčejné sušárně s přirozeným větráním, proudění vzduchu je zajištěno ventilátorem.
Nevýhodou této metodiky je poměrně dlouhá doba zkoušky; u kvalitních olejů s vysokou oxidační stabilitou cca 40 až 50 dnů. V průběhu zkoušky se z důvodu odběrů vzorků mění poměr oleje ku mědi. Tato změna poměru je však u všech zkoušek stejná a zkracuje se tak celková doba zkoušky.
Výhodou uvedeného testu je větší rozlišitelnosti kvality zkoušených olejů než je tomu u většiny oxidačních testů, i vyšší reprodukovatelnost.
Pro ilustraci jsou dále uvedeny naměřené hodnoty pro různé podmínky zkoušek s grafickým vyobrazením.
Tabulka 2: Ztrátový činitel
| Dny | (1)N2 | (2)Cu | (3)0,5 Cu | (1)Cui |
| 0 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| 7 | – | – | – | – |
| 14 | – | – | – | – |
| 21 | 3,09 | 14,22 | 10,41 | 8,19 |
| 28 | 3,09 | 21,29 | 14,71 | 11,2 |
| 35 | 3,37 | 27,95 | 22,22 | 17,74 |
| 42 | 4,68 | 22,37 | ||
| 49 | 5,71 | |||
| 56 | 7,57 | |||
| 63 | 8,12 | |||
| 70 | 8,16 | |||
| 77 | 11,71 | |||
| 84 | 10,43 |
Pozn.: V tabulce 2 jsou uvedeny naměřené hodnoty ztrátového činitele (x0,01) do okamžiku vypadnutí kalů. Záhlaví označuje vzorek: N2 – pod dusíkovou atmosférou, Cu – obvyklé parametry zkoušky, 0,5 Cu – snížení obsahu katalyzátoru, Cui – doplňování inhibitoru.
Tabulka 3: Povrchové napětí
| Dny | (1)N2 | (2)Cu | (3)0,5 Cu | (1)Cui |
| 0 | 48 | 48 | 48 | 48 |
| 7 | 49 | 46 | 46 | 46 |
| 14 | 48 | 42 | 42 | 44 |
| 21 | 48 | 38 | 39 | 40 |
| 28 | 46 | 36 | 38 | 39 |
| 35 | 45 | 34 | 35 | 36 |
| 42 | 43 | 34 | 35 | 35 |
| 49 | 43 | |||
| 56 | 44 | |||
| 63 | 44 | |||
| 70 | 43 | |||
| 77 | 43 | |||
| 84 | 41 |
Pozn.: V tabulce 3 jsou uvedeny naměřené hodnoty povrchového napětí. Podmínky i legenda jsou shodné s tab. 2.
Obr.1
Pozn. Naměřené body je nutno vztahovat k příslušným souřadnicím.
Byly provedeny i některé pokusy, jejichž smyslem bylo stanovit optimální podmínky testu. Jednalo se o snížení množství mědi na 50 % (křivka 3) obr.1, doplňování oxidačního inhibitoru každý týden na hodnotu 0,40 %hm.(křivka 4) a dále stárnutí probíhalo pod dusíkovou atmosférou (křivka 1). Křivka 2 ukazuje standardní test. Jak je z průběhů povrchového napětí a ztrátového činitele patrno (obr. 1, 2, 3) nejpodstatnější vliv na stárnutí má přítomnost kyslíku ve vzduchu; pod dusíkovou atmosférou se doba stárnutí prodloužila cca trojnásobně.
Obr.2
Snížením obsahu katalyzátoru (mědi) na 50 % a doplňováním oxidačního inhibitoru dojde k prakticky shodnému zpomalení stárnutí a to asi o čtvrtinu. Doplnění oxidačního inhibitoru bývá požadavkem provozovatelů z důvodu krátkodobého prodloužení životnosti olejových náplní. Nelze však libovolně doplňovat inhibitor do jakéhokoliv oleje. Obrázek 2 a 3 ukazuje poměry do okamžiku prvního vypadnutí kalů.
Obr.3
Z praktického hlediska byla pokusy ověřena známá skutečnost, že životnost olejových náplní by se značně zvýšila hermetizací strojů nebo provozem pod dusíkovou atmosférou.
Výsledky oxidačního testu umožňují zařadit nové zkoušené izolační oleje, podle doby vzniku kalů, do čtyř základních skupin:
1. nad 1000 hodin – oleje s nejvyšší oxidační stabilitou použitelné do zařízení nejvyšších napětí a výkonů a strojů pracujících v extrémních podmínkách (přetěžované, prudké změny teploty a pod.).
2. 800 až 1000 hodin – oleje vykazující vyšší oxidační stabilitu použitelné do strojů vvn (max. do napětí 220 kV).
3. 500 až 800 hodin – oleje vykazující střední oxidační stabilitu, použitelné do strojů vvn (max do napětí 110 kV) a strojů vn.
4. pod 500 hodin – oleje s nízkou oxidační stabilitou, které lze použít do strojů nn, případně pro méně náročné aplikace vn, jako jsou tlumivky, přístrojové transformátory, přepínače, nebo zařízení kde jsou kladeny na izolační oleje jiné nároky (maloolejové vypínače, přepínače výkonových transformátorů a pod.).
Kromě toho takto koncipovaný test oxidační stability umožní odhad zbytkové životnosti provozovaných izolačních olejů, zvláště je-li olej pravidelně ve stroji sledován. Provozovatel je pak v předstihu několika let upozorněn na ekonomicky optimální dobu výměny nebo regeneraci kapalného dielektrika. Dosud provedené zkoušky oxidační stability podle metodik ELDIAG, IEC a Baadera na nových izolačních olejích v naší laboratoři jsou uvedeny v tabulce 4.
Tabulka 4:
| Metodika | Výrobce (dodavatel) | Typ izolačního oleje |
| ELDIAG | ESSO | UNIVOLT N-53, UNIVOLT N-61 |
| KORAMO | MOGUL TRAFO CZ | |
| ARAL | ISOLAN TI, ISOLAN 456 | |
| AGIP | ITE 360, ITE 360 | |
| EXEL | MIDEL 7131, 3800, 3800X | |
| OMV | ADDINOL TRF-H | |
| TECHNOL | US-4000, Y-3000, TECHNOL 2000, REGENOL | |
| NYNAS | NYTRO 10X | |
| PETROCHEMA | ITO 300, ITO 200, ITO 100 | |
| MOTTAY PISART | HB 2000X, HB 20012PX | |
| TOTAL | IZOVOLTINE IIA | |
| BAADER | KORAMO | MOGUL HC10, MOGUL TRAFO D |
| IEC 1125 | ||
| metoda A | KORAMO | MOGUL HC10, MOGUL TRAFO D |
| metoda B | KORAMO | MOGUL 1A, MOGUL TRAFO CZ |
| TECHNOL | Y-3000 | |
| PETROCHEMA | ITO 100, ITO 200 | |
| ESSO | UNIVOLT N-53 | |
| metoda C | ESSO | UNIVOLT N-53 |
| OMV | ADINOL TRF-H |
V Praze 2/2001