Anàlisi i mesures correctores per a fallades d'aislament en transformadors elèctrics
Els transformadors de potència més utilitzats: els transformadors immersos en oli i els transformadors de resina sec
Els dos tipus de transformadors de potència més utilitzats avui en dia són els transformadors immersos en oli i els transformadors de resina sec. El sistema d'aislament d'un transformador, compost per diversos materials aïllants, és fonamental per al seu funcionament adequat. La vida útil d'un transformador es determina principalment per la llargada de vida dels seus materials aïllants (oli-papell o resina).
En la pràctica, la majoria de les fallades dels transformadors resulten de danys al sistema d'aislament. Les estadístiques mostren que les fallades relacionades amb l'aislament representen més del 85% de tots els accidents de transformadors. Els transformadors mantenuts correctament, prestant atenció al gestió de l'aislament, poden assolir vides útils excepcionalment llargues. Per tant, protegir el funcionament normal dels transformadors i reforçar el manteniment raonable del sistema d'aislament pot assegurar en gran mesura una vida útil més llarga dels transformadors, essent la mantenedora preventiva i predictiva clau per millorar la llargada de vida dels transformadors i la fiabilitat del subministrament elèctric.
1. Fallades de l'aislament de papell sòlid
En els transformadors immersos en oli, els principals materials aïllants són l'oli aïllant i els materials aïllants sòlids, incloent-hi el papell aïllant, les taules prensades i els blocs de fusta. L'envelheciment dels aïllaments dels transformadors es refereix a la descomposició d'aquests materials degut als factors ambientals, resultant en una reducció o pèrdua de la força aïllant.
L'aislament de papell sòlid és un dels components principals del sistema d'aislament dels transformadors immersos en oli, incloent-hi el papell aïllant, taules, cuscins, rodetes i tapes de vinculació. El seu component principal és la cel·lulosa amb la fórmula química (C6H10O5)n, on n representa el grau de polimerització (DP). El papell nou sol tenir un DP d'aproximadament 1300, que disminueix a uns 250 quan la resistència mecànica ha disminuït més de la meitat.
Quan està extremadament envejeït amb un DP de 150-200, el material arriba al final de la seva vida útil. A mesura que el papell aïllant envejeix, el seu DP i la resistència a la tracció disminueixen gradualment mentre produeix aigua, CO, CO2 i furfural (aldehí de furan). Aquests productes de l'envelheciment són en gran part prejudicials per a l'equipament elèctric, reduint la tensió de ruptura i la resistivitat volumètrica del papell aïllant, mentre augmenten la pèrdua dielèctrica i disminueixen la resistència a la tracció, posant en risc de corrosió els components metàl·lics.
L'aislament sòlid presenta característiques d'envelheciment irreversible, amb una degradació no recuperable de la força mecànica i elèctrica. Atès que la vida útil del transformador depèn principalment de la llargada de vida dels materials aïllants, els materials d'aislament sòlid dels transformadors immersos en oli han de possuir excel·lents propietats d'aislament elèctric i característiques mecàniques, amb una degradació de rendiment lenta durant anys d'operació, indicant bones característiques d'envelheciment.
1.1 Propietats dels materials de fibra de papell
El material de fibra de papell aïllant és el component aïllant més important en els transformadors immersos en oli. La fibra de papell és el component bàsic tissut sòlid de les plantes. A diferència dels conductors metàl·lics amb abundants electrons lliures, els materials aïllants tenen virtualment cap electron lliure, amb una corrent de conducció mínima principalment procedent de la conducció iònica. La cel·lulosa consta de carboni, hidrogen i oxigen. Degut als grups hidroxil en la seva estructura molecular, la cel·lulosa té el potencial de formar aigua, donant a la fibra de papell característiques d'absorció d'humitat.
A més, aquests grups hidroxil poden ser considerats centres envoltats per diverses molècules polaritzades (com àcids i aigua), vinculades per ponts d'hidrogen, fent que les fibres siguin susceptibles de patir danys. Les fibres de papell també solen contenir aproximadament un 7% d'impuretes, incloent-hi humitat. Degut a la naturalesa coloidal de les fibres, aquesta humitat no pot ser eliminada completament, afectant el rendiment de la fibra de papell.
Les fibres polars absorbeixen fàcilment humitat (l'aigua és un medi fortement polar). Quan les fibres de papell absorbeixen aigua, l'interacció entre els grups hidroxil s'afebleix, provocant una deterioració ràpida de la resistència mecànica sota condicions d'estructura de fibra inestable. Per tant, els components d'aislament de papell solen passar per un tractament de dessecació o dessecació a la vacuitat abans de ser impregnats amb oli o barniz aïllant abans de l'ús.
L'objectiu de l'impregnació és mantenir les fibres humides, assegurant una major estabilitat aïllant i química, així com una millor resistència mecànica. A més, sellar el papell amb barniz redueix l'absorció d'humitat, evita l'oxidació del material i omple els buits per minimitzar les bombolles que podrien afectar el rendiment de l'aislament i causar descàrregues parcials i ruptura elèctrica. No obstant això, alguns creuen que l'impregnació amb barniz seguida per l'immersió en oli pot fer que algú barniz es dissolgui gradualment a l'oli, afectant el rendiment de l'oli, necessitant una atenció cuidadosa a aquestes aplicacions de pintura.
Naturalment, diferents composicions de materials de fibra i nivells de qualitat diferents de les mateixes fibres tenen impacts i propietats diferents. Per exemple, el cotó té el contingut de fibra més alt, el canamè té les fibres més fortes, i certes taules prensades importades amb un processament millor exhibeixen un rendiment significativament superior en comparació amb algunes taules de papell nacionals. La majoria dels materials d'aislament dels transformadors utilitzen diverses formes de papell (com cinta de papell, taules prensades i components de papell premsat) per a l'aislament.
Per tant, seleccionar materials de papell aïllant basats en fibres de qualitat és crucial durant la fabricació i el manteniment dels transformadors. El papell de fibra ofereix avantatges especials incloent la practicitat, el baix cost, el processament convenient, la formació simple i el tractament a temperatures moderades, el pes lleuger, la resistència moderada i la facilitat d'absorció de materials d'impregnació (com el barniz aïllant i l'oli del transformador).
1.2 Resistència mecànica dels materials d'aislament de papell
Per als transformadors immersos en oli que seleccionen materials d'aislament de papell, els factors més importants més enllà de la composició de les fibres, la densitat, la permeabilitat i la uniformitat inclouen els requisits de resistència mecànica com la resistència a la tracció, la resistència a la perforació, la resistència a l'escalfament i la tenacitat:
Resistència a la tracció: La màxima tensió que les fibres de papell poden suportar sota càrrega de tracció sense trencar-se.
Resistència a la perforació: Una mesura de la capacitat de les fibres de papell per suportar pressió sense fracturar-se.
Resistència a l'escalfament: La força requerida per escalfar les fibres de papell ha de complir amb les normes rellevants.
Resistència: La fortalesa del paper quan es doblega o la de la fíbrega premsada quan es corba ha de satisfer els requisits corresponents.
El rendiment de l'aislament sòlid es pot avaluar mitjançant mostres per mesurar el grau de polimerització del paper o la fíbrega premsada, o utilitzant cromatografia líquida d'alta prestació per mesurar el contingut de furfural a l'oli.
Això ajuda a analitzar si les faltes internes del transformador impliquen aislament sòlid o si el sobrecalentament a baixa temperatura està causant un envejeciment localitzat de l'aislament de les bobines, o per determinar el grau d'envejeciment de l'aislament sòlid. Per als materials d'aislament de fibra de paper durant l'operació i manteniment, s'ha de prestar atenció al control de la càrrega nòminal del transformador, assegurant una bona circulació d'aire i dissipació de calor en l'entorn operatiu, prevenint un augment excessiu de la temperatura del transformador i la falta d'oli al dipòsit. També s'han de prendre mesures per prevenir la contaminació i deteriorament de l'oli que podrien accelerar l'envejeciment de la fibra, comprometent el rendiment de l'aislament del transformador, la vida útil i la seguretat en l'operació.
1.3 Degradació dels Materials de Fibra de Paper
Això inclou principalment tres aspectes:
Enfragilitzament de la Fibra: El calor excessiu provoca la separació de l'aigua dels materials de fibra, accelerant l'enfragilitzament de la fibra. El paper fragil i esquitxat pot provocar faltes d'aislament i accidents elèctrics sota vibracions mecàniques, estrès electrodinàmic i impactes d'ones operacionals.
Disminució de la Força Mecànica dels Materials de Fibra: La força mecànica dels materials de fibra disminueix amb el temps de càlida prolongat. Quan el calentament del transformador provoca la expulsió d'aigua dels materials d'aislament, els valors de resistència a l'aislament podrien augmentar, però la força mecànica disminuiria significativament, deixant el paper aïllant incapçable de suportar les forces mecàniques de corrents de curtcircuí o càrregues d'impuls.
Contractació dels Materials de Fibra: Després de l'enfragilitzament, els materials de fibra es contracten, reduint la força de presa i podent provocar moviments de desplaçament. Això pot causar un desplaçament i fricció de les bobines del transformador sota vibracions electromagnètiques o tensions d'impuls, danificant l'aislament.
2. Falles d'Aislament d'Oli Líquid
El transformador immers en oli va ser inventat pel científic americà Thompson el 1887 i promogut per General Electric i altres per a aplicacions de transformadors de potència el 1892. L'aislament líquid referit aquí és l'aislament d'oli del transformador.
2.1 Característiques dels Transformadors Immersos en Oli:
① Millora significativament la fortalesa aïllant elèctrica, acurta la distància d'aislament i redueix el volum de l'equipament; ② Augmenta considerablement la transmissió i dissipació eficaç de calor, incrementant la densitat de corrent permisible en els conductors, reduint el pes de l'equipament. El calor generat pel nucli del transformador en funcionament es transmet a través de la circulació tèrmica de l'oli del transformador al capsa del transformador i al radiador per dissipar-se, millorant així el refredament eficaç; ③ La immersió en oli i el sellat reduïxen l'oxidació de certs components i conjunts interns, ampliant la vida útil.
2.2 Propietats de l'Oli del Transformador
L'oli del transformador en funcionament ha de tenir propietats aïllants i de conducció tèrmica estables i excel·lents. Les propietats clau inclouen la fortalesa aïllant (tan δ), la viscositat, el punt de fluïx i el valor d'àcid. L'oli aïllant refinat a partir del petroli és una barreja de diversos hidrocarburs, resines, àcids i altres impuretes amb propietats no totalment estables. Sota efectes de temperatura, camp elèctric i llum, l'oli s'oxida continuament. En condicions normals, aquest procés d'oxidació avança lentament; amb un manteniment adequat, l'oli pot mantenir la qualitat requerida sense envejecir durant fins a 20 anys. Tanmateix, els metalls, impuretes i gasos mixtos a l'oli acceleren l'oxidació, deteriorant la qualitat de l'oli, escureixent el color, embenant la transparència i augmentant el contingut d'aigua, el valor d'àcid i el contingut de cendra, degradant així les propietats de l'oli.
2.3 Causas de la Deterioració de l'Oli del Transformador
La deterioració de l'oli del transformador es pot dividir en etapes de contaminació i degradació segons la severitat.
La contaminació es refereix a la barreja d'aigua i impuretes a l'oli—no són productes d'oxidació. L'oli contaminat experimenta un deteriorament del rendiment aïllant, una reducció de la fortalesa del camp elèctric de trencament i un increment de l'angle de pèrdua dielèctrica.
La degradació resulta de l'oxidació de l'oli. Aquesta oxidació no es refereix només a l'oxidació de hidrocarburs en l'oli pur, sinó que involucren les impuretes a l'oli que acceleren el procés d'oxidació, especialment partícules metàl·liques de cobre, ferro i aluminis.
L'oxigen prové de l'aire dins del transformador. Fins i tot en transformadors totalment tancats, aproximadament el 0,25% d'oxigen roman present. L'oxigen té una alta solubilitat, ocupant una proporció elevada entre els gasos dissolts a l'oli.
Durant l'oxidació de l'oli del transformador, l'aigua actua com a catalitzador i el calor com a accelerador, provocant que l'oli del transformador produeixi fang. Això afecta el rendiment principalment a través de: grans partícules de precipitats sota l'influència del camp elèctric; la precipitació d'impuretes concentrades en les regions del camp elèctric més fort, formant "ponges" conductors a través de l'aislament del transformador; la precipitació irregular formant bandes allargades separades que poden alinejar-se amb les línies del camp elèctric, impedint la dissipació de calor, accelerant l'envejeciment dels materials aïllants i causant una disminució de la resistència a l'aislament i un nivell d'aislament reduït.
2.4 Procés de Deterioració de l'Oli del Transformador
Durant la degradació de l'oli, els subproductes principals inclouen peroxides, àcids, alcools, cetones i fang.
Etapa inicial de degradació: L'oli genera peroxides que reaccionen amb els materials de fibra aïllants per formar cel·lulosa oxidada, reduint la força mecànica de les fibres aïllants, causant enfragilitzament i contracció de l'aislament. Els àcids generats són àcids grassos viscosos. Tot i que són menys corrosius que els àcids minerais, la seva taxa de creixement i impacte en els materials aïllants orgànics són significatius.
Etapa posterior de degradació: La formació de fang ocorre quan els àcids corroïnen el cobre, el ferro, la vernís d'aislament i altres materials, reaccionant per formar fang, una substància polimèrica conductora viscosa i asfàltica. Aquesta es dissoluciona moderadament en l'oli i es forma ràpidament sota l'influència del camp elèctric, adherint-se als materials aïllants o als marges de la cisterna del transformador, depositant-se en les tuberies d'oli i les aletes del radiador, augmentant la temperatura d'operació del transformador i reduint la resistència dielèctrica.
El procés d'oxidació de l'oli consta de dues condicions de reacció principals: primer, un valor d'àcid excessivament alt al transformador, que fa que l'oli sigui àcid; segon, els òxids dissolts en l'oli es transformen en compostos insolubles en l'oli, deteriorant gradualment la qualitat de l'oli del transformador.
2.5 Anàlisi, Avaluació i Manteniment de l'Oli del Transformador
① Deteriorament de l'oli aïllant: Tanto les propietats físiques com les químiques canvien, degradant el rendiment elèctric. Provar el valor d'àcid de l'oli, la tensió interfacial, la precipitació de fang i el valor d'àcid solubles en aigua pot determinar si aquest tipus de defecte existeix. El tractament de regeneració de l'oli pot eliminar els productes de deteriorament, encara que el procés també podria eliminar els antioxidants naturals.
② Contaminació de l'oli aïllant amb aigua: L'aigua és una substància fortement polar que es ionitza i descompon fàcilment sota camps elèctrics, augmentant la corrent conductora en l'oli aïllant. Inclus fins i tot una humitat minúscula augmenta significativament la pèrdua dielèctrica en l'oli aïllant. Provar el contingut d'humitat de l'oli pot identificar aquest tipus de defecte. La filtració de l'oli sota pressió i vaciu generalment elimina l'humitat.
③ Contaminació microbiana de l'oli aïllant: Durant la instal·lació del transformador principal o l'elevació del nucli, els insectes en els components aïllants o els residus de suor humana poden portar bacteris, contaminant l'oli aïllant; o l'oli ja pot estar infectat amb microorganismes. Els transformadors principals solen operar en entorns de 40-80°C, molt favorables per al creixement i reproducció de microorganismes. Com que els minerals i les proteïnes en els microorganismes i les seves excrecions tenen propietats aïllants considerablement més baixes que l'oli aïllant, augmenten la pèrdua dielèctrica de l'oli. Aquest defecte és difícil d'abordar amb tractaments de circulació in situ, ja que alguns microorganismes sempre romandran en l'aislament sòlid. Després del tractament, l'aislament del transformador pot recuperar-se temporalment, però l'entorn d'operació favoreix el recrèixement microbian, causant la degradació de l'aislament any rere any.
④ Vernís aïllant alquidàtic amb substàncies polars que es dissolen en l'oli: Sota l'influència del camp elèctric, les substàncies polars experimenten una polarització de relaxació dipolar, consumint energia durant els processos de polarització AC, augmentant la pèrdua dielèctrica de l'oli. Tot i que el vernís aïllant es cura abans de sortir de la fàbrica, pot quedar un tractament incomplet. Després d'operar durant un cert temps, el vernís no completament tractat es va dissolent gradualment en l'oli, degradant progressivament el rendiment aïllant. El moment en què ocorre aquest defecte està relacionat amb l'exhaustivitat del tractament del vernís; un o dos tractaments d'adsorció poden assolir una certa eficàcia.
⑤ Oli contaminat només amb aigua i impuretes: Aquesta contaminació no canvia les propietats bàsiques de l'oli. L'humitat es pot eliminar mitjançant la dessecació; les impuretes es poden treure mitjançant la filtració; l'aire en l'oli es pot eliminar mitjançant la bomba de vaciu.
⑥ Mescla de dos o més fonts diferents d'oli aïllant: Les propietats de l'oli haurien de complir les especificacions rellevants; la densitat específica, la temperatura de congelació, la viscositat i el punt d'ignici de l'oli haurien de ser similars; i la estabilitat de l'oli mesclat hauria de complir els requisits. Per a l'oli mesclat degradat, són necessaris mètodes de regeneració química per separar els productes de deteriorament i restaurar les propietats.
3. Aïllament i Característiques dels Transformadors de Resina Seca
Els transformadors de resina seca (referint-se aquí als transformadors aïllats amb resina epoxi) s'utilitzen principalment en ubicacions amb elevats requisits de seguretat contra incendis, com edificis d'alta alçada, aeroports i depòsits de petroli.
3.1 Tipus d'Aïllament de Resina
Els transformadors aïllats amb resina epoxi es poden classificar en tres tipus segons les característiques del procés de fabricació: tipus de col·lissió a vacuu amb barreja de resina epoxi i sàndium de qüars, tipus de col·lissió a vacuu amb diferència de pressió i refuerç de fibra de vidre sense alcali, i tipus d'impregnació amb envoltura de fibra de vidre sense alcali.
① Aïllament de col·lissió a vacuu amb barreja de resina epoxi i sàndium de qüars: Aquests transformadors utilitzen el sàndium de qüars com a omplidor per a la resina epoxi. Les bobines envoltades i tractades amb vernís aïllant es col·loquen en moules de col·lissió i es fan col·lir a vacuu amb una barreja de resina epoxi i sàndium de qüars. Degut a les dificultats del procés de col·lissió per complir els requisits de qualitat, com ara les bombolles residuals, la no uniformitat local de la barreja i la possibilitat de fissuració per estrès tèrmic local, aquests transformadors aïllats no són adequats per a entorns humits, calents i amb variacions significatives de càrrega.
② Aïllament de col·lissió a vacuu amb diferència de pressió i refuerç de fibra de vidre sense alcali: Això utilitza fibres de vidre sense alcali curt o mat de fibra de vidre com a aïllament exterior entre les capes de bobinat. L'envoltura d'aislament exterior més externa sol ser una aïllament fin d'1-3mm. Després de barrejar amb el material de col·lissió de resina epoxi en les proporcions adequades, es treuen les bombolles sota alt vacuu abans de la col·lissió. Com que l'envoltura d'aislament és fina, una impregnació deficiente pot formar fàcilment punts de descàrrega parcial. Per tant, la barreja del material de col·lissió ha de ser completa, la degassificació a vacuu ha de ser exhaustiva, i la viscositat baixa i la velocitat de col·lissió han de controlar-se per assegurar una impregnació de qualitat alta dels paquets de bobines durant la col·lissió.
③ Aïllament d'impregnació amb envoltura de fibra de vidre sense alcali: Aquests transformadors completen el tractament de l'aislament de capes i l'impregnació de les bobines simultàniament durant el bobinat. No requereixen moules de formació de bobinat necessaris en els dos processos d'impregnació anteriors, però requereixen una resina de baixa viscositat que no retengui microbombolles durant el bobinat i l'impregnació.
3.2 Característiques d'Aïllament i Manteniment dels Transformadors de Resina
El nivell d'aislament dels transformadors de resina no és significativament diferent dels transformadors immersos en oli; les diferències clau es troben en l'augment de temperatura i les mesures de descàrrega parcial.
① Característiques de l'augment del temperatura: Els transformadors de resina tenen nivells mitjans d'augment de temperatura superiors als dels transformadors immersos en oli, necessitant materials d'isolament amb un grau més elevat de resistència al calor. No obstant això, l'augment de temperatura mitjà no reflecteix la temperatura del punt més calent de les bobines. Si el grau de resistència al calor del material d'isolament s'escull només basant-se en l'augment de temperatura mitjà, o si s'escull incorrectament, o si els transformadors de resina funcionen en condicions de sobrecàrrega a llarg termini, la vida útil del transformador es veurà afectada.
Com que l'augment de temperatura mesurat dels transformadors sovint no reflecteix la temperatura del punt més calent, quan sigui possible, s'haurien d'utilitzar termòmetres infrarojos per comprovar els punts més calents dels transformadors de resina en operació amb càrrega màxima. La direcció i l'angle del ventilador de refrigeració haurien de ser ajustats en conseqüència per controlar l'augment local de temperatura i assegurar una operació segura del transformador.
② Característiques de la descàrrega parcial: La magnitud de la descàrrega parcial en els transformadors de resina està relacionada amb la distribució del camp elèctric, l'uniformitat de la barreja de resina, i si hi ha borbollons residuels o fissures en la resina. La magnitud de la descàrrega parcial afecta el rendiment, la qualitat i la vida útil dels transformadors de resina. Per tant, mesurar i acceptar els nivells de descàrrega parcial serveix com a avaluació integral del procés de fabricació i la qualitat. Les mesures de descàrrega parcial s'haurien de realitzar durant la entrega dels transformadors de resina i després de reparacions majors, utilitzant les variacions en la descàrrega parcial per avaluar la qualitat i la estabilitat del rendiment.
A mesura que els transformadors de tipus sec es fan cada vegada més habituals, en seleccionar transformadors, s'hauria de comprendre exhaustivament l'estructura del procés de fabricació, el disseny d'isolament i la configuració d'isolament. S'haurien de seleccionar productes de fabricants amb processos de producció complets, sistemes d'assegurança de qualitat estrictes, gestió de producció rigorosa i rendiment tècnic fiable per assegurar la qualitat del producte transformador i la vida tèrmica, millorant així la operació segura i la fiabilitat del subministrament d'energia.
4. Factors principals que afecten les falles d'isolament dels transformadors
Els factors principals que afecten el rendiment de l'isolament dels transformadors inclouen: temperatura, humitat, mètodes de protecció de l'oli, i efectes de la sobretensió.
4.1 Efectes de la temperatura
Els transformadors d'alta potència utilitzen isolament d'oli-pap, amb diferents relacions d'equilibri entre el contingut d'aigua en l'oli i el pap a diferents temperatures. Generalment, quan la temperatura augmenta, l'aigua en el pap migra cap a l'oli; al contrari, el pap absorbeix l'aigua de l'oli. Per tant, a temperatures més altes, el contingut de micro-aigua en l'oli d'isolament del transformador és més gran; al contrari, el contingut de micro-aigua és menor.
Diferents temperatures causen grados variables d'obertura de l'anell de cel·lulosa, ruptura de cadena i producció d'acompanyant de gas. A una temperatura específica, les taxes de producció de CO i CO2 romanen constants, significant que el contingut de CO i CO2 en l'oli augmenta linealment amb el temps. Com la temperatura continua augmentant, les taxes de producció de CO i CO2 sovint augmenten exponencialment. Per tant, el contingut de CO i CO2 en l'oli està directament relacionat amb l'envejeciment tèrmic del paper d'isolament i pot servir com a criteri per jutjar anormalitats en les capes de paper dels transformadors hermètics.
La vida útil del transformador depèn del grau d'envejeciment de l'isolament, que a la vegada depèn de la temperatura d'operació. Per exemple, un transformador immers en oli a càrrega nominal té un augment de temperatura mitjana de la bobina de 65°C i un augment de temperatura del punt més calent de 78°C. Amb una temperatura ambient mitjana de 20°C, la temperatura del punt més calent arriba a 98°C, permetent 20-30 anys d'operació. Si el transformador funciona amb sobrecàrrega i increment de temperatura, la vida útil es curta en conseqüència.
La Comissió Electrotècnica Internacional (IEC) afirma que per als transformadors d'isolament de classe A que operen entre 80-140°C, per cada increment de temperatura de 6°C, la taxa de reducció de la vida útil efectiva de l'isolament del transformador es dobla - conegut com a regla dels 6°C, indicant restriccions tèrmiques més estrigtes que la regla anteriorment acceptada dels 8°C.
4.2 Efectes de l'humitat
La presència d'aigua accelera la degradació de la cel·lulosa. Per tant, la producció de CO i CO2 està relacionada amb el contingut d'aigua del material de cel·lulosa. A una humitat constant, un major contingut d'aigua produeix més CO2; al contrari, un menor contingut d'aigua produeix més CO.
La traça d'aigua en l'oli d'isolament és un factor important que afecta les característiques d'isolament. La traça d'aigua en l'oli d'isolament deteriora enormement tant les propietats elèctriques com les fisicoquímiques del medi d'isolament. L'aigua pot reduir la tensió de descàrrega de faïscada en l'oli d'isolament, augmentar el factor de pèrdua dielèctrica (tan δ), accelerar l'envejeciment de l'oli d'isolament, i deteriorar el rendiment d'isolament. L'exposició a l'aigua de l'equipament no només redueix la fiabilitat operativa i la vida útil dels equips d'energia, sinó que també pot causar danys a l'equipament i fins i tot posar en risc la seguretat personal.
4.3 Efectes dels mètodes de protecció de l'oli
L'oxigen en l'oli del transformador accelera les reaccions de descomposició de l'isolament, amb el contingut d'oxigen relacionat amb els mètodes de protecció de l'oli. A més, diferents mètodes de protecció causen condicions de dissolució i difusió diferents per al CO i CO2 en l'oli. Per exemple, el CO té una solubilitat baixa, permetent-li difondre's fàcilment a l'espai superficial de l'oli en els transformadors de tipus obert, generalment limitant la fracció volumètrica de CO a menys de 300×10-6. En els transformadors hermètics, ja que la superfície de l'oli està aïllada de l'aire, el CO i el CO2 no s'evaporen fàcilment, resultant en nivells de contingut més alts.
4.4 Efectes de la sobretensió
① Efectes de la sobretensió transitoria: Els transformadors trifàsics en funcionament normal produeixen una tensió fase-terra del 58% de la tensió fase-fase. No obstant això, durant les faults monofàsiques, la tensió principal d'isolament augmenta un 30% en els sistemes neutre a terra i un 73% en els sistemes neutre sense terra, podent enderrocar l'isolament.
② Efectes de la sobretensió per raig: Les sobretensions per raig presenten fronts d'ona escarpats que causen una distribució de tensió molt desigual a través de l'isolament longitudinal (bobina a bobina, capa a capa, disc a disc), deixant possibles traces de descàrrega en l'isolament i enderrocant l'isolament sòlid.
③ Efectes de sobretensions per commutació: Les sobretensions per commutació tenen ones relativament graduals, el que resulta en una distribució de tensió gairebé lineal. Quan les ones de sobretensió per commutació es transferixen d'una bobina a una altra, la tensió és aproximadament proporcional a la relació de voltatges entre les dues bobines, causant fàcilment la deterioració i el dañ d'aïllaments principals o interfases.
4.5 Efectes electrodinàmics de curtes circuits
Les forces electrodinàmiques durant els curtes circuits sortints poden deformar les bobines del transformador i desplaçar els conductors, alterant les distàncies d'aïllament originals, causant escalfament de l'aïllament, accelerant l'envejeciment o el dañ, resultant en descàrregues, arcs elèctrics i falles de curt circuit.
5.Conclusió
En resum, comprendre el rendiment de l'aïllament dels transformadors de potència i implementar operacions i manteniments racionals impacta directament la seguretat, la vida útil i la fiabilitat del subministrament d'energia dels transformadors. Com a equipament principal crític en sistemes d'energia, el personal d'operació i manteniment dels transformadors i els gestors han de comprendre i dominar l'estructura d'aïllament dels transformadors, les propietats dels materials, la qualitat del procés, els mètodes de manteniment i les tecnologies de diagnòstic científic. Només a través d'una gestió operativa optimitzada i racionable es pot assegurar l'eficiència, la llargada de vida i la fiabilitat del subministrament d'energia dels transformadors de potència.
