Analýza a nápravná opatření pro poruchy izolace v elektrických transformátorech

Nejčastěji Používané Elektrické Transformátory: Olejové a Suché Resinové Transformátory

Dnes jsou nejčastěji používanými elektrickými transformátory olejové transformátory a suché resinové transformátory. Izolační systém elektrického transformátoru, složený z různých izolačních materiálů, je zásadní pro jeho správné fungování. Životnost transformátoru je především určena životností jeho izolačních materiálů (olej-papír nebo resin).

V praxi většina selhání transformátorů vzniká poškozením izolačního systému. Statistiky ukazují, že poruchy související s izolací tvoří více než 85 % všech havárií transformátorů. Pravilně udržované transformátory se důrazem na správu izolace mohou dosáhnout velmi dlouhé životnosti. Proto ochrana normálního provozu transformátorů a posílení rozumné údržby izolačního systému mohou významně zajistit delší životnost transformátorů, kde preventivní a prediktivní údržba jsou klíčové pro zlepšení životnosti transformátorů a spolehlivosti dodávky elektrické energie.

1. Selhání Těsné Papírové Izolace

U olejových transformátorů jsou hlavními izolačními materiály izolační olej a pevné izolační materiály včetně izolačního papíru, tlustého papíru a dřevěných bloků. Stárnutí izolace transformátoru se týká rozkladu těchto materiálů vlivem okolních faktorů, což vede ke snížení nebo ztrátě izolační síly.

Těsná papírová izolace je jedním z hlavních komponentů izolačního systému olejových transformátorů, včetně izolačního papíru, desek, polštářků, válců a vazebných pásků. Její hlavní složkou je celulóza s chemickým vzorcem (C6H10O5)n, kde n představuje stupeň polymerizace (DP). Nový papír obvykle má DP kolem 1300, které se snižuje na přibližně 250, když mechanická síla klesne více než o polovinu.

Když je papír extrémně stárnutý s DP 150-200, dosáhne konce své životnosti. Během stárnutí izolačního papíru se DP a tažná síla postupně snižují a produkuje se voda, CO, CO2 a furfural (furanaldehyd). Tyto produkty stárnutí jsou většinou škodlivé pro elektrické zařízení, snižují probíjecí napětí a objemovou odporovost izolačního papíru, zvyšují dielektrické ztráty a snižují tažnou sílu, což může vést k korozí kovových částí.

Pevná izolace vykazuje nevratné stárnutí, kde degradace mechanické a elektrické síly není obnovitelná. Protože životnost transformátoru závisí především na životnosti izolačních materiálů, musí pevné izolační materiály olejových transformátorů mít vynikající vlastnosti elektrické izolace a mechanické charakteristiky s pomalou degradací výkonu během let provozu - což naznačuje dobré vlastnosti stárnutí.

1.1 Vlastnosti Materiálů z Papírových Vlákennatých Materiálů

Izolační papírové vlákennaté materiály jsou nejdůležitější izolační komponenty v olejových transformátorech. Papírové vlákno je základní pevnou tkáňovou složkou rostlin. Na rozdíl od kovových vodičů s hojnými volnými elektrony mají izolační materiály prakticky žádné volné elektrony, s minimálním vedením proudu především z iontového vedení. Celulóza se skládá z uhlíku, vodíku a kyslíku. Díky hydroxylkovým skupinám v molekulární struktuře má celulóza potenciál tvořit vodu, což dává papírovému vláknu schopnost absorbovat vlhkost.

Kromě toho tyto hydroxylkové skupiny mohou být považovány za centra obklopená různými polárními molekulami (jako jsou kyseliny a voda), spojenými vodíkovými vazbami, což činí vlákna zranitelnými. Papírová vlákna také obvykle obsahují přibližně 7 % nepurek, včetně vlhkosti. Kvůli koloidní povaze vláken nelze tuto vlhkost úplně odstranit, což ovlivňuje výkonnost papírových vláken.

Polární vlákna snadno absorbují vlhkost (voda je silně polární médium). Když papírová vlákna absorbují vodu, interakce mezi hydroxylkovými skupinami oslabuje, což vede k rychlému poklesu mechanické síly pod nestabilními podmínkami struktury vláken. Proto se izolační komponenty z papíru obvykle podrobovaly sušení nebo vakuovému sušení, následovanému impregnací olejem nebo izolační lakem před použitím.

Cílem impregnace je udržet vlákna vlhká, což zajišťuje vyšší izolaci a chemickou stabilitu spolu s zlepšenou mechanickou sílou. Navíc lepení papíru lakem snižuje absorpci vlhkosti, prevence oxidace materiálu a zaplnění dutin, aby se minimalizovaly bublinky, které by mohly ovlivnit výkon izolace a způsobit částečný výboj a elektrický propad. Někteří však tvrdí, že impregnace lakem následovaná imerzí do oleje může způsobit, že některý lak se postupně rozpustí v oleji, což ovlivní výkon oleje, a vyžaduje se opatrnost při aplikaci takových laků.

Samozřejmě, různé složení vlákennatých materiálů a různé kvalitativní úrovně stejného složení vláken mají různý dopad a vlastnosti. Například bavlna má nejvyšší obsah vláken, konopí má nejsilnější vlákna a některé importované izolační tlusté papíry s lepšími vlastnostmi zpracování ukazují výrazně lepší výkon oproti některým domácím papírovým deskám. Většina izolačních materiálů transformátorů používá různé formy papíru (jako jsou papírové pásky, tlusté papíry a tlakově lisované papírové komponenty) pro izolaci.

Proto je klíčové vybírat kvalitní vlákennaté izolační papírové materiály během výroby a údržby transformátorů. Vláknový papír nabízí specifické výhody, jako je praktičnost, nízké náklady, snadné zpracování, jednoduché formování a zpracování při mírných teplotách, lehká hmotnost, střední síla a snadná absorpce impregnujících materiálů (jako jsou izolační laky a transformátorový olej).

1.2 Mechanická Síla Materiálů z Papírových Izolačních Materiálů

Pro olejové transformátory, které vybírají papírové izolační materiály, jsou nejdůležitějšími faktory kromě složení vláken, hustoty, průchodnosti a rovnoměrnosti požadavky na mechanickou sílu, jako jsou tažná síla, proražedlnost, odolnost proti trhání a tuhost:

• Tažná síla: Maximální namáhání, kterého mohou papírová vlákna unést bez prolomení při tahovém zatížení.

• Proražedlnost: Měří schopnost papírových vláken odolat tlaku bez prasknutí.

• Odolnost proti trhání: Síla potřebná k roztrhání papírových vláken musí splňovat příslušné standardy.

• Odolnost: Síla papíru při složení nebo stlačeného papíru při ohybu musí splňovat odpovídající požadavky.

Výkonnost pevné izolace lze posoudit vzorkováním pro měření stupeň polymerizace papíru nebo stlačeného papíru, nebo pomocí vysokovýkonné kapalinové chromatografie k měření obsahu furfuralu v oleji. 

To pomáhá analyzovat, zda interní poruchy transformátoru zahrnují pevnou izolaci, nebo zda nízkoteplotní přetopení způsobuje lokální stárnutí izolace vinutí, nebo určit stupeň stárnutí pevné izolace. Při provozu a údržbě izolačních materiálů z papírových vláken by se mělo dbát na kontrolování nominálního zatížení transformátoru, zajistit dobrý proudění vzduchu a odvod tepla v prostředí, zabránit nadměrnému zvyšování teploty transformátoru a nedostatku oleje v nádrži. Měly by být také provedeny opatření, která brání kontaminaci a zhoršení kvality oleje, což by mohlo urychlit stárnutí vláken a snížit výkonnost, životnost a bezpečnou operaci izolace transformátoru.

1.3 Degradace materiálů z papírových vláken

Toto zahrnuje především tři aspekty:

• Zkřehnutí vláken: Nadměrné teplo vedoucí k oddělení vlhkosti od materiálů z papírových vláken urychluje zkřehnutí vláken. Zkřehlý, odplouvající papír může způsobit selhání izolace a elektrické nehody pod mechanickou vibrací, elektrodynamickým stresem a operačními vlnovými dopady.

• Snížení mechanické síly materiálů z papírových vláken: Mechanická síla materiálů z papírových vláken klesá s prodlouženou dobou ohřevu. Když ohřev transformátoru způsobí, že vlhkost je opět vytlačena z izolačních materiálů, hodnoty izolačního odporu mohou vzrát, ale mechanická síla se značně sníží, čímž se izolační papír stává neschopným snést mechanické síly z krátkozávodných proudů nebo impulsních zatížení.

• Soustřeďování materiálů z papírových vláken: Po zkřehnutí se materiály z papírových vláken soustřeďují, což snižuje drážecí sílu a může vést k posunu. To může způsobit posunutí a tření vinutí transformátoru pod elektromagnetickou vibrací nebo impulsivním napětím, což poškozuje izolaci.

2. Selhání kapalné olejové izolace

Olejově zalité transformátory byly vynalezeny americkým vědcem Thompsonem v roce 1887 a byly propagovány pro použití v transformátorech společností jako General Electric a dalšími v roce 1892. Tady uvedená kapalná izolace odkazuje na izolaci transformátorovým olejem.

2.1 Charakteristiky olejově zalitých transformátorů:

① Výrazně zlepšuje elektrickou izolační sílu, zkracuje izolační vzdálenost a snižuje objem zařízení; ② Výrazně zlepšuje efektivní přenos a odvod tepla, zvyšuje povolenou hustotu proudu v vodičích, snižuje hmotnost zařízení. Teplota z provozu jádra transformátoru je přenášena termálním cyklem transformátorového oleje na obal transformátoru a chladiče pro odvod tepla, což zlepšuje efektivní chladicí systém; ③ Olejové zalití a uzavření snižují oxidaci některých interních komponent a sestav, prodlužují životnost.

2.2 Vlastnosti transformátorového oleje

Provozní transformátorový olej musí mít stabilní, vynikající izolační a tepelně vodivé vlastnosti. Klíčové vlastnosti zahrnují izolační sílu (tan δ), viskozitu, bod tuhého skupení a kyselost. Izolační olej vyrafinovaný z ropy je směsí různých uhlovodíků, pryskyřic, kyselin a jiných nepurovin, jejichž vlastnosti nejsou zcela stabilní. Pod vlivem teploty, elektrického pole a světelného záření se olej neustále oxiduje. Za normálních podmínek tento proces oxidace postupuje pomalu; s pravidelnou údržbou může olej po dobu až 20 let udržovat požadovanou kvalitu bez stárnutí. Nicméně, kovy, nepuroviny a plyny smíchané s olejem urychlují oxidaci, zhoršují kvalitu oleje, tmaví barvu, zmenšují průhlednost a zvyšují obsah vlhkosti, kyselost a obsah popele, což degraduje vlastnosti oleje.

2.3 Příčiny degradace transformátorového oleje

Degradace transformátorového oleje lze rozdělit na fáze kontaminace a degradace podle stupně závažnosti.

Kontaminace znamená míchání vlhkosti a nepurovin do oleje - tyto nejsou produkty oxidace. Kontaminovaný olej má horší izolační vlastnosti, nižší sílu elektrického pole a vyšší úhel dielektrické ztráty.

Degradace vzniká oxidací oleje. Tato oxidace neznamená pouze oxidaci uhlovodíků v čistém oleji, ale zahrnuje i nepuroviny v oleji, které urychlují proces oxidace, zejména částice kovů jako měď, železo a hliník.

Kyslík pochází z vzduchu uvnitř transformátoru. I v plně uzavřených transformátorech zůstává přibližně 0,25 % kyslíku. Kyslík má vysokou rozpustnost, což znamená, že tvoří vysoký podíl mezi rozpustnými plyny v oleji.

Během oxidace transformátorového oleje působí vlhkost jako katalyzátor a teplo jako urychlovač, což vede k vytváření bahna. To ovlivňuje výkon především tím, že velké částice usazeniny pod vlivem elektrického pole; koncentrace usazenin v oblastech nejsilnějšího elektrického pole tvoří vodivé "mosty" přes izolaci transformátoru; nerovnoměrné usazování tvoří samostatné protažené pruhy, které mohou být zarovnané s elektrickými polovými linkami, což brání odvodu tepla, urychluje stárnutí izolačních materiálů a způsobuje snížení izolačního odporu a snížení úrovně izolace.

2.4 Proces degradace transformátorového oleje

Během degradace oleje jsou hlavními vedlejšími produkty peroxidy, kyseliny, alkoholy, ketony a bahno.

V rané fázi degradace: Olej vytváří peroxidy, které reagují s izolačními materiály z papírových vláken a tvoří oxidované celulózy, což snižuje mechanickou sílu izolačních vláken, způsobuje zkřehnutí a soustřeďování izolace. Vygenerované kyseliny jsou lepkavé mastné kyseliny. Ačkoli jsou méně korozivní než minerální kyseliny, jejich růst a vliv na organické izolační materiály jsou významné.

Pozdější fáze degradace: Sluz se tvoří, když kyseliny korodují měď, železo, izolační laky a jiné materiály, reagují a tvoří sluz - viskózní, asfaltovitou polymerickou vodičskou látku. Slabě se rozpouští v oleji a rychle se tvoří pod vlivem elektrického pole, přilne k izolačním materiálům nebo okrajům nádrže transformátoru, usazuje se na olejových potrubích a chladičových lopatkách, zvyšuje provozní teplotu transformátoru a snižuje dielektrickou sílu.

Proces oxidace oleje se skládá ze dvou hlavních reakčních podmínek: první, příliš vysoká kyselost v transformátoru, což dělá olej kyselým; druhé, oxidy rozpustné v oleji se transformují do látek nerozpustných v oleji, což postupně zhoršuje kvalitu transformátorového oleje.

2.5 Analýza, hodnocení a údržba transformátorového oleje

① Deteriorace izolačního oleje: Fyzikální i chemické vlastnosti se mění, což zhoršuje elektrické vlastnosti. Testování kyselosti oleje, interfaciálního napětí, usazení sluzu a kyselosti rozpustné ve vodě může určit, zda tento typ vad existuje. Regenerační léčba oleje může eliminovat produkty deteriorace, i když proces může také odstranit přirozené antioxidanty.

② Zamoření izolačního oleje vodou: Voda je silně polarizovaná látka, která se snadno ionizuje a rozkládá pod vlivem elektrického pole, což zvyšuje vodičský proud v izolačním oleji. I nepatrné množství vlhkosti značně zvyšuje dielektrické ztráty v izolačním oleji. Testování obsahu vlhkosti v oleji může identifikovat tento typ vady. Filtrace oleje za tlaku a vakuu obvykle eliminuje vlhkost.

③ Mikrobiologické zamoření izolačního oleje: Během instalace hlavního transformátoru nebo zdvihání jádra mohou hmyz na izolačních komponentech nebo zbytky lidského potu nést bakterie, které kontaminují izolační olej; nebo může být olej sám již infikován mikroorganismy. Hlavní transformátory obvykle pracují v prostředí o teplotě 40-80°C, což je velmi vhodné pro růst a rozmnožování mikroorganismů. Protože minerály a proteiny v mikroorganiismech a jejich exkretech mají mnohem nižší izolační vlastnosti než izolační olej, zvyšují ztráty dielektrické energie v oleji. Tato vada je obtížně řešitelná lokálním cirkulačním léčením, protože některé mikroorganismy zůstávají na pevném izolantu. Po léčbě se izolace transformátoru může dočasně zlepšit, ale provozní prostředí podporuje znovuobnovení mikroorganismů, což způsobuje roční zhoršení izolace.

④ Izolačný lak alkydový s polárními látkami rozpustnými v oleji: Pod vlivem elektrického pole polární látky podléhají dipólové relaxační polarizaci, což spotřebovává energii během procesů AC polarizace, což zvyšuje ztráty dielektrické energie v oleji. Ačkoli izolačný lak projde tvrdnutím před opuštěním továrny, může zůstat nedokončené tvrdnutí. Po nějaké době provozu se nedokončeně zpracovaný lak postupně rozpouští v oleji, což postupně zhoršuje izolační vlastnosti. Čas výskytu této vady souvisí s dokonalostí zpracování laku; jedno nebo dvě adsorpční léčby mohou dosáhnout určité efektivnosti.

⑤ Olej kontaminovaný pouze vodou a nečistotami: Toto zamoření nezmění základní vlastnosti oleje. Vlhkost lze odstranit sušením; nečistoty lze odstranit filtrace; vzduch v oleji lze odstranit vakuovým čerpáním.

⑥ Směs dvou nebo více různých zdrojů izolačního oleje: Vlastnosti oleje by měly splňovat relevantní specifikace; hustota, bod mrazu, viskozita a teplota zapalování oleje by měly být podobné; a stabilita smíšeného oleje by měla splňovat požadavky. Pro degradovaný smíšený olej jsou potřebné chemické regenerační metody, aby se oddělily produkty degradace a obnovily vlastnosti.

3. Suché resinové transformátory a jejich izolace a charakteristiky

Suché transformátory (tady se odkazuje na transformátory s epoxidovou rezínovou izolací) jsou především používány v místech s vysokými požadavky na požární bezpečnost, jako jsou vysoké budovy, letiště a skladovací prostory pro ropu.

3.1 Typy rezínové izolace

Transformátory s epoxidovou rezínovou izolací lze dělit do tří typů podle výrobních technologií: epoxidová-quarzová písek směs vakuového lití, epoxidová-bezalkalické skleněné vlákno posílené vakuové diferenciálního tlakového lití a bezalkalické skleněné vlákno balící impregnované typy.

① Epoxidová-quarzová písek směs vakuového lití izolace: Tyto transformátory používají quarzový písek jako plnivo pro epoxidovou rezínu. Cíve s vrstvami laku jsou umístěny do liticích form a vakuově olity směsí epoxidové rezíny a quarzového písku. Kvůli obtížem v procesu lití, které nesplňují kvalitativní požadavky, jako jsou zbytkové bubliny, lokální nerovnoměrnost směsi a možné lokální tepelné stresové trhliny, tyto izolované transformátory nejsou vhodné pro vlhké a horké prostředí a oblasti s výraznými změnami zatěžování.

② Epoxidová bezalkalická skleněná vlákna posílená vakuové diferenciální tlakové lití izolace: Používá krátká bezalkalická skleněná vlákna nebo skleněnou matu jako vnější izolaci mezi vrstvami cívek. Nejvrchnější vrstva izolace má obvykle tloušťku tenké izolace 1-3 mm. Po smíchání s epoxidovým liticím materiálem v správném poměru se bubliny odstraní pod vysokým vakuem před litím. Protože tloušťka balící izolace je tenká, špatná impregnace může snadno vytvořit body částečného výboje. Proto musí být směs liticího materiálu kompletní, vakuové degazování musí být důkladné a nízká viskozita a rychlost lití musí být kontrolovány, aby byla zajištěna vysoká kvalita impregnace balíčků civek během lití.

③ Bezalkalická skleněná vlákna balící impregnovaná izolace: Tyto transformátory dokončují zpracování vrstev izolace a impregnaci civek současně během balení. Nepotřebují formy pro balení, které jsou potřebné v předchozích dvou procesech impregnace, ale vyžadují rezínu s nízkou viskozitou, která by neměla udržovat mikrobubliny během balení a impregnace.

3.2 Izolační charakteristiky a údržba resinových transformátorů

Úroveň izolace resinových transformátorů není značně odlišná od olejových transformátorů; klíčové rozdíly spočívají v měření teplotního stoupání a částečného výboje.

① Charakteristika teplotního nárůstu: U dutinových transformátorů je průměrný teplotní nárůst vyšší než u olejových transformátorů, což vyžaduje použití izolačních materiálů s vyšší teplotní odolností. Průměrný teplotní nárůst však neodráží teplotu nejteplejšího místa v cívce. Pokud je teplotní odolnost izolačního materiálu zvolena pouze na základě průměrného teplotního nárůstu, nebo pokud je zvolena nesprávně, nebo pokud dutinové transformátory pracují dlouhodobě přetíženě, dojde k omezení životnosti transformátoru.

Jelikož měřený teplotní nárůst často neodráží teplotu nejteplejšího místa, by měly být při možnosti použity infračervené teploměry pro kontrolu nejteplejších míst dutinových transformátorů za maximálního zatížení. Směr a úhel chladicích ventilátorů by měl být příslušně upraven, aby se kontroloval lokální teplotní nárůst a zajistila se bezpečná operace transformátoru.

② Charakteristika částečného výboje: Velikost částečného výboje u dutinových transformátorů souvisí s rozdělením elektrického pole, rovnoměrností směsi hmoty a s tím, zda existují zbytkové bublinky nebo trhliny v hmotě. Velikost částečného výboje ovlivňuje výkon, kvalitu a životnost dutinových transformátorů. Proto měření a akceptace úrovní částečného výboje slouží jako komplexní hodnocení výrobního procesu a kvality. Měření částečného výboje by měla být provedena při předání dutinového transformátoru a po hlavních opravách, s využitím změn částečného výboje k hodnocení stability kvality a výkonu.

S rostoucí širokou použitelností suchých transformátorů by při jejich výběru měla být důkladně pochopena výrobní struktura, izolační návrh a konfigurace izolace. Byly by měly být vybrány produkty od výrobců s kompletními výrobními procesy, přísnými systémy zajištění kvality, pečlivým řízením výroby a spolehlivými technickými vlastnostmi, aby byla zajištěna kvalita a tepelná životnost transformátoru, což vedlo by k zlepšení bezpečného provozu a spolehlivosti dodávky energie.

4. Hlavní faktory ovlivňující selhání izolace transformátoru

Hlavní faktory ovlivňující výkon izolace transformátoru zahrnují: teplotu, vlhkost, metody ochrany olejem a dopady přetlaku.

4.1 Dopady teploty

Elektrické transformátory používají olej-papírovou izolaci s různými rovnováhami mezi obsahem vody v oleji a papíru při různých teplotách. Obecně, s rostoucí teplotou se voda v papíru přesouvá do oleje; naopak, papír pohlcuje vodu z oleje. Tedy, při vyšších teplotách je obsah mikrovody v izolačním oleji vyšší; naopak, obsah mikrovody je nižší.

Různé teploty způsobují různé stupně otvírání buněčného kruhu, lámání řetězce a přidružené produkce plynů. Při specifické teplotě jsou rychlosti produkce CO a CO2 konstantní, což znamená, že obsah CO a CO2 v oleji lineárně roste s časem. S nepřetržitým rostoucím teplotním nárůstem se rychlosti produkce CO a CO2 často zvyšují exponenciálně. Proto obsah CO a CO2 v oleji má přímou souvislost s tepelným stárnutím izolačního papíru a může sloužit jako jeden kritérium pro posuzování anomálií ve vrstvách papíru uzavřených transformátorů.

Životnost transformátoru závisí na stupni stárnutí izolace, který zase závisí na provozní teplotě. Například olejový transformátor při nominálním zatížení má průměrný teplotní nárůst cívky 65°C a teplotní nárůst nejteplejšího místa 78°C. Při průměrné okolní teplotě 20°C dosahuje teplota nejteplejšího místa 98°C, což umožňuje 20-30 let provozu. Pokud transformátor pracuje přetíženě s vyšší teplotou, životnost se krátí odpovídajícím způsobem.

Mezinárodní elektrotechnická komise (IEC) uvádí, že pro transformátory s izolací třídy A pracující v rozmezí 80-140°C, každý 6°C teplotní nárůst způsobí zdvojnásobení sazby snížení efektivní životnosti izolace transformátoru – známé jako pravidlo 6°C, což naznačuje přísnější tepelné omezení než předtím přijímané pravidlo 8°C.

4.2 Dopady vlhkosti

Přítomnost vlhkosti urychluje degradaci celulózy. Proto je produkce CO a CO2 spojena s obsahem vlhkosti v materiálu celulózy. Při konstantní vlhkosti vyšší obsah vlhkosti produkuje více CO2; naopak, nižší obsah vlhkosti produkuje více CO.

Stopové množství vlhkosti v izolačním oleji je významným faktorem ovlivňujícím charakteristiky izolace. Stopové množství vlhkosti v izolačním oleji velmi škodí jak elektrickým, tak fyzikálním a chemickým vlastnostem izolačního prostředku. Vlhkost může snížit jiskřivé napětí v izolačním oleji, zvýšit dielektrický ztrátový faktor (tan δ), urychlit stárnutí izolačního oleje a zhoršit výkon izolace. Expozice zařízení na vlhkost nejen snižuje provozní spolehlivost a životnost elektrického zařízení, ale může také způsobit poškození zařízení a dokonce ohrozit osobní bezpečnost.

4.3 Dopady metod ochrany olejem

Kyslík v transformátorovém oleji urychluje reakce rozkladu izolace, s obsahem kyslíku spojeným s metodami ochrany olejem. Kromě toho, různé metody ochrany způsobují různé podmínky rozpustnosti a difuze CO a CO2 v oleji. Například CO má nízkou rozpustnost, což umožňuje jeho snadné difundování do povrchového prostoru oleje v otevřených transformátorech, obvykle omezující objemový zlomek CO na ne více než 300×10-6. V uzavřených transformátorech, kde je povrch oleje izolován od vzduchu, CO a CO2 nelehce vypařují, což vede k vyššímu obsahu těchto látek.

4.4 Dopady přetlaku

① Dopady přechodného přetlaku: Během normálního provozu třífázových transformátorů je fázové napětí ke zemi 58 % fázového napětí. Nicméně, během jednofázových poruch se hlavní izolační napětí zvýší o 30 % v systémech s uzemněným neutrálem a o 73 % v systémech s neuzemněným neutrálem, což může poškodit izolaci.

② Dopady přetlaku způsobeného bleskem: Přetlaky způsobené bleskem mají strmé fronty, což způsobuje velmi nerovnoměrné rozdělení napětí po délce izolace (mezi závitky, vrstvami, diskami), což může zanechat stop po výboji na izolaci a poškodit tuhý izolační materiál.

③ Přepínací přetlak: Přepínací přetlaky mají relativně postupné vlnové fronty, což vede k téměř lineárnímu rozdělení napětí. Když se přepínací vlny přetlaku přenášejí z jedné cívky na druhou, je napětí přibližně úměrné poměru otáček mezi oběma cívkami, což snadno způsobuje degradaci a poškození hlavní izolace nebo fázové izolace.

4.5 Elektrodynamické účinky krátkého spojení

Elektrodynamické síly během odchozích krátkých spojení mohou deformovat cívky transformátoru a posunout vedení, což změní původní vzdálenosti izolace, způsobí ohřev izolace, urychlí stárnutí nebo poškození vedoucí k výbojkám, obloukům a vadám krátkého spojení.

5.Závěr

V závěru lze říci, že porozumění výkonu izolace elektrických transformátorů a implementace rozumného provozu a údržby přímo ovlivňuje bezpečnost, životnost a spolehlivost dodávky elektřiny. Jako klíčové hlavní zařízení v elektrických systémech musí osoby odpovědné za provoz, údržbu a správu transformátorů rozumět a ovládat strukturu izolace transformátoru, vlastnosti materiálů, kvalitu výrobního procesu, metody údržby a vědecké diagnostické technologie. Pouze optimalizovaným a rozumným operačním managementem lze zajistit efektivitu, životnost a spolehlivost dodávky elektřiny transformátorů.